呂 軍，付本全，諸旭東

（1.武鋼有限能源環(huán)保部；2.寶鋼股份中央研究院武漢分院；3.武漢天空藍(lán)環(huán)?？萍加邢薰?，湖北武漢 430080）

引言

2019年生態(tài)環(huán)境部及湖北省生態(tài)環(huán)境廳等6部門先后印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》和《湖北省鋼鐵行業(yè)超低排放改造實(shí)施方案》，明確鋼鐵企業(yè)需在2023 年底完成超低排放改造，其中燒結(jié)機(jī)頭煙氣顆粒物排放需控制在10 mg/m3以內(nèi)。武鋼有限燒結(jié)機(jī)頭煙氣凈化系統(tǒng)均采用電除塵組合脫硫脫硝工藝，部分燒結(jié)機(jī)電除塵器持續(xù)運(yùn)行超過15 年，除塵效率逐年下降，出口粉塵濃度最高達(dá)到340 mg/m3。高粉塵含量的煙氣進(jìn)入脫硫脫硝系統(tǒng)后，容易造成煙氣分配器、除霧器堵塞，煙囪排口顆粒物超標(biāo)等一系列問題?；瘜W(xué)團(tuán)聚技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于燃煤電廠的低成本、小改造顆粒物排放控制技術(shù)，其在燒結(jié)機(jī)頭除塵尚屬首次。

1 化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)原理

細(xì)顆粒物化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)［1］即在除塵裝置前霧化噴入團(tuán)聚劑，利用顆粒與霧滴、顆粒與顆粒間的團(tuán)聚作用促進(jìn)細(xì)顆粒團(tuán)聚形成大顆粒?；瘜W(xué)團(tuán)聚除塵技術(shù)包含下列技術(shù)：細(xì)顆粒物潤濕技術(shù)；絮凝團(tuán)聚技術(shù)；比電阻調(diào)節(jié)技術(shù)［2-3］。

針對部分疏水性顆粒難以濕潤的現(xiàn)象，通過在團(tuán)聚劑中添加表面活性劑和無機(jī)鹽，可加速細(xì)顆粒物進(jìn)入團(tuán)聚劑液滴內(nèi)部，增強(qiáng)潤濕性能。

圖1 細(xì)顆粒物潤濕技術(shù)示意圖

通過在團(tuán)聚劑中添加高分子化合物和pH 調(diào)節(jié)劑，可使顆粒物之間以電性中和、吸附架橋的方式團(tuán)聚在一起，增強(qiáng)團(tuán)聚效果［4］。

圖2 絮凝團(tuán)聚技術(shù)示意圖

通過在團(tuán)聚劑中添加無機(jī)鹽和活性離子，增強(qiáng)顆粒物的導(dǎo)電性，降低煙氣溫度，可調(diào)節(jié)顆粒物比電阻，提高除塵效率。

圖3 比電阻調(diào)節(jié)技術(shù)示意圖

2 試驗(yàn)與分析過程

2.1 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)時(shí)，首先將粉狀的團(tuán)聚劑與工業(yè)水通過專業(yè)的預(yù)混設(shè)備配置成不同濃度的團(tuán)聚液。然后將團(tuán)聚液與壓縮空氣通過氣-液雙流體噴槍霧化噴射進(jìn)入除塵器的入口煙道，微小的液滴與煙氣中的細(xì)顆粒作用，使煙氣中的細(xì)顆粒變?yōu)榇箢w粒，在煙溫的作用下瞬間蒸干，之后進(jìn)入原除塵器被容易撲集，提高除塵器的除塵效率。團(tuán)聚裝置示意圖如圖4所示。

圖4 團(tuán)聚裝置示意圖

2.2 分析過程

（1）人工測驗(yàn)

選擇燒結(jié)機(jī)正常連續(xù)生產(chǎn)的某一天，保證正常的生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)保設(shè)備工藝參數(shù)不變。采用《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T 16157-1996/XG1-2017）、《固定污染源廢氣低濃度顆粒物的測定-重量法》（HJ 836-2017）方法，分析團(tuán)聚設(shè)備停運(yùn)、啟運(yùn)情況下，電除塵出口匯合煙道處粉塵濃度與排放強(qiáng)度，每種狀態(tài)下連續(xù)分析3次，每組測試采樣1 m3煙氣。

（2）連續(xù)監(jiān)測

在電除塵出口匯合煙道處，安裝細(xì)顆粒濃度分析儀為西克SP-100型，用通訊電纜將數(shù)據(jù)輸送至團(tuán)聚除塵控制主機(jī)上，得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。細(xì)顆粒濃度分析儀的詳細(xì)參數(shù)見表1所列。

