吳方耀，徐 堯

（中鋼集團天澄環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，武漢 430205）

煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置一般是對冶煉過程中出現(xiàn)的粉塵、顆粒物、污染氣體等進行采集，并通過內(nèi)置結(jié)構(gòu)進行覆蓋式處理。轉(zhuǎn)爐除塵裝置具有良好的過濾效果，部分還可以將收集和處理的粉塵壓縮分解，有效地降低空氣污染，實現(xiàn)強有力的多維控制。但是，由于煉鋼廠轉(zhuǎn)爐日產(chǎn)的冶煉工作量劇增，簡單的除塵裝置無法實現(xiàn)預(yù)期處理目標，極易造成冶煉事故，影響作業(yè)安全。雖然傳統(tǒng)除塵裝置超低排放控制方法[1-2]能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期控制目標，但是其對排放控制區(qū)域的劃定并不清晰，導(dǎo)致排放控制結(jié)果存在一定誤差?，F(xiàn)階段應(yīng)用的除塵裝置超低排放控制方法一般為單向結(jié)構(gòu)，效率較低，導(dǎo)致控制效果不佳。因此，本研究設(shè)計一種煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置超低排放控制方法，然后對其進行驗證。

1 方法設(shè)計

1.1 確定初始排放控制范圍

結(jié)合當(dāng)前煉鋼廠的需求及相關(guān)標準，確定初始排放控制范圍。采用濕法脫硫，計算超低排放控制的覆蓋范圍?；A(chǔ)排放流化范圍的標定一般采用燃燒+干法/半干法處理[3]，在實現(xiàn)粉塵預(yù)處理的同時，測定實際排放速度，明確排放控制的覆蓋范圍[4]，如式（1）所示。

式中：U為覆蓋排放控制范圍；θ為可控的排放速度；S為單元覆蓋范圍；T為定向的控制耗時。

根據(jù)當(dāng)前的測定與計算，將得出的覆蓋排放控制范圍設(shè)定為基礎(chǔ)的排放控制等效范圍[5]。在后續(xù)的排放處理過程中，均要依據(jù)此范圍進行邊緣排放測定及標出處理，為排放控制奠定堅實基礎(chǔ)。

1.2 設(shè)計交叉超低排放控制結(jié)構(gòu)

交叉排放的覆蓋控制范圍大，針對性強，可以增強煙塵排放控制效果，具有穩(wěn)定性。結(jié)合煉鋼廠排放的煙塵特征進行分類控制處理，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的大氣污染物主要包括煙塵、SO2以及重金屬。這類煙塵的主要特征與轉(zhuǎn)爐運行存在直接關(guān)聯(lián)，一般粉塵粒徑不小于12 μm，占比高達25%，可以利用這一特征，采用交叉處理方式，設(shè)計排放控制結(jié)構(gòu)，通過交叉排放控制，分多個階層設(shè)定控制濃度。合理調(diào)整各個控制環(huán)節(jié)的標準及排放控制目標，以強化交叉超低排放控制結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果。

1.3 構(gòu)建多階除塵裝置超低排放控制模型

煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置通常采用全覆蓋，并部署局域覆蓋，在排放控制過程中會消耗大量能量，單一的排放控制結(jié)構(gòu)也會造成負擔(dān)，因此要采用多階除塵裝置超低排放控制模型。結(jié)合煉鋼廠轉(zhuǎn)爐的粉塵排放特征，在初始模型中設(shè)定顆粒物的標準排放濃度，一般為12.5 mg/m3，綜合除塵效率需要控制在89.52%～99.90%。流化床煙塵控制的綜合除塵效率不低于99.98%。完成基礎(chǔ)控制標準的設(shè)置后，設(shè)計模型的超低排放控制結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。通過多層級的排放控制結(jié)構(gòu)和多標準的控制排放濃度限制，強化控制效果，增強模型控制能力，為后續(xù)除塵工作的執(zhí)行提供參考。

圖1 多階除塵裝置超低排放控制模型結(jié)構(gòu)

