轉(zhuǎn)爐煉鋼是我國(guó)長(zhǎng)流程鋼鐵生產(chǎn)工藝中最重要的工序過(guò)程。轉(zhuǎn)爐煉鋼在吹煉過(guò)程中產(chǎn)生以一氧化碳為主體、含少量二氧化碳和其他微量成分的氣體，其中還夾帶著大量氧化鐵、金屬鐵粒和其他細(xì)小顆粒固體塵埃，對(duì)大氣和生產(chǎn)車(chē)間環(huán)境污染嚴(yán)重。其污染物的特點(diǎn)為：煙氣中含塵濃度高、粒度細(xì)，污染嚴(yán)重；煙氣溫度高，廢氣治理工藝中復(fù)雜性增加；廢氣治理中的熱能、一氧化碳和煙塵中的含鐵量都符合回收綜合利用的條件。
2012年10月1日正式頒布實(shí)施的《煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，轉(zhuǎn)爐一次煙氣顆粒物排放濃度現(xiàn)有企業(yè)為100mg/m3、新建企業(yè)及特別地區(qū)為50mg/m3。近年來(lái)，環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，特別是藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)以來(lái)，生態(tài)環(huán)境部等五部門(mén)于2019年4月份聯(lián)合頒布了《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》，將轉(zhuǎn)爐煙氣顆粒物排放濃度定為10mg/m3。因此，在選擇轉(zhuǎn)爐高溫高濃度煙氣處理工藝時(shí)，既要確保其能滿(mǎn)足國(guó)家最新的環(huán)保要求，又要重點(diǎn)特別關(guān)注其運(yùn)行效率和可靠性，使其能與煉鋼生產(chǎn)的節(jié)奏相匹配，達(dá)到治污染、保環(huán)境、保生產(chǎn)、節(jié)能、減排、降耗的目標(biāo)。
北京博鵬中科環(huán)?？萍加邢薰緸轫憫?yīng)國(guó)家號(hào)召，滿(mǎn)足鋼鐵企業(yè)希望不影響煉鋼節(jié)奏、在原有除塵系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，從而滿(mǎn)足超低排放的要求，將聲波團(tuán)聚技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煙氣除塵，采用聲波團(tuán)聚除塵技術(shù)，使煙氣中的細(xì)顆粒物之間發(fā)生團(tuán)聚，顯著提高除塵效率，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煙氣超低排放的改造。該技術(shù)具有流程簡(jiǎn)單、布置緊湊靈活、占地面積小、一次性投資低等特點(diǎn)。該項(xiàng)技術(shù)成果獲得實(shí)用新型專(zhuān)利3件、軟件著作權(quán)2件，已成功應(yīng)用于澳森鋼鐵、連云港亞新鋼鐵等企業(yè)，顆粒物排放濃度小于10mg/m3 ，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。
技術(shù)內(nèi)容
一是利用高強(qiáng)聲波輻射處理，使煙氣中的超細(xì)顆粒物之間發(fā)生快速團(tuán)聚，使粉塵和液滴的粒徑大幅增加，顯著改善了后續(xù)脫水除塵效率。經(jīng)過(guò)前期工程項(xiàng)目驗(yàn)證，該技術(shù)能夠使企業(yè)在保留現(xiàn)有濕法除塵系統(tǒng)的前提下，實(shí)現(xiàn)顆粒物排放濃度小于10mg/m3。
二是開(kāi)發(fā)了適合高塵高濕條件下的聲波團(tuán)聚專(zhuān)用氣動(dòng)聲源裝置，具有很高的聲轉(zhuǎn)換效率。傳統(tǒng)的電聲聲源需要經(jīng)過(guò)電→磁→機(jī)械振動(dòng)→聲能等多個(gè)環(huán)節(jié)能量轉(zhuǎn)換，因此效率低下，且線圈振膜等部件不能在高溫高塵條件下使用。而新開(kāi)發(fā)的聲波團(tuán)聚專(zhuān)用氣動(dòng)聲源，直接將壓縮氣體能量轉(zhuǎn)換為介質(zhì)振動(dòng)，轉(zhuǎn)化效率可以高達(dá)80%，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整體采用不銹鋼制作，無(wú)活動(dòng)部件，能夠耐高溫高塵，使用壽命長(zhǎng)。該裝置在運(yùn)行中，只消耗少量壓縮氮?dú)猓\(yùn)行成本和維護(hù)成本非常低。
三是研發(fā)的超低排放新工藝具有多種除塵技術(shù)耦合布置方式。采用聲波團(tuán)聚技術(shù)增效，利用原有噴霧系統(tǒng)進(jìn)行耦合，大幅提升除塵效果。聲波團(tuán)聚工藝布置方式非常靈活，可以單獨(dú)增設(shè)專(zhuān)用的聲波團(tuán)聚室，實(shí)現(xiàn)粉塵凝并，也可以在脫水塔下部合適的位置布置高強(qiáng)聲源，進(jìn)行聲波團(tuán)聚。具體布置方式，可以根據(jù)鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有的除塵系統(tǒng)工藝特點(diǎn)和占地情況進(jìn)行靈活選擇。
