西昌烧结一混及运输线粉尘超低排放治理技术研究

李兴胜，格尔子聪

(攀钢集团西昌钢钒有限公司,四川 西昌 615032)

西昌钢钒2×360 m2烧结机，在生石灰和粉尘配加室，除尘灰通过星型卸灰阀给料至粉尘配料皮带秤，经加湿机加湿后卸料至胶带机；生石灰(采用回转窑工艺生产，管道输送至烧结配料矿槽，活性度>330 ml)通过星型卸灰阀给料至螺旋秤，螺旋秤卸料至胶带机。所有烧结物料，经配料室配料后，通过胶带机运输进一次混合机，在混合机内消化生石灰。

炼铁厂一次混合机湿式除尘器目前除尘管道极易堵塞，除尘效果差，设备运行效率低，导致主线设备与除尘设备同步率不到80%。烧结配料车间现有的两台一混及配料传输皮带运行产生的废气粉尘存在无组织排放情况，根据一机一套的布置原则，需要安装两套皮带密封罩及两套除尘装置进行收集处理实现达标排放。通过工艺提升改造，投入新型环保设备，采用多力场湿式除尘装置，配套塔外平流沉淀池的灰渣处理系统，处理后的含尘灰渣废水主要成分为氢氧化钙溶液及少量混合料灰，可回用于一混运行使用。根据现场建设条件及废气设计参数，本着先进高效、经济可靠、适应范围广、布置简单紧凑的原则进行方案设计。烧结配料系统将实现超低排放，可有效改善劳动场所及周边的大气环境，并能适应日益严格的环保标准，具有显著的社会、经济和环境效益。

1 工艺现状

烧结一次混合室为2个独立的厂房，每系列一次混合采用一台Φ4000 mm×18 000 mm圆筒混合机，为露天设置，给料胶带机头部可移动，该建筑物为12 m×8 m ；该室主要检修设备采用1台3 t电动单轨小车及1台3 t电葫芦，一混湿式除尘系统对应工艺Ⅰ、Ⅱ系列的混合系统，相应设置二套相同的一混湿式除尘系统。一混湿式除尘系统的设计总风量为8000 m3/h (工况)，含尘废气经SC-10湿式除尘器净化后通过9-19No11.2D风机由高出屋面约2 m的排气筒排入大气，除尘器下的污水由水道专业处理后进入一次混合机内。

图1 现工艺简图

2 存在问题及原因分析

2.1 一次混合机烟尘治理缺点

烧结一次混合机烟气(尘) 的特点可归结为:(1)烧结一次混合机与烧结其他工艺设备相比，因为烟气量小，而往往被忽视，受到工艺操作和原料条件的影响，烟气量不稳定，波动较大;(2) 烟气中粉尘浓度超标且波动范围较大，即使达到国标要求的30 mg/Nm3限值，但未达到国家超低排放要求10 mg /Nm3限值;(3)烟气中含湿量较高，在7%～15%范围内波动;(4)粉尘的黏附性较强，易黏附于排气筒内壁、管道及设备等处;(5) 烟气中生石灰含量较高(占粉尘重量的 35% 以上);(6)烟气温度高于环境温度，容易结露，存在温差效应变化大，治理困难。2019年某月份专业机构对一混除尘出口浓度检测结果见表1所示。

2.2 工艺缺陷分析

西昌钢钒炼铁厂一次混合机烟尘治理中配置了除尘设备，目前使用湿法除尘，湿法除尘缺点在于:(1) 产生的污泥返回主皮带参与配料，因水分大对配料混合产生负面影响，外排则产生二次污染;(2)需设置沉淀池处理污水，占地面积大，运行费用高;(3)除尘管路易堵塞，由于混合机内属于潮湿且高于常温的环境，烧结料混合过程产生的废气中的 Ca(OH)2易吸收空气中的 CO2生成碳酸钙，从而使物料在管道内壁黏附和硬化。长时间运行造成除尘器进风管径变小直至堵塞，导致除尘器无法工作。最关键的是湿法除尘的排放浓度也远不能满足现行的国家及行业大气污染物排放限值。塑烧板除尘虽然排放浓度能满足要求，但投资造价高，设备阻力大，运行费用高，而且塑烧板易堵塞，运行维护难度大，无法长期稳定运行。袋式除尘虽然排放浓度能满足要求，但因混合机烟气(尘)的特点，除尘管道易堵塞，布袋易板结、糊袋，因此运行维护难度大，无法长期稳定运行。

