钢铁厂烟气污染治理技术分析
摘要：本文分析了韶钢烧结厂烧结现状，介绍了对排烟设备的升级工艺改造方案以及带来的经济效益，以期为治理大气污染提供借鉴。
关键词：排放烟气；大气污染；除尘除雾
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0063-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.038
Abstract： This paper analyzes the present situation of sintering in Shaoguan Iron and steel plant， introduces the upgrading scheme and economic benefits of the upgrading of the smoke exhaust equipment， in order to provide reference for the treatment of air pollution.
Keywords：Exhaust fumes；Atmospheric pollution；Dust removal and defogging
1 烧结现状分析
韶钢烧结厂现有2套360m2的烧结机，每套烧结机分高硫与低硫两组排烟气系统，每组排烟气系统的烟气处理装置都是采用静电除尘器加氧化镁工艺脱硫。由于每组烟气的烟气量与烟温及含尘浓度、含SO2浓度的稳定性不同，使除尘脱硫效率常受到影响。排放烟气含水雾量很大，严重时带有有色烟羽，烟气中的SO3基本没有脱除，含SO2浓度一般在160 ～180mg/Nm3，含尘浓度一般在40 ～50mg/Nm3（未计算水雾中的盐），如计算到水雾中的盐重量则含尘浓度在200mg/Nm3，每组烟气量约70万m3/h，共四组。此外烟气带水严重，是强酸性液体，并含有较多的盐类，在烟囱周边长期有水滴下落，这些水滴pH值在3左右，对周边的设备腐蚀严重，尤其是5号烧结机高硫烟气排出口最为严重[1-2]。
2 改造的必要性
2.1 国家产业政策要求
根据《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）及2017年5月环保部出台的相关大气治理规划，要求在2018年12月30日前排放烟气必须达到超低排放标准，即排放烟气含尘浓度<20mg/Nm3、排放烟气含SO2浓度<35mg/Nm3。韶钢现有设备设施无法达到，必须升级改造。根据其他地区（北方）环保部门要求，必须消白或消除有色烟羽，韶钢现有脱硫系统出口烟囱有色烟羽严重，必须深度治理。
2.2 当地居民与员工的要求
在冬季，排放的烟气有色烟羽特长特大，大部分直接飘到生活区与生产区，严重影响生活环境与工作环境，对员工的身心健康带来很大的影响。韶钢员工和附近居民强烈要求对该烟气要求进行深度治理。
（1）2018年2月，韶钢已有对5号烧结机停机年修5天d的计划，2018年2月份停机年修期间正好可实施5号烧结机高硫烟气深度除尘除雾技术改造。按照环保部门的要求，在2018年12月30号前，达到超低排放要求。
（2）已有成熟的技术，投资较少，运行费用较低，在停机年修期间可以完成。
3 工艺改造方案
本项目根据5#烧结机现有烟气处理的实际情况与环保部门的相关要求、韶钢的相关要求以及《5号烧结机高硫烟气深度除尘除雾技术改造项目建议书》，拆除原有两级屋脊式除雾器，新装两级兰金涡流微湿电除尘除雾器设备，并配置喷淋低温脱硫除雾系统一套。
主要内容包括：（1）拆除原有两级屋脊式除雾器，改设两个人孔检修门；（2）新上两级兰金涡流微湿电除尘除雾器；（3）新增一级喷淋吸收降温层与接水装置；（4）对原有的一个沉淀罐与泵前调节池进行改造；（5）新增一套喷淋循环水管路与循环泵及接入氧化镁浆液与调节装置；（6）新增一套废渣排出装置，排至现有的固液分离池；（7）新增一套冷却装置，来保证循环水的降温；（8）改造原有的清洗装置；（9）对损坏的防腐再做相应防腐处理；（10）配套新增电控仪表等设备。