技術(shù)原理
聲波團(tuán)聚是一種氣溶膠預(yù)處理技術(shù)，在煙氣進(jìn)入除塵器之前，運(yùn)用高強(qiáng)聲場(chǎng)進(jìn)行輻射處理，在數(shù)秒的時(shí)間內(nèi)，煙氣中的顆粒之間發(fā)生團(tuán)聚，使煙氣的顆粒數(shù)目減少，平均粒徑增大，能夠在后續(xù)的除塵器中獲得好的除塵效率，從而達(dá)到控制細(xì)顆粒物排放的目的。
轉(zhuǎn)爐一次煙氣聲波團(tuán)聚除塵超低排放技術(shù)就是利用聲波對(duì)超細(xì)顆粒的團(tuán)聚作用，研究開(kāi)發(fā)了具有以下特點(diǎn)的聲源裝置：聲功率大；轉(zhuǎn)換效率高，可達(dá)80%；頻率可控；適合高塵、高溫工況；能夠快速拆裝，便于維護(hù)。由此，使聲波團(tuán)聚技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐一次除塵超低排放成為可能。
技術(shù)特點(diǎn)
一是除塵效率高，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。研究開(kāi)發(fā)的適合高塵高濕條件下的聲波團(tuán)聚氣動(dòng)聲源裝置，可直接將壓縮氣體能量轉(zhuǎn)換為介質(zhì)振動(dòng)，轉(zhuǎn)化效率高達(dá)80%。系統(tǒng)采用洗滌塔、文氏管、帶聲波團(tuán)聚增效裝置的高效除塵器三級(jí)除塵，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，保證凈化效果，排放濃度可以達(dá)到10mg/m3的超低排放要求。
二是施工方便、流程簡(jiǎn)單、布置緊湊。改造周期短，一般停產(chǎn)改造周期在8天~10天，如果現(xiàn)在采用雙塔文除塵工藝，停產(chǎn)改造時(shí)間為3天。該技術(shù)能充分利用原有系統(tǒng)布置空間，將一級(jí)噴霧蒸發(fā)洗滌塔取代一文，環(huán)縫文氏管取代二級(jí)文氏管，高效除塵器取代原有脫水器，不在廠房外額外占地。
三是多種除塵技術(shù)耦合，一次性投資低。該超低排放新工藝具有多種除塵技術(shù)耦合布置方式，布置緊湊，設(shè)備可以利舊。采用聲波團(tuán)聚技術(shù)增效，利用原有噴霧系統(tǒng)進(jìn)行耦合，大幅提升除塵效果。如果目前采用的是排放濃度小于30mg/m3的雙塔文工藝，只在二級(jí)塔或者脫水器上進(jìn)行局部改造就可以實(shí)現(xiàn)超低排放的目的。與其他工藝比較，采用該工藝每座轉(zhuǎn)爐節(jié)省投資費(fèi)用400萬(wàn)元左右。
四是安全性好，不影響煉鋼節(jié)奏。該工藝因?yàn)闆](méi)有電火花，不存在爆炸的危險(xiǎn)，安全性好，對(duì)煉鋼操作無(wú)特殊限制，不影響煉鋼節(jié)奏。
五是智能控制系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)高效節(jié)能。北京博鵬中科環(huán)?？萍加邢薰狙邪l(fā)的STW智能控制系統(tǒng)充分考慮了煉鋼工藝的特點(diǎn)，吹氧（前燒期、回收期、后燒期）、加料、兌鐵、濺渣護(hù)爐等不同階段煙氣特點(diǎn)都能兼顧，并且研發(fā)了爐口微差壓檢測(cè)裝置，解決了取壓點(diǎn)堵塞的問(wèn)題，與文氏管開(kāi)度進(jìn)行聯(lián)鎖，很好地解決了集塵效果和凈化效果的問(wèn)題。
六是檢修方便、運(yùn)行費(fèi)用低。聲波團(tuán)聚裝置采取了可快速拆裝的連接方式，定期清理即可保證凈化效果，檢修方便，備品備件消耗量小。該工藝不增加系統(tǒng)阻力，只是增加了一些氮?dú)獾南牧浚\(yùn)行費(fèi)用低。
應(yīng)用實(shí)踐
轉(zhuǎn)爐一次煙氣聲波團(tuán)聚除塵技術(shù)，于2018年10月首次用于辛集市澳森煉鋼廠3號(hào)轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)，達(dá)到了顆粒物排放濃度低于10mg/m3的目標(biāo)；隨后用于辛集澳森煉鋼廠1號(hào)、2號(hào)轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng) 、亞新鋼鐵公司煉鋼廠2座150噸轉(zhuǎn)爐、唐山瑞豐1座210噸轉(zhuǎn)爐，目前已有5座轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)，并得到了業(yè)主認(rèn)可。經(jīng)聲波團(tuán)聚除塵技術(shù)改造后，轉(zhuǎn)爐煙氣顆粒物下降達(dá)70%左右，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐煙氣超低排放的要求。
該項(xiàng)技術(shù)已通過(guò)由中國(guó)金屬學(xué)會(huì)組織的科技成果評(píng)價(jià)，與會(huì)專(zhuān)家認(rèn)為該項(xiàng)技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，建議加大在行業(yè)內(nèi)的推廣力度。
