轉(zhuǎn)爐高位料倉除塵區(qū)域低碳超低排放技術(shù)研究與實(shí)踐

原志勇，秦莉萍

（首鋼長治鋼鐵有限公司環(huán)保處，山西 長治 046031）

按照2019 年4 月生態(tài)環(huán)境部等五部委發(fā)文《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》（環(huán)大氣〔2019〕35 號(hào)）和山西省生態(tài)環(huán)境廳等部門發(fā)文要求，長治市范圍內(nèi)的鋼鐵企業(yè)應(yīng)在2020 年10 月1 日前完成超低排放改造，同時(shí)完成超低排放評估監(jiān)測。為推進(jìn)鋼鐵行業(yè)執(zhí)行超低排放，山西省在秋冬限停限產(chǎn)方面對完成超低排放的企業(yè)執(zhí)行優(yōu)惠政策外，還配套超低排放差別化電價(jià)政策，從而提高環(huán)保差異化管控力度，全面組織推進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)超低排放治理改造。

1 長鋼煉鋼廠高位料倉區(qū)域粉塵超低排放治理改造前的情況及存在問題

一般在高位料倉區(qū)域內(nèi)開展轉(zhuǎn)爐冶煉用散裝物料（石灰、白云石和冷料等）輸送、卸料和儲(chǔ)存的工序環(huán)節(jié)，散裝物料在輸送、卸料過程中均有不同程度的揚(yáng)塵產(chǎn)生，因此，煉鋼高位料倉區(qū)域是煉鋼工序的一個(gè)粉塵污染點(diǎn)。

為治理此工序粉塵污染，首鋼長鋼（全文簡稱“長鋼”）煉鋼廠在工程建設(shè)期配套了1 臺(tái)布袋除塵器，過濾面積為530 m2，處理能力40 940～75 330 m3/h，配套電機(jī)功率為160 kW、額定電流為284 A。但隨著國家環(huán)保管控標(biāo)準(zhǔn)的加嚴(yán)，除塵設(shè)施進(jìn)入運(yùn)行壽命后期，除塵設(shè)施運(yùn)行難以滿足國家和企業(yè)的管理要求，現(xiàn)對存在的問題進(jìn)行具體分析。

1.1 廢氣排放煙囪常有冒煙現(xiàn)象

除塵器廢氣排放口處于煉鋼轉(zhuǎn)爐廠房最高點(diǎn)，發(fā)生冒煙現(xiàn)象時(shí)，極易受到環(huán)保督查處罰或被周邊村民舉報(bào)，從而對公司生產(chǎn)經(jīng)營造成利益損害和不良影響。

煙囪排放的石灰塵落到轉(zhuǎn)爐廠房頂部的鋼結(jié)構(gòu)表面，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成腐蝕，使得鋼結(jié)構(gòu)壽命降低，維修費(fèi)用增加，影響轉(zhuǎn)爐安全運(yùn)行。

1.2 排放口排塵不滿足超低排放要求

根據(jù)2018 年12 月對高位料倉除塵排放口的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，粉塵排放值（質(zhì)量濃度）為12.1 mg/m3，不滿足環(huán)保超低排放管控要求。

1.3 物料輸送落料點(diǎn)不滿足無組織排放及職業(yè)衛(wèi)生管理要求

物料輸送落料點(diǎn)有可見粉塵外逸，于2018 年經(jīng)第三方檢測機(jī)構(gòu)檢測表明，崗位粉塵質(zhì)量濃度達(dá)到13.69 mg/m3，屬于無組織排放超標(biāo)點(diǎn)，不滿足國家超低排放管控要求。

2 長鋼煉鋼廠高位料倉區(qū)域超低排放改造方案

2.1 改造目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)改造區(qū)域滿足國家超低排放有組織排放、無組織排放和清潔運(yùn)輸要求，同時(shí)消除除塵灰轉(zhuǎn)爐廠房內(nèi)拉運(yùn)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 粉塵特性和超低排放技術(shù)研究