4 主要原理、技术内容
设备主要原理为通过对含湿度较大的烟气凝并吸附，除去湿烟气中的微尘与水雾，再通过解吸回收微尘与液滴。具体技术内容如下：湿法脱硫后含湿量较大的烟气自“兰金涡流微湿电除尘除雾器”底部，加速进入多环导流板位置后，由于导流板的优化设计，首先对烟气划区处理，将烟气分为N份，每份烟气处理量为40～50m3/h，然后使烟气一方面作多次变速变向运动，另一方面沿着相应的环流控制板作旋转上升运动。在特设的向心风力下，含湿度较大的烟气在变速、变向的运动中，不同粒径的液滴与液滴之间、液滴与固粒之间、固粒与固粒之间，会相互碰撞、相互凝结，在这个传质传热的过程中，发生凝并现象。就像滚雪球一样，越滚越大，从而使液滴与尘粒变大进入下一级。在多環导向板的上方环卷内设有多层特殊设计的吸尘球，这些吸尘球在旋转上升的风力作用下被吹向空中，并沿着各自的环卷控制板作“公转”运动，而这些吸尘球在公转时，球与球之间会相互摩擦，从而产生自转。由于这些吸尘球的公转与自转，相互摩擦会产生“静电”，特设的吸尘球选用摩擦时极易产生静电的高分子树脂配方组成，对吸附在球面上的小液滴与微尘解吸能力是一个常量，不会因本设备内的风力再从球面带走微尘与微小液滴，更能提高除尘效率，稳定除尘除雾率。当然最主要的是烟气通过凝并作用后冲击各层球的表面，微小的液滴冲击到球的表面时，吸附在球面上形成水膜，随着水膜的增厚形成液滴，液滴在重力作用下流向导流板与微小的雾滴与微尘再凝并，当被吸附的尘粒克服水膜的表面张力后，发生解吸，水滴在重力作用下落入脱硫塔底完成除尘，宝贵的水资源进入脱硫塔实现循环使用。
5 经济效益分析及评价
5.1 经济指标
5.1.1 收入方面
A.小时回收水量3.5t，年回收水量30000t，水价按2元/t，年收入6万元。
B.减少排污费：
烟尘：200t/年，2000元/t，年减少排污费40万元；
SO2 ：605t/年，2000元/t，年减少排污费121万元；
SO3：400t/年，2000元/t，年减少排污费80万元；
经济收益为241万元/年。
5.1.2 支出方面
A.运行电费：50kW/h×24×360×0.7×0.6=181440（元/年）；
B.氧化镁费：（605+400）×0.35÷0.85×1600元/T=662117.6（元/年）
（0.35为硫镁比，0.85为MgO纯度，1600为MgO单价）；
C.人工费：原操作人员代管；
D.运维费：35万元/年；
E.其他支出：10万元/年，总支出1293557.6元/年，不计财务支出年利润约110万元。
5.2 财务指标
本项目静态投资为小于650万元，投资利润18.3%，投资回收期5.9年。从财务评价指标来看，项目在经济上也是可行的。主要目标是环境效益与公司的持续发展。
6 结语
虽然国家已出台了超低排放要求，但因目前钢铁企业使用的湿式电除尘投资巨大，运行成本过高，难以大面积推广。微湿电除尘除雾器”技术达到了“低投资、低运行费用和高效除尘”的效果。目前该技术已经在北方钢铁厂、发电站建成投入运行，除尘除雾效果好，对推动中小锅炉、焦炉煤气、陶瓷炉窑等废气源、烟尘颗粒物含量高的处理方案起到了很好的示范作用，具有推广应用前景。韶钢5号烧结机高硫烟气已经改造完成即将投入运行。如5#号烧结机湿电除尘除雾器运行效果良好，将考虑将其他烧结脱硫塔进行相应的技术改造[3-4]。
参考文献
[1]叶招莲.钢铁行业烧结烟气同时脱硫脱硝技术探讨[J].电力科技与环保，2010，（12）：45.
[2]栾雪娜.国内外烧结烟气脱硫现状及发展趋势[J].莱钢科技，2015，（09）：78-79.
[3]张少梅，沈晋明.城市污水处理厂恶臭气体及控制技术的研究[J].贵州工业大学学报（自然科學版），2004，（03）：45-46.
[4]李婕，羌宁.城市污水处理厂硫化氢恶臭气体的发生及源控制[J].江西科学，2008，（02）：46-47.
