轧钢工程废气净化技术应用

轧钢产品多种多样，伴随不同处理工艺会产生造成环境污染的有害废气，这些废气既对人体健康造成伤害，又对设备和产品质量造成不良影响。但是，在上世纪八十年代以前，除酸洗槽设有净化系统以外，轧钢工程几乎没有其他的废气处理系统。 上世纪八十年代，我国随同轧钢设备一起从国外引进了轧机排烟净化系统。这些系统为湿式系统，主要由烟气捕集罩、净化设备和污水处理等部分组成。处理设备常采用湿式电除尘器、喷淋塔等，不但后续的废水处理费用高，系统运行维护复杂，控制不好难以达到国家规定的排放标准，而且设置轧机烟气捕集罩还给轧钢工艺操作带来不便，有些系统不得不停滞使用或废弃，使用效果都不理想。 随着国家对大气污染物排放标准和环境卫生标准的提高，公众环境保护意识及对能源消耗问题认识的增强，以及轧钢工艺变化和设备运转速度的提高，如何解决轧钢环境污染问题日益被更多人所关注。钢铁企业在轧钢废气治理方面增加了投资，没有废气净化系统的加设净化系统，停滞废弃的废气净化系统重新改造。这一切给环保工作带来了商机，同时也提出了更高的要求。这就使得废气净化系统设计不但要满足环保要求，而且要根据各个工程的不同特点和客户的需要，在节约投资、节省能耗、系统安全可靠三方面综合平衡，找出最佳方案。 ◆专有烟气捕集罩 废气净化系统中捕集罩是废气净化的核心设备，事关重要。由于轧机周围情况复杂，设计烟气捕集罩困难较大。设计好烟气捕集罩的指导思想就是既要最大限度地满足收集烟气作用，不使废气从烟罩中溢出，又要方便轧钢工艺操作，并且为了节省投资，罩子要尽量小。在总承包宁波钢铁有限公司1780mm热轧带钢精轧机除尘系统工程的设计过程中，中冶京诚的技术专家以一切为了用户满意为行动指南，与轧机操作人员就正常操作流程、操作习惯、运行故障监测、设备检修要求等问题进行反复探讨，并到现场实地测量，设置了便于机组人员观察机组运行情况和迅速排除小故障的快捷门，减少了停车时间，提高了生产效率。此排烟罩获得2项国家实用新型专利证书。该工程于2007年投产，极大地改善了车间内工作环境，系统运行正常，效果良好。 ◆匹配不同净化设备设计各类废气净化系统 具体包括板带热连轧机、连轧管轧机、冷连轧机、平整机和焊机烟气的净化系统，连续酸洗线、连退和镀锌机组清洗段、彩涂室的废气净化，以及拉矫破鳞机的除尘系统等。这些生产线产生含有油雾、尘、酸气、碱气、有机溶剂挥发物等各类不同成份的废气。中冶京诚的技术专家针对不同废气，匹配不同净化设备，从处理各类酸碱雾洗涤塔到对处理有机物活性炭吸附装置，从油雾过滤器到处理含水雾湿粉尘塑烧板除尘器，设计符合要求的净化系统，处理粉尘排放浓度从100mg/Nm3降到10mg/Nm3，远远高于国家的环保标准。此外，设备工程师还研发了处理粉尘的脉冲布袋除尘器系列产品，适用不同大小系统要求，达到国家环保和环境卫生要求。 ◆蒸汽/废烟气制冷技术 在能源越来越宝贵的今天，能源应得到比以往更为有效的分配和利用。在需要采暖的地区，冬季采暖结束后，用于采暖的热源蒸汽就富裕出来。中冶京诚应用蒸汽制冷技术将夏季富裕出来的采暖蒸汽得到了有效应用。通过以蒸汽为热源的溴化锂吸收式制冷机组制出冷冻水，将其用于集中空调系统，取代了以电力为能源的空调机组。蒸汽冷凝水通过冷凝水回收装置得到回收。在系统设计上，水处理设备、送/排风设备、水管道、风管同时肩负着冬夏两季的使用功能。夏季输送冷冻水管线，冬季转换为供热管网，输送冬季所需热水。夏季送冷风的末端设备，冬季送出热风。该技术成功应用于天津钢管集团公司轧管工程、首钢京唐冷轧项目的集中空调系统，并迅速成功推广到10余项工程中。 该技术亦可延伸到废热烟气的利用。轧钢工程有许多生产线都设有加热炉，加热炉废热烟气从烟囱排到天空，浪费了能源还对大气环境产生了不良影响。中冶京诚通过对加热炉烟气控制，将其用于烟气机组制出冷冻水和热水，用于空调系统和采暖系统中。此技术成功应用于包钢轧管项目。 1、钢铁工业废气的主要来源及特点 工业废气主要来源： ①原料、燃料的运输、装卸及加工等过程产生大量的含尘废气；②钢铁厂的各种窑炉再生产的过程中将产生大量的含尘及有害汽体的废气；③生产工艺过程化学反应排放的废气，如冶炼、烧焦、化工产品和钢材酸洗过程中产生的废气。 主要特点:钢铁企业废气的排放量非常大，污染面广；冶金窑炉排放的废气温度高，钢铁冶炼过程中排放的多为氧化铁烟尘，其粒度小、吸附力强，加大了废气的治理难度；在高炉出铁、出渣等以及炼钢过程中的一些工序，其烟气的产生排放具有阵发性，且又以无组织排放多。钢铁工业生产废气具有回收的价值，如温度高的废气余热回收，炼焦及炼铁、炼钢过程中产生的煤气的利用，以及含氧化铁粉尘的回收利用。 2、炼钢厂废气治理 (1)、炼钢厂废气的来源及特点 炼钢厂废气主要来源于冶炼过程，特别是在吹氧冶炼期产生大量的废气。