1.4 通過關(guān)聯(lián)圖譜處理實現(xiàn)排放控制

關(guān)聯(lián)圖譜是一種強化超低排放控制的關(guān)聯(lián)性限制技術(shù)。轉(zhuǎn)爐的粉塵產(chǎn)生量較大，采用濕法脫硫先分解粉塵中的雜質(zhì)，再結(jié)合低氮燃燒和選擇性催化還原（SCR）的超低排放控制環(huán)節(jié)，進一步消除粉塵中的有害物質(zhì)和擴散物質(zhì)，確保排放時的安全與穩(wěn)定。接下來，將轉(zhuǎn)爐內(nèi)的操作溫度控制在250 ～350 ℃，通過圖譜技術(shù)觀察爐內(nèi)粉塵量。轉(zhuǎn)爐尾部收集后，粉塵進入除塵裝置，將洗滌器布置在除塵設(shè)備后側(cè)，下游設(shè)置靜電除霧。此時，通過關(guān)聯(lián)圖譜觀察粉塵排放量的變動，同時分多個階段進行排放控制，避免煙氣處理量過大、壓損高、成本高等問題，提升整體排放控制質(zhì)量和效率。粉塵連續(xù)監(jiān)測期間，可以在同時段多維觀測，確保圖譜觀測數(shù)據(jù)的真實性與可靠性，更好地保證粉塵排放控制效果。

2 方法測試

為了驗證煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置超低排放控制方法的有效性，進行試驗（試驗組）。選定某煉鋼廠的轉(zhuǎn)爐作為測試對象，以相關(guān)研究[1-2]提出的2 種傳統(tǒng)除塵裝置超低排放控制方法為對照組（對照組1 和對照組2），在實驗室中模擬真實的生產(chǎn)環(huán)境，引入模擬廢氣來模擬轉(zhuǎn)爐運行過程產(chǎn)生的廢氣。一是道路行駛過程的氮氧化物（NOx）排放控制方法，二是燃油系統(tǒng)污染物控制方法。采用本文方法和對照組方法，對轉(zhuǎn)爐除塵裝置的關(guān)鍵參數(shù)進行調(diào)整和優(yōu)化，以達到超低排放目標。

2.1 測試環(huán)境及參數(shù)

結(jié)合實際測定需求及相關(guān)標準，設(shè)置煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置超低排放控制方法的測試環(huán)境。明確轉(zhuǎn)爐粉塵排放范圍，計算出超低排放的邊緣值，對每個排放極限點位進行統(tǒng)一標定，以便進行后續(xù)測定及排放控制。各個邊緣點位增設(shè)一定數(shù)量的監(jiān)測控制節(jié)點，設(shè)置轉(zhuǎn)爐排放控制裝置，每個節(jié)點均獨立安裝，但是應(yīng)用時需要關(guān)聯(lián)，以便采集、匯總和整合周期內(nèi)的數(shù)據(jù)信息。初始排放控制指標及參數(shù)的設(shè)定如表1 所示。綜合分析轉(zhuǎn)爐的運行狀態(tài)及除塵裝置的覆蓋除塵范圍，計算初始的灰飛量，如式（2）所示。

表1 轉(zhuǎn)爐除塵裝置初始排放控制指標及參數(shù)

式中：G為排放初始灰飛量；P為排放的覆蓋范圍；φ為除塵速度；a為單元除塵頻次；ω為堆疊范圍。

2.2 結(jié)果分析

將本研究設(shè)計的超低排放控制周期劃分為5 個，在排放初始灰飛量的限制與控制標準之內(nèi)，計算排放控制后的粉塵濃度差值，如式（3）所示。

式中：Y為粉塵濃度差值；R為覆蓋范圍；t為控制頻次；v為重復(fù)控制范圍；w為脫硫次數(shù)。

測試粉塵超低排放控制效果，如圖2 所示。相較2 個對照組，試驗組的粉塵濃度差值被控制在5.2 mg/m3以下，說明本文設(shè)計的煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置超低排放控制方法更加有效，該超低排放控制結(jié)構(gòu)更加靈活，針對性更強。

圖2 粉塵超低排放控制效果

3 結(jié)語

本文設(shè)計了一種煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置的超低排放控制方法，并進行試驗驗證。試驗結(jié)果表明，該方法能夠有效降低轉(zhuǎn)爐除塵裝置的粉塵排放濃度，同時具有良好的可操作性，能夠在復(fù)雜環(huán)境下靈活處理粉塵，使其達到煙氣超低排放標準，以應(yīng)對不同情況。在實際應(yīng)用中，要確定初始排放控制范圍，設(shè)計交叉超低排放控制結(jié)構(gòu)，構(gòu)建多階除塵裝置超低排放控制模型，通過關(guān)聯(lián)圖譜處理實現(xiàn)排放控制。