收稿日期：2018-04-19
作者简介：梁昌义（1985-），男，本科，学士，通风除尘专业设计师，研究方向为通风、除尘、暧通、余热回收等相关设计。
关键词：排放烟气；大气污染；除尘除雾
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0063-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.038
Abstract： This paper analyzes the present situation of sintering in Shaoguan Iron and steel plant， introduces the upgrading scheme and economic benefits of the upgrading of the smoke exhaust equipment， in order to provide reference for the treatment of air pollution.
Keywords：Exhaust fumes；Atmospheric pollution；Dust removal and defogging
1 烧结现状分析
韶钢烧结厂现有2套360m2的烧结机，每套烧结机分高硫与低硫两组排烟气系统，每组排烟气系统的烟气处理装置都是采用静电除尘器加氧化镁工艺脱硫。由于每组烟气的烟气量与烟温及含尘浓度、含SO2浓度的稳定性不同，使除尘脱硫效率常受到影响。排放烟气含水雾量很大，严重时带有有色烟羽，烟气中的SO3基本没有脱除，含SO2浓度一般在160 ～180mg/Nm3，含尘浓度一般在40 ～50mg/Nm3（未计算水雾中的盐），如计算到水雾中的盐重量则含尘浓度在200mg/Nm3，每组烟气量约70万m3/h，共四组。此外烟气带水严重，是强酸性液体，并含有较多的盐类，在烟囱周边长期有水滴下落，这些水滴pH值在3左右，对周边的设备腐蚀严重，尤其是5号烧结机高硫烟气排出口最为严重[1-2]。
2 改造的必要性
2.1 国家产业政策要求
根据《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）及2017年5月环保部出台的相关大气治理规划，要求在2018年12月30日前排放烟气必须达到超低排放标准，即排放烟气含尘浓度<20mg/Nm3、排放烟气含SO2浓度<35mg/Nm3。韶钢现有设备设施无法达到，必须升级改造。根据其他地区（北方）环保部门要求，必须消白或消除有色烟羽，韶钢现有脱硫系统出口烟囱有色烟羽严重，必须深度治理。
2.2 当地居民与员工的要求
在冬季，排放的烟气有色烟羽特长特大，大部分直接飘到生活区与生产区，严重影响生活环境与工作环境，对员工的身心健康带来很大的影响。韶钢员工和附近居民强烈要求对该烟气要求进行深度治理。
（1）2018年2月，韶钢已有对5号烧结机停机年修5天d的计划，2018年2月份停机年修期间正好可实施5号烧结机高硫烟气深度除尘除雾技术改造。按照环保部门的要求，在2018年12月30号前，达到超低排放要求。
（2）已有成熟的技术，投资较少，运行费用较低，在停机年修期间可以完成。
3 工艺改造方案
本项目根据5#烧结机现有烟气处理的实际情况与环保部门的相关要求、韶钢的相关要求以及《5号烧结机高硫烟气深度除尘除雾技术改造项目建议书》，拆除原有两级屋脊式除雾器，新装两级兰金涡流微湿电除尘除雾器设备，并配置喷淋低温脱硫除雾系统一套。
主要内容包括：（1）拆除原有两级屋脊式除雾器，改设两个人孔检修门；（2）新上两级兰金涡流微湿电除尘除雾器；（3）新增一级喷淋吸收降温层与接水装置；（4）对原有的一个沉淀罐与泵前调节池进行改造；（5）新增一套喷淋循环水管路与循环泵及接入氧化镁浆液与调节装置；（6）新增一套废渣排出装置，排至现有的固液分离池；（7）新增一套冷却装置，来保证循环水的降温；（8）改造原有的清洗装置；（9）对损坏的防腐再做相应防腐处理；（10）配套新增电控仪表等设备。
