楊 昆

（山西建邦集團(tuán)通才工貿(mào)有限公司，山西 臨汾 043400）

1 背景、目的和意義

目前我國(guó)轉(zhuǎn)爐冶煉外排煙氣絕大部分都設(shè)置了除塵裝置，其中濕法除塵工藝占全部除塵裝置的90%左右，濕法除塵系統(tǒng)效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)方便，但也存在一些問題，主要為：

1）PM2.5微米細(xì)粉塵、氣溶膠粒子脫除效率低。

2）外排煙氣白色煙羽與拖尾嚴(yán)重，有時(shí)煙囪雨嚴(yán)重。

對(duì)于PM2.5微米的危害目前已經(jīng)非常清楚和達(dá)到普遍重視。水汽的危害現(xiàn)階段尚存在一些疑慮。但研究和實(shí)際情況表明：空氣中的水汽對(duì)霧霾有重要的放大作用，尤其是在較低氣溫下，這也是秋冬季節(jié)霧霾頻發(fā)的重要原因。因此，減少霧霾，即消白的核心是減少水汽的排放。同時(shí)，消除白色污染，不僅可減少霧霾，還有很好的節(jié)水效果，通過回收煙氣中的水分并重復(fù)利用，年節(jié)水潛力與潛在的經(jīng)濟(jì)效益是巨大的。

2 目前行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀綜述

目前對(duì)高溫飽和濕煙氣的處理主要采取以下技術(shù)。

2.1 煙氣冷凝技術(shù)

一般采用水冷凝需要冷卻塔，冷卻塔蒸發(fā)出大量的水汽，使煙氣冷凝回收的水到冷卻塔上空又蒸發(fā)出去了，冷卻塔上空又出現(xiàn)大量水霧，達(dá)不到減少水汽排放目標(biāo)。

2.2 消白技術(shù)

傳統(tǒng)的消白基本采取升溫加熱的方法。因?yàn)闊煔庠偌訜崞鳎℅GH）容易堵塞；對(duì)煙氣加熱耗能大，運(yùn)行成本高；只使煙氣不可視，但不降低排放煙氣的污染物含量。

山西建邦集團(tuán)通才（全文簡(jiǎn)稱建邦集團(tuán)）煉鋼廠現(xiàn)有2座65 t轉(zhuǎn)爐和1座80 t轉(zhuǎn)爐，凈汽化系統(tǒng)采用第五代OG系統(tǒng)；1座轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為：10.8萬m3/h。蒸汽溫度約70℃；為實(shí)現(xiàn)國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)發(fā)展要求，達(dá)到一次煙氣脫白效果，建邦集團(tuán)采用北京金泰天成科技有限責(zé)任公司的WCPD（Wet Condensation&Purification Defogger）凈化冷凝消白除霧技術(shù)，對(duì)煉鋼廠除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造。

3 WCPD技術(shù)原理

WCPD（Wet condensation purification defogger）冷凝凈化除塵技術(shù)是北京金泰天成科技有限責(zé)任公司研發(fā)的煙氣除塵與消白的專利技術(shù)（專利號(hào)201720837860.X、專利號(hào)201721011391.2）。

WCPD（Wet condensation purification defogger）濕式相變冷凝凈化除塵技術(shù)以自然冷風(fēng)作為冷源，采用高導(dǎo)熱金屬復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)，在煙氣中實(shí)現(xiàn)多紊態(tài)汽液冷凝相變與粒子定向聚合，超級(jí)凈化煙塵的同時(shí)，冷凝回收煙氣中的水分子。同時(shí)WCPD技術(shù)利用煙氣飽和水蒸汽由氣態(tài)凝結(jié)成水，放出汽化熱使環(huán)境冷風(fēng)加熱升溫后與經(jīng)過冷凝脫濕的煙氣在排出口前形成不飽和煙氣，在空氣中將不再形成汽霧，達(dá)到消除外排煙氣白霧目標(biāo)。

WCPD實(shí)現(xiàn)除塵的超潔凈排放，凝水回收減少大氣外排水量，節(jié)約水資源；同時(shí)使煙氣轉(zhuǎn)化為非飽和潔凈氣體而消白除霧；在技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程中又有機(jī)地耦合為一個(gè)整體技術(shù)工藝。

4 技術(shù)總體開發(fā)思路與技術(shù)原理

4.1 開發(fā)除塵技術(shù)技術(shù)特點(diǎn)

4.1.1 處理效果穩(wěn)定徹底，冷膜吸收不形成二次逃逸

在一般除霧器中包括WESP等，煙氣與水蒸汽聚合反應(yīng)導(dǎo)致的熱量積累，吸附過程不斷正向、逆向進(jìn)行，反應(yīng)很難進(jìn)行徹底，導(dǎo)致處理效果不穩(wěn)定和易于出現(xiàn)污染物二次逸出。在WCPD中冷膜吸附，吸附凈化效果得到顯著提高。有效防止二次揮發(fā)污染物逃逸現(xiàn)象，處理效果穩(wěn)定，處理效率高。

