钢铁行业钢渣处理烟气净化的探讨

2020-12-21吴伟良

魅力中国 2020年39期

吴伟良

（浙江德创环保科技股份有限公司，浙江绍兴 312000）

引言

近日，山西省印发了《山西省钢铁行业超低排放2020年决战计划》，河北省发布了《河北省钢铁产业链集群化发展三年行动计划》，山东省印发了《钢铁工业大气污染物排放标准》（DB37/990-2019），江苏徐州出台了《徐州市2020年五大行业整合整治工作方案》，生态环境部也印发《重污染天气重点行业应急减排措施制定技术指南（2020年修订版）》[1]，可见国家及各地对钢铁行业的大气污染治理始终尤为关注，推进着钢铁产能的整合，提升着钢铁产业的集中化。

目前，国内外大部分钢铁企业都是将热态钢渣进行各种不同的冷却处理后进行加工，提取其中的金属后再加以利用[2]，钢渣的主要处理方法为热闷、炉前热泼、破碎、磁选后，渣粉送烧结配料或作水泥原料外卖[3]，但在钢渣处理中会产生大量含尘、含水烟气。

一、基础设计条件

钢渣处理的烟气量需根据产渣量、喷水量等确定，本文烟气量暂按100000m3/h考虑，含尘浓度按1000mg/Nm3考虑，入口烟气温度约为400℃，含水量为30%。

二、烟气净化工艺

通过吸风罩、烟道、引风机将各出尘点的待处理烟气收集；设置暖风器将烟气温度从400℃降至100℃，空气通过鼓风机进入暖风器，经过与热烟气换热后，暖风器出口热空气可分两路，一路接到湿电出口，用于混合加热净烟气以达到消白的目的，另一路可用于现场需要热源的系统中；通过喷淋塔洗涤，去除部分粉尘且降温，使烟气达到饱和，此时烟气温度从100℃降至70℃；经过湿电后，粉尘降至10mg/Nm3以下，具体烟气净化工艺流程如图1所示。

三、主要子系统及关键设备

暖风器本体阻力≤200Pa，入口烟气温度约为400℃，入口空气温度约为35℃，出口烟气温度约为100℃，出口空气温度约为330℃。

暖风器主要由空气加热器和鼓风机组成，类似于空气预热器。暖风器布置于待处理烟气与引风机之间，通过降低烟温，主动改善进入后续喷淋塔及湿电的烟气条件，实现烟气余热利用，暖风器出口热空气可分两路，一路接到湿电出口，用于混合加热净烟气以达到消白的目的，另一路可用于现场需要热源的系统中。暖风器采用模块化换热单元设计，换热效果好，极其容易安装和检修。

喷淋塔入口烟气量为55500m3/h，入口含尘浓度≤1g/Nm3（干基），入口烟气温度约为100℃，出口粉尘浓度＜400mg/Nm3（干基），喷淋塔阻力≤1600Pa。

喷淋塔设置多层喷枪，利用双流体喷枪喷射雾化冷却水与烟气相混合，主要通过水的气化潜热将烟气降温，同时在喷淋塔内设置高效除雾器及托盘，有效去除大颗粒粉尘，并使烟气达到饱和状态。

托盘上方会形成一层持液层，这将扩大气液间的接触面积，强化气液间的传质效果，同时气液接触产生泡沫层，气相中的粉尘颗粒在通过泡沫层时，在惯性碰撞、截留、布朗扩散等多种除尘机理的综合作用下被去除，使烟气得到充分洗涤。经流场模拟，在相同条件下可获得比空塔更高的脱除率。

湿电入口烟气量为51000m3/h，入口含尘浓度＜400mg/Nm3（干基），入口烟气温度约为70℃，出口粉尘浓度＜10mg/Nm3（干基），湿电阻力≤300Pa。

湿电主要由壳体、阴极系统（放电极）、阳极系统（集尘极）、喷淋系统、热风吹扫系统等组成。湿电的原理如下：金属放电极在直流高压电的作用下，将其周围烟气电离，使粉尘颗粒或雾滴粒子表面荷电，荷电粒子在电场力的作用下向集尘极运动，并沉积在集尘极上，捕集下来的水流或冲洗水流从集尘极顶部形成重力自流膜而流淌下来，将集尘极的颗粒带走。湿式电除尘器主要经历荷电、收尘和清灰三个过程，进而采用冲洗水冲刷集尘极表面来进行清灰处理[4]。若从投资角度出发，可考虑将喷淋塔与湿电做成一体，湿电布置于喷淋塔塔顶。湿电内烟气流速按＜2m/s考虑，湿电各系统采用模块化设计，设置检修通道，便于安装及检修。