该废气中含尘浓度高，含CO等有毒气态物的浓度也很高。 (2)、炼钢厂废气的治理技术 湿法处理湿法处理有法国的I-C法（敞口烟罩）、德国的KPUPP法（双烟罩）和日本的OG法（单烟罩）等方法。其中OG法由于技术先进、运行安全可靠，是目前世界上采用最广泛的转炉烟气处理方法。OG法先对转炉煤气进行显热回收，用冷却塔将烟气冷却到380℃，再用湿法除尘洗涤净化并冷却至42℃，然后用PA文丘里洗涤器进行二级除尘。该法的总除尘效率达99.5％。. 干法处理该法是利用高压静电除尘器来净化转炉煤气中的尘。从烟气中回收的铁可作为烧结厂的原料使用。 (3)、烟尘的综合利用 ①制造克鲁伯海绵铁使含4％～8％水分的烟尘成粒状，再放在输送炉上进行干燥和硬化，然后在回转窑内将锌、铝以及其他金属氧化物挥发掉，最后形成高度金属化的海绵铁。同时还可以生产韦耳茨法氧化物。 ②作炼钢炼铁的原料烟气经湿法净化后，回收下来的烟尘呈泥浆状，经处理后还可作为炼铁和炼钢使用。 3、采用先进的工艺过程减少废气的产生，在源头控制污染是清洁生产发展的方向。 转炉是实现负能炼钢是衡量一个现代化炼钢厂生产技术水平的重要标志，转炉负能炼钢意味着转炉炼钢工序消耗的总能量小于回收的总能量，即转炉炼钢工序能耗小于零。转炉炼钢工序过程中支出的能量主要包括：氧气、氮气、焦炉煤气、电和使用外厂蒸汽，而转炉回收的能量主要包括：转炉煤气和蒸汽回收。传统“负能炼钢技术”定义是一个工程现了生产过程转炉烟气节能、环保综合利用的技术集成。 转炉负能炼钢技术清洁生产指标：煤气平均回收量达到90m3/吨钢；回收煤气的热值应大于7MJ/m3（CO含量应大于55%）；蒸汽平均回收量80Kg/吨钢；排放烟气含尘量10mg/m3。若按全面推广应用转炉负能炼钢技术，单位产品节能23.6Kg标煤/吨钢计算，今后若转炉钢生产2亿吨左右规模时，全年将节能236万吨标煤。转炉煤气回收率大幅提高，不仅可减少CO排放使之有效地转化为能源，还可减少烟尘等排放，有效改善厂区环境质量。 4、钢铁工业清洁生产的发展趋势 钢铁工业是国民经济的支柱产业，其高能耗高污染的特点对可持续发展构成了潜在的威胁。提高钢铁工业的三废治理水平和能效水平，实现清洁生产是当前面临的重要任务。采用先进的减废治废的工艺措施、将资源进行合理充分的利用，是实现节能、环保，清洁生产的有效途径。 （1）采取先进的除尘设备和废气净化措施对烟、气、尘进行治理，将粉尘作为其他工序的原料。改湿法熄焦为干法熄焦，改转炉湿法除尘为干法除尘，利用煤气等生产过程中的废热及副产能源，减少能源消耗等。 （2）发展和采用高度循环和闭路循环用水技术，把循环用水技术引入生产全过程，使废水和污染物实现循环利用，将废水和污染物作为资源予以应用，从根本上解决钢铁工业废水对环境的污染和生态循环问题。 （3）以固体废弃物回用于钢铁主体工艺为首选方案，尽可能做到就地消化。 （4）继续做好平炉改转炉和电炉工程，采用转炉)精炼)连铸和电炉)精炼)连铸的先进炼钢节能工艺，搞好连铸上下工序的配套和衔接。 钢铁工业是导致环境污染的主要行业之一。要有效降低环境污染，促进钢铁生产的可持续发展，必须应用先进的清洁生产工艺削减污染源，发展环保技术进行末端治理，综合利用二次能源，组织厂内物料循环，节能降耗，使之更好地与环境相协调。 5、钢铁企业废气污染控制新技术 （1）废气治理设备大型化、集中化建设规模大、单机功率大、设备集中程度高是大型钢铁企业的发展方向，这就要求环保方面废气治理设施也要朝着设备处理能力大、设备集中、自动化程度高的方向发展。 （2）采用高效、节能的净化设备根据钢铁企业废气污染的特点，以及对固体颗粒物的控制技术的发展，目前国内外采用的高效净化设备主要为袋式除尘器、电除尘器、文丘里洗涤器等三种高效除尘器。设备的高效、系统的节能，要求净化设备从结构、性能、以及装备水平等方面，进一步加以改善。袋式除尘器要改善过滤性能，改进清灰方式、提高滤速以及改良滤料材质；电除尘器要改善气流分布，采用脉冲电源，超高压宽间距结构、推广屋顶电除尘器以及解决高比收尘问题；文丘里洗涤器要改进喉口结构、高效低阻力等新技术。排灰装置的改进是防止粉尘的二次飞扬、减少污染转移、实现粉尘综合利用的有效措施。 （3）钢铁企业高温烟气净化以干法为主干法净化与湿法净化相比，高炉、转炉等煤气回收净化过程中，可降低高炉燃烧比15kg/t-20kg/t（铁）；干法净化用于热风炉和锅炉时，热效率可提高30%-35%；用于200t转炉，每炉可节约用电100kWh，节约用水25t，降低成本30%。目前国内外钢铁厂在进行高温烟气冷却处理中，主要是妥善处理好余热利用，烟气降温幅度的控制以及冷却方式的确定。在防爆措施中主要控制成分、消灭火种、防爆以及完善系统监测仪器等措施。