在吸收過程中，水蒸汽分子和SO2等分子由氣態(tài)分子進(jìn)入液態(tài)狀態(tài)要放出熱量。

4.1.2 高脫除效率

WCPD采用長(zhǎng)距離、斷通道旋流混合結(jié)構(gòu)，對(duì)煙氣中的各種粒子提供全膜面接觸。使污染物粒子在水回收的同時(shí)得到去除，煙氣中粒子在水冷凝過程中屬于優(yōu)先冷凝回收，處理效率高而且，由于是煙氣中水的液化成膜，WCPD運(yùn)行中自然產(chǎn)生低溫吸附膜，不需要進(jìn)行噴淋形成水膜，提高了處理效果（見圖1，圖2）。

圖1 WCPD實(shí)際中粒子去除效率與粒徑圖

圖2 WCPD對(duì)PM2.5粒徑具有較高的去除效率

根據(jù)污染物濃度可以確認(rèn)降溫的范圍。裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)表明：水分子回收率30%~40%時(shí)，塵和二氧化硫去除達(dá)到90%以上。

4.1.3 真正減少煙氣中水排入大氣

WCPD風(fēng)冷凝不需要冷卻塔等附屬設(shè)施，不會(huì)造成煙氣中水在煙氣水冷凝過程中回收，而在冷卻塔排放的轉(zhuǎn)移排放問題。經(jīng)過加熱的環(huán)境冷風(fēng)與經(jīng)過脫濕的煙氣在排出口前混合形成不飽和水蒸氣，在空氣中將不再形成汽霧，達(dá)到消除外排煙氣白霧，凈化煙氣的目標(biāo)。WCPD的核心設(shè)備是北京金泰天成科技有限責(zé)任公司開發(fā)的冷卻塔水汽回收技術(shù)（專利號(hào)200920163248.4）。干燥尾氣和環(huán)境風(fēng)分別進(jìn)入冷凝模塊，在具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊材料的的冷凝模塊中進(jìn)行快速、高效的熱交換，以環(huán)境冷空氣為冷源對(duì)高熱干燥尾氣進(jìn)行降溫凝結(jié)。實(shí)現(xiàn)冷凝模塊中水的凝結(jié)和快速導(dǎo)出，完成整個(gè)收水過程。實(shí)現(xiàn)尾氣中水汽的回收。在水汽回收過程中由于水汽與模塊膜壁之間充分的接觸，水汽中的粉塵等雜質(zhì)也被水膜吸附脫除，可以有效回收氣體中的粉末物質(zhì)。煙氣脫水后與升溫環(huán)境冷風(fēng)混合形成不飽和氣體排放，此時(shí)高溫?zé)煔馓幱诓伙柡蜖顟B(tài)，不會(huì)形成水霧。

4.2 可靠性檢驗(yàn)

建邦集團(tuán)煉鋼廠，在轉(zhuǎn)爐一次煙氣脫白項(xiàng)目建設(shè)結(jié)束后，經(jīng)過1年的使用效果跟蹤，已經(jīng)將原先的三管放散系統(tǒng)完全關(guān)閉，現(xiàn)在煙氣排放通過進(jìn)入脫白塔煙氣處理后進(jìn)行排放，經(jīng)過1年的生產(chǎn)，一次煙氣脫白塔完全能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)使用，并達(dá)到。

設(shè)備運(yùn)行一年過程中，邀請(qǐng)專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)重要指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明：在檢測(cè)期間一次轉(zhuǎn)爐煙氣出口煙溫降低31.5%，含濕量降低44.2%，均符合（臨氣指辦發(fā)[2018]37號(hào)）《關(guān)于督促加快鋼鐵、焦化、燃煤電廠白色煙羽治理的通知》文件中鋼鐵行業(yè)排放煙氣中含濕量超過25%以上時(shí)需要采取減排“控白”措施以降低煙氣排放溫度和含濕量，煙氣冬季煙溫降低15%以上，含濕量降低30%以上的標(biāo)準(zhǔn)限值要求（見表1）。

表1 一次轉(zhuǎn)爐煙氣出口檢測(cè)結(jié)果一覽表

5 結(jié)語

新建脫白塔可以有效的對(duì)煉鋼一次煙氣進(jìn)行有效的消除，達(dá)到排放要求，并且在生產(chǎn)過程中，脫白塔煙囪出口全程無白煙；一次除塵煙氣冷凝水符合國(guó)家三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)（顆粒物質(zhì)量濃度?10mg/m3，COD質(zhì)量濃度?500mg/m3，氨氮?50 mg/m3等）；在空氣中將不再形成汽霧，達(dá)到了顆粒物排放10 mg/m3超低排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，消除外排煙氣白霧，凈化煙氣的目標(biāo)。