表1 在線顆粒物分析儀主要參數(shù)

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

（1）人工測量結(jié)果

選擇某燒結(jié)機(jī)正常生產(chǎn)日，環(huán)保設(shè)施無維修停運(yùn)，當(dāng)天電除塵器無放灰。燒結(jié)煙氣量約160 萬m3/h，燒結(jié)煙氣溫度≥130 ℃。當(dāng)日10：00開始噴入團(tuán)聚劑2 t/h，同時(shí)委托第三方人工監(jiān)測按人工測驗(yàn)方法進(jìn)行煙氣取樣，13：00 三組噴入團(tuán)聚劑測試結(jié)束后，同時(shí)停運(yùn)化學(xué)團(tuán)聚設(shè)施。14：00 開始測試不噴團(tuán)聚劑的試驗(yàn)，17：00三組不噴團(tuán)聚劑的試驗(yàn)測試完成。

表2 測試結(jié)果表明，團(tuán)聚裝置停運(yùn)時(shí)電除塵出口平均粉塵排放濃度為181 mg/m3，團(tuán)聚裝置投運(yùn)時(shí)平均粉塵排放濃度為115 mg/m3，粉塵排放濃度降低了36%，團(tuán)聚裝置對電除塵器有明顯的提效作用。

表2 2021年6月15日電除塵器出口匯合煙道（水平段）顆粒物濃度檢測結(jié)果 單位：mg/m3

（2）在線監(jiān)測結(jié)果分析

為評價(jià)團(tuán)聚技術(shù)連續(xù)運(yùn)行的可靠性，在電除塵器出口匯合煙道上安裝了西克SP-100 型顆粒物濃度分析儀，安裝前由廠家進(jìn)行校準(zhǔn)，保證設(shè)備數(shù)據(jù)的可靠性。2021 年 10 月 11 日～17 日跟蹤并記錄停運(yùn)化學(xué)團(tuán)聚期間電除塵器出口顆粒物濃度情況。

在跟蹤停運(yùn)化學(xué)團(tuán)聚期間顆粒物濃度數(shù)據(jù)，同時(shí)做好團(tuán)聚裝置投運(yùn)準(zhǔn)備。2021 年10 月25 日～29日每日白班連續(xù)噴入化學(xué)團(tuán)聚劑，根據(jù)煙氣溫度和煙氣流量動態(tài)調(diào)整團(tuán)聚液的噴入量。跟蹤并分析投運(yùn)化學(xué)團(tuán)聚時(shí)電除塵器出口顆粒物濃度情況。

根據(jù)測試得出停運(yùn)和投運(yùn)團(tuán)聚裝置時(shí)的電除塵出口粉塵濃度趨勢圖（見圖5），投運(yùn)團(tuán)聚裝置后電除塵器出口平均粉塵濃度從249 mg/m3下降到168 mg/m3，下降了33%。

圖5 2021年10月電除塵出口粉塵濃度趨勢圖

3.2 討論

（1）化學(xué)團(tuán)聚適宜工況溫度與燒結(jié)煙氣溫度匹配操作復(fù)雜。化學(xué)團(tuán)聚噴入燒結(jié)煙氣后，因水氣化吸熱，燒結(jié)煙氣溫度出現(xiàn)明顯下降。由于燒結(jié)機(jī)頭煙氣為高硫煙氣，溫度下降容易引起煙氣在電除塵器內(nèi)結(jié)露，從而影響電除塵器除塵效率。因此，化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)的最佳工況溫度是煙氣溫度≥130 ℃。

（2）化學(xué)團(tuán)聚不具備除塵功能，其與電除塵協(xié)同才能實(shí)現(xiàn)燒結(jié)煙氣顆粒物顯著降低。化學(xué)團(tuán)聚具有增加顆粒粒徑，改善顆粒物比電阻功能。電除塵的收塵效率與顆粒物比電阻密切相關(guān)，兩者協(xié)同配合可以實(shí)現(xiàn)電除塵捕集效率提升。因此，在采用化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)前，需要維護(hù)好電除塵器設(shè)備功能，提高化學(xué)團(tuán)聚強(qiáng)化除塵效果。

4 結(jié)語

化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)在武鋼某燒結(jié)機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明：在特定的工況條件下，化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)燒結(jié)機(jī)頭電除塵提效，投運(yùn)化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)后除塵器出口粉塵濃度較未投運(yùn)下降33%。電除塵器除塵效率提升將有力支撐后續(xù)煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對支撐燒結(jié)煙氣超低排放具有重要意義。