4 主要原理、技术内容
设备主要原理为通过对含湿度较大的烟气凝并吸附，除去湿烟气中的微尘与水雾，再通过解吸回收微尘与液滴。具体技术内容如下：湿法脱硫后含湿量较大的烟气自“兰金涡流微湿电除尘除雾器”底部，加速进入多环导流板位置后，由于导流板的优化设计，首先对烟气划区处理，将烟气分为N份，每份烟气处理量为40～50m3/h，然后使烟气一方面作多次变速变向运动，另一方面沿着相应的环流控制板作旋转上升运动。在特设的向心风力下，含湿度较大的烟气在变速、变向的运动中，不同粒径的液滴与液滴之间、液滴与固粒之间、固粒与固粒之间，会相互碰撞、相互凝结，在这个传质传热的过程中，发生凝并现象。就像滚雪球一样，越滚越大，从而使液滴与尘粒变大进入下一级。在多環导向板的上方环卷内设有多层特殊设计的吸尘球，这些吸尘球在旋转上升的风力作用下被吹向空中，并沿着各自的环卷控制板作“公转”运动，而这些吸尘球在公转时，球与球之间会相互摩擦，从而产生自转。由于这些吸尘球的公转与自转，相互摩擦会产生“静电”，特设的吸尘球选用摩擦时极易产生静电的高分子树脂配方组成，对吸附在球面上的小液滴与微尘解吸能力是一个常量，不会因本设备内的风力再从球面带走微尘与微小液滴，更能提高除尘效率，稳定除尘除雾率。当然最主要的是烟气通过凝并作用后冲击各层球的表面，微小的液滴冲击到球的表面时，吸附在球面上形成水膜，随着水膜的增厚形成液滴，液滴在重力作用下流向导流板与微小的雾滴与微尘再凝并，当被吸附的尘粒克服水膜的表面张力后，发生解吸，水滴在重力作用下落入脱硫塔底完成除尘，宝贵的水资源进入脱硫塔实现循环使用。
5 经济效益分析及评价
5.1 经济指标
5.1.1 收入方面
A.小时回收水量3.5t，年回收水量30000t，水价按2元/t，年收入6万元。
B.减少排污费：
烟尘：200t/年，2000元/t，年减少排污费40万元；
SO2 ：605t/年，2000元/t，年减少排污费121万元；
SO3：400t/年，2000元/t，年减少排污费80万元；
经济收益为241万元/年。
5.1.2 支出方面
A.运行电费：50kW/h×24×360×0.7×0.6=181440（元/年）；
B.氧化镁费：（605+400）×0.35÷0.85×1600元/T=662117.6（元/年）
（0.35为硫镁比，0.85为MgO纯度，1600为MgO单价）；
C.人工费：原操作人员代管；
D.运维费：35万元/年；
E.其他支出：10万元/年，总支出1293557.6元/年，不计财务支出年利润约110万元。
5.2 财务指标
本项目静态投资为小于650万元，投资利润18.3%，投资回收期5.9年。从财务评价指标来看，项目在经济上也是可行的。主要目标是环境效益与公司的持续发展。
6 结语
虽然国家已出台了超低排放要求，但因目前钢铁企业使用的湿式电除尘投资巨大，运行成本过高，难以大面积推广。微湿电除尘除雾器”技术达到了“低投资、低运行费用和高效除尘”的效果。目前该技术已经在北方钢铁厂、发电站建成投入运行，除尘除雾效果好，对推动中小锅炉、焦炉煤气、陶瓷炉窑等废气源、烟尘颗粒物含量高的处理方案起到了很好的示范作用，具有推广应用前景。韶钢5号烧结机高硫烟气已经改造完成即将投入运行。如5#号烧结机湿电除尘除雾器运行效果良好，将考虑将其他烧结脱硫塔进行相应的技术改造[3-4]。
参考文献
[1]叶招莲.钢铁行业烧结烟气同时脱硫脱硝技术探讨[J].电力科技与环保，2010，（12）：45.
[2]栾雪娜.国内外烧结烟气脱硫现状及发展趋势[J].莱钢科技，2015，（09）：78-79.
[3]张少梅，沈晋明.城市污水处理厂恶臭气体及控制技术的研究[J].贵州工业大学学报（自然科學版），2004，（03）：45-46.
[4]李婕，羌宁.城市污水处理厂硫化氢恶臭气体的发生及源控制[J].江西科学，2008，（02）：46-47.
收稿日期：2018-04-19
作者简介：梁昌义（1985-），男，本科，学士，通风除尘专业设计师，研究方向为通风、除尘、暧通、余热回收等相关设计。