表1 改造前一混除尘出口浓度检测结果

2.3 运输皮带粉尘外扬

部分皮带运输料线设计敞开式，胶带机输料皮带仅设置了防雨罩，而返程皮带未封闭；转运站仅封闭了部分胶带机头和尾轮所在平台，存在粉尘随风逸散的现象，产生了大量的粉尘外扬，烟尘得不到合理的控制，造成该区域烟雾弥漫，人员很难进入，检修及操作极为困难。

3 混合机烟尘治理新技术应用研究

3.1 技术方案

3.1.1 工艺系统设计及配置

1)除尘工艺：本设计采用一种低能耗高品质粉尘净化治理工艺。

2)系统配置流程：废气经集尘罩收集——溶降尘装置——涡旋降尘装置——水帘降尘装置——引风机——共振消白装置，达标后经15 m高排气筒排放。

3)多力场湿式除尘除雾装置主要由风管系统、喷淋系统、降尘除雾系统、灰渣废水处理系统、电气及液位自控系统等组成。

4)设备年利用率达8600小时以上。

3.2 系统组成及工艺原理说明

3.2.1 系统概述

石灰配料皮带运行时，通过在配料仓下料口后端设置一个集尘点，并在下料口前端形成负压区，有效阻止粉尘溢出。同时，后端80米传输皮带安装密封罩，在密封罩上方及一混入口分别设置两个集尘点，混合机入料口、出料口分别设计吸尘管道装置至多力湿式除尘装置。收集的蒸汽及粉尘经溶降尘管道汇总到一套高效湿式除尘除雾装置，并经15 m高排气筒排空。废气系统的主要设备包括引风机、风管、支架、排气筒等。

3.2.2 主要核心设备及工艺

溶降尘防堵系统：主要由喷淋装置、气液扰流装置组成，通过前端的喷淋装置形成高速水团强力冲击含尘废气，在集尘管内形成水、气、尘、浆混合湍流，溶解并挟降大部分的石灰微尘。

水帘除尘除水系统：废气流速大幅度降低，通过系统内的水帘装置，实现对废气内微尘及水雾的二次吸收，同时在重力的作用下，微尘和水帘沉降入装置底部的集液槽，并进入装置外的循环池。

涡旋离心脱水系统：废气经前端除尘除水处理后，形成含液气流进入后端的涡旋离心脱水装置，在塔内离心作用下，含液气流高速切向旋入筒内，筒内壁衬有开着导槽的高分子隔板，浆液进入隔层汇集并回流入循环沉淀池，实现彻底的水雾分离，含有少量雾滴的废气进入后端的消白除雾系统。

共振声波除雾消白系统：利用设备共振在塔内形成超低频声波促使水雾达到微小的共振，团聚为大液滴后，经上端的填料装置凝聚团簇捕捉并再次形成更大液滴掉落收集。

至此，经过前端的二段除尘同时兼脱水功能的设备处理，再经最后端的除雾设备，传统湿法除尘设备存在的水雾粉尘问题得到彻底解决，从而实现超低排放。

水力循环及平衡系统：主要由循环箱、循环泵及相应管道和喷淋装置组成，各环节产生的循环喷淋液及脱除的雾滴浆液汇入循环箱内循环利用，并通过水力自动平衡的控制，实现除尘灰(氢氧化钙、料灰)及澄清液(氢氧化钙溶液)的回收利用。

图2 多力湿式除尘装置设计图

图3 多力湿式除尘装置设计图

3.2.3 优化工艺设计技术研究

1)风机温度、振动、外排数据、液位、溢流阀、喷淋装置、清洗泵、混合机供水泵等运行数据能上传到中控室，实现远程控制。温度、振动、外排数据做历史趋势图。溢流阀、液位、排污阀、喷淋装置、清洗泵、混合机供水泵设计连锁控制，实现总体设备技术优化。