2.2.1 粉塵特性分析

為實(shí)現(xiàn)粉塵污染的有效治理，按除塵技術(shù)要求對高位料倉區(qū)域粉塵特性進(jìn)行分析。

1）強(qiáng)親水性和黏結(jié)性。石灰塵屬于強(qiáng)親水性和強(qiáng)黏結(jié)性粉塵，極易結(jié)塊或黏附于除塵器及管道內(nèi)壁，同時(shí)遇水時(shí)會(huì)產(chǎn)生堿性的Ca（OH）2，腐蝕金屬結(jié)構(gòu)。

2）石灰輸送過程中產(chǎn)生的粉塵粒徑大于10 μm的占95%，而小于10 μm 的約占5%，這部分細(xì)小粉塵不能被原布袋除塵過濾，這是除塵設(shè)施粉塵超標(biāo)的主要原因，也是提標(biāo)改造的主攻方向。

3）粉塵荷電性。由于石灰塵的主要成分為CaO，粉塵比電阻高；另一方面，對同一粉塵來說，粒徑越小，其峰值比電阻越高。

2.2.2 超低排放技術(shù)研究

根據(jù)《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》（環(huán)大氣〔2019〕35 號(hào)），煙粉塵超低排放改造技術(shù)有濕式靜電除塵器、覆膜濾料袋式除塵器、濾筒除塵器等先進(jìn)工藝，要確定哪種技術(shù)更適合轉(zhuǎn)爐高位料倉區(qū)域，需對粉塵特性和區(qū)域內(nèi)存在的問題進(jìn)行分析。

2.2.2.1 有組織超低排放技術(shù)

不同粉塵超低排放技術(shù)特點(diǎn)如表1 所示。

表1 不同粉塵超低排放技術(shù)特點(diǎn)及對比優(yōu)選表

濾筒除塵技術(shù)是符合國家超低排放治理技術(shù)規(guī)范、粉塵治理區(qū)域工藝特點(diǎn)和現(xiàn)場實(shí)際的治理技術(shù)。

2.2.2.2 清潔運(yùn)輸及安全超低排放技術(shù)

根據(jù)《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》（環(huán)大氣〔2019〕35 號(hào)），針對石灰、除塵灰、脫硫灰、粉煤灰等粉狀物料，應(yīng)采用管狀帶式輸送機(jī)、氣力輸送設(shè)備、罐車等方式進(jìn)行密閉輸送。

由于在轉(zhuǎn)爐廠房內(nèi)進(jìn)行卸灰作業(yè)存在較多安全風(fēng)險(xiǎn)，還易造成無組織排放，故采用將高位料倉除塵灰引至廠房外的設(shè)計(jì)，結(jié)合高位料倉區(qū)域及周邊情況，在除塵箱體下采用倉泵將除塵灰通過氣力輸灰管道直接輸至轉(zhuǎn)爐廠房北側(cè)地面儲(chǔ)灰罐中，然后通過密閉罐車接運(yùn)至燒結(jié)原料場，以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

2.2.2.3 無組織超低排放技術(shù)

在本次改造前，對落料點(diǎn)粉塵外逸現(xiàn)象以及各收塵點(diǎn)周邊粉塵逸散效果差異進(jìn)行分析，對收塵罩、除塵管道和除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行了優(yōu)化，如表2 所示。

表2 轉(zhuǎn)爐高位料倉除塵收塵點(diǎn)風(fēng)量平衡及抽風(fēng)能力優(yōu)化表

2.3 改造主要內(nèi)容

2.3.1 除塵器本體改造

根據(jù)改造現(xiàn)場條件（只有本3 個(gè)箱體位置），除塵箱體采用單排3 個(gè)箱體結(jié)構(gòu)，折疊濾筒采用Φ160mm×3 000 mm 的聚酯纖維覆膜濾筒，過濾面積為1 820 m2，過濾風(fēng)速為0.46m/min（離線反吹清灰時(shí)為0.69m/min）。