2)采用自主开发的技术，并结合业主方的具体实际条件，在考虑到技术的可靠性和先进性的基础上，尽可能降低工程的总投资额和实际运行的成本，因地制宜、合理布局，减少占地面积，节省投资。

3)在设计时考虑工艺水、除尘液等的循环使用，高效湿式除尘消白装置选择合理的液气比，节约水、电等运行成本；实现除尘系统所有风机、水泵一键启动开机、一键启动停机，操作简便，全自动化无人值守运行。

4)除尘系统工作时不影响设备的正常运行，并保证在给定设计条件下，确保废气中粉尘达标排放。处理装置使用寿命长、操作维护简单，布置紧凑、占地面积小。处理设施有较高的耐冲击负荷能力。

3.3 胶带运输封闭式改造技术

皮带通廊封闭，采用单层轻型(管架结构)门式刚架结构(分为单跨、三跨结构)，该结构直接作用于原通廊平台上，其相对高度为3.3 m，两侧1.8 m以下采用浅灰色，0.6 mm厚YX28-205-820型彩色压型钢板；上段为阻燃型PVC阳光板，屋面瓦为冷灰色(外表面)0.8 mm厚YX51-250-750型彩色压型钢板，内表面均为乳白色。通廊两侧错位开窗，窗与窗间距大于25 m。

图4 皮带通廊封闭设计图

4 改造效果

应用SQ-多力场高效湿式除尘超低排放装置，实现系统整体布置流畅完备。工艺上实现了三级湿式除尘除水+超低排放装置+风管防堵装置，运行中实现了传输皮带及一混设备无蒸汽粉尘溢出，颗粒物排放指标小于10 mg/Nm3，烟囱排口除雾。运行过程中液位自平衡且无人值守，主除尘设备无平台及人孔可长时间免维护、风管免清理的运行效果。

捕集的除尘废水回用于一混，实现废水零排放，具有很大的经济效益。

通过在主风管和支风管布置喷淋装置溶解和沉降大部分粉尘，采用了特种喷枪有效防堵，多支喷枪形成一定角度在管道内交叉喷淋，能挟裹和击落高浓度粉尘在管道底部形成湍流进入水帘降尘装置，同时，也能防止风管堵塞；水帘除尘除水通过在除尘箱体内设计的水帘装置，循环液通过特殊装置形成大颗粒密集水珠吸附并沉降，其喷淋系统不采用喷嘴，降低了其堵塞的风险并能避免水幕除尘过程中形成的大量水雾。

涡旋离心脱水能进一步除去大颗粒水滴，有效避免水滴进入风机增加后端设备的运行负荷，增强后端除雾消白效果；除雾塔内的微小雾滴在填料装置上团聚成大颗粒水滴，通过共振装置产生共振，掉落脱除。

管道材质采用脱硫专用FPP板材制作，管壁光滑避免粉尘黏附。管道内增加特种喷枪，持续运行保持管壁润湿。增加的清水反冲洗装置确保管道积泥能及时冲刷。整套系统实现简单操作和无人值守运行。改造后2020年某月份专业机构对一混除尘出口浓度检测结果见表2所示。

表2 改造后一混除尘出口浓度检测结果

5 结语

通过《西昌烧结一混及运输线粉尘超低排放治理技术研究 》成果的实施，炼铁烧结混合机生产运输线区域运行过程中，无明显肉眼可见粉尘无组织排放，治理区域岗位粉尘浓度小于8 mg/m3。皮带机物料输送粉尘外逸达到超低排放要求，对公司率先达到超低排放企业及环保“A 级”企业目标要求，完成超低排放任务具有重大意义。投入SQ-多力场高效湿式除尘超低排放装置应用，提高了烧结混合机生产区域烟尘治理能力，确保环保设备安全、可靠运行，烧结一混除尘效果主要表现为：(1)有组织排放粉尘浓度<10 mg/Nm3；(2)系统作业率≥96%，与烧结机同步运行率100%；(3)一次混合机头部岗位粉尘浓度≤8 mg/Nm3；(4)延长设备使用寿命，除尘管道清堵周期六个月，喷嘴使用寿命达一年以上。