2.3.2 除塵灰清潔運(yùn)輸改造

在濾筒除塵每個(gè)灰倉下設(shè)1 臺(tái)氣泵，通過監(jiān)控灰倉料位，設(shè)置自動(dòng)排灰料位，將灰倉內(nèi)除塵灰直接氣力輸送至轉(zhuǎn)爐廠房外的儲(chǔ)灰罐中，再通過密閉罐車接運(yùn)至燒結(jié)原料場進(jìn)行循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)清潔運(yùn)輸。

2.3.3 高位料倉區(qū)域無組織排放治理改造

根據(jù)物料落料過程粉塵擴(kuò)散空氣動(dòng)力學(xué)原理，對S2 機(jī)尾落料和接料點(diǎn)以及卸料環(huán)節(jié)進(jìn)行整體密封，同時(shí)將密閉罩和抽塵管擴(kuò)大（將密閉罩由原來的800 mm×6 000 mm 擴(kuò)大到800 mm×8 000 mm，抽塵管道由原來的Φ300 mm 增加到Φ350 mm，增加含塵廢氣收集能力1 650 m3/h），并將S2 皮帶機(jī)尾除塵管道接入主管道方式改為與主管氣流方向一致，可減少這部分廢氣收集阻力100～200 Pa，提升收集效果。

將除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)量由40 940～75 330 m3/h 改為50 000 m3/h，，配套電機(jī)由160 kW 改為90 kW，降低運(yùn)行電流和電機(jī)無用功消耗。

3 改造效果

3.1 實(shí)現(xiàn)了排放口有組織超低排放

項(xiàng)目應(yīng)用后，長鋼按鋼鐵行業(yè)超低排放評估監(jiān)測要求，委托第三方監(jiān)測機(jī)構(gòu)——山西科利華環(huán)境檢測有限公司進(jìn)行了監(jiān)測，結(jié)果（見表3）表明：粉塵排放值（質(zhì)量濃度）由改造前的12.1 mg/m3降至7.2 mg/m3，降低了4.9 mg/m3，年減少粉塵外排放1.37 t。

表3 高料倉除塵排放口顆粒物監(jiān)測結(jié)果表

3.2 實(shí)現(xiàn)了粉塵產(chǎn)生區(qū)域無組織超低排放

除塵改造投運(yùn)后，散裝物料運(yùn)輸工序粉塵產(chǎn)生點(diǎn)無可見粉塵逸散，長治市安全設(shè)備監(jiān)測中心對煉鋼高位料倉區(qū)域崗位粉塵進(jìn)行測試，結(jié)果（見表4）表明：高位料倉區(qū)域的S2 皮帶機(jī)尾區(qū)域粉塵質(zhì)量濃度由原來的13.69 mg/m3降為7.19 mg/m3，生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量在滿足崗位職業(yè)健康標(biāo)準(zhǔn)前提下有了進(jìn)一步提升。

表4 轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)區(qū)域崗位粉塵質(zhì)量濃度測試表

3.3 實(shí)現(xiàn)了低碳條件下的超低排放

在滿足超低排放有組織排放、無組織排放前提條件下，除塵系統(tǒng)綜合能耗降低，年降低環(huán)保運(yùn)行費(fèi)用15.46 萬元。

3.4 實(shí)現(xiàn)了清潔運(yùn)輸并消除了安全風(fēng)險(xiǎn)

將除塵灰采用氣泵直接輸送至轉(zhuǎn)爐廠房外的儲(chǔ)灰罐，減少了除塵灰輸送揚(yáng)塵點(diǎn)，降低了粉塵排放，同時(shí)消除了除塵灰在轉(zhuǎn)爐廠房內(nèi)卸灰作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了除塵灰的清潔安全運(yùn)輸。