轉(zhuǎn)爐煉鋼是我國長流程鋼鐵生產(chǎn)工藝中最重要的工序過程。轉(zhuǎn)爐煉鋼在吹煉過程中產(chǎn)生以一氧化碳為主體、含少量二氧化碳和其他微量成分的氣體，其中還夾帶著大量氧化鐵、金屬鐵粒和其他細小顆粒固體塵埃，對大氣和生產(chǎn)車間環(huán)境污染嚴重。其污染物的特點為：煙氣中含塵濃度高、粒度細，污染嚴重；煙氣溫度高，廢氣治理工藝中復雜性增加；廢氣治理中的熱能、一氧化碳和煙塵中的含鐵量都符合回收綜合利用的條件。
2012年10月1日正式頒布實施的《煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標準》規(guī)定，轉(zhuǎn)爐一次煙氣顆粒物排放濃度現(xiàn)有企業(yè)為100mg/m3、新建企業(yè)及特別地區(qū)為50mg/m3。近年來，環(huán)保要求越來越嚴格，特別是藍天保衛(wèi)戰(zhàn)以來，生態(tài)環(huán)境部等五部門于2019年4月份聯(lián)合頒布了《關于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》，將轉(zhuǎn)爐煙氣顆粒物排放濃度定為10mg/m3。因此，在選擇轉(zhuǎn)爐高溫高濃度煙氣處理工藝時，既要確保其能滿足國家最新的環(huán)保要求，又要重點特別關注其運行效率和可靠性，使其能與煉鋼生產(chǎn)的節(jié)奏相匹配，達到治污染、保環(huán)境、保生產(chǎn)、節(jié)能、減排、降耗的目標。
北京博鵬中科環(huán)?？萍加邢薰緸轫憫獓姨栒?，滿足鋼鐵企業(yè)希望不影響煉鋼節(jié)奏、在原有除塵系統(tǒng)的基礎上進行改造，從而滿足超低排放的要求，將聲波團聚技術應用于轉(zhuǎn)爐煙氣除塵，采用聲波團聚除塵技術，使煙氣中的細顆粒物之間發(fā)生團聚，顯著提高除塵效率，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煙氣超低排放的改造。該技術具有流程簡單、布置緊湊靈活、占地面積小、一次性投資低等特點。該項技術成果獲得實用新型專利3件、軟件著作權2件，已成功應用于澳森鋼鐵、連云港亞新鋼鐵等企業(yè)，顆粒物排放濃度小于10mg/m3 ，社會效益和經(jīng)濟效益顯著。
技術內(nèi)容
一是利用高強聲波輻射處理，使煙氣中的超細顆粒物之間發(fā)生快速團聚，使粉塵和液滴的粒徑大幅增加，顯著改善了后續(xù)脫水除塵效率。經(jīng)過前期工程項目驗證，該技術能夠使企業(yè)在保留現(xiàn)有濕法除塵系統(tǒng)的前提下，實現(xiàn)顆粒物排放濃度小于10mg/m3。
二是開發(fā)了適合高塵高濕條件下的聲波團聚專用氣動聲源裝置，具有很高的聲轉(zhuǎn)換效率。傳統(tǒng)的電聲聲源需要經(jīng)過電→磁→機械振動→聲能等多個環(huán)節(jié)能量轉(zhuǎn)換，因此效率低下，且線圈振膜等部件不能在高溫高塵條件下使用。而新開發(fā)的聲波團聚專用氣動聲源，直接將壓縮氣體能量轉(zhuǎn)換為介質(zhì)振動，轉(zhuǎn)化效率可以高達80%，并且結(jié)構(gòu)簡單，整體采用不銹鋼制作，無活動部件，能夠耐高溫高塵，使用壽命長。該裝置在運行中，只消耗少量壓縮氮氣，運行成本和維護成本非常低。
三是研發(fā)的超低排放新工藝具有多種除塵技術耦合布置方式。采用聲波團聚技術增效，利用原有噴霧系統(tǒng)進行耦合，大幅提升除塵效果。聲波團聚工藝布置方式非常靈活，可以單獨增設專用的聲波團聚室，實現(xiàn)粉塵凝并，也可以在脫水塔下部合適的位置布置高強聲源，進行聲波團聚。具體布置方式，可以根據(jù)鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有的除塵系統(tǒng)工藝特點和占地情況進行靈活選擇。
技術原理
聲波團聚是一種氣溶膠預處理技術，在煙氣進入除塵器之前，運用高強聲場進行輻射處理，在數(shù)秒的時間內(nèi)，煙氣中的顆粒之間發(fā)生團聚，使煙氣的顆粒數(shù)目減少，平均粒徑增大，能夠在后續(xù)的除塵器中獲得好的除塵效率，從而達到控制細顆粒物排放的目的。
轉(zhuǎn)爐一次煙氣聲波團聚除塵超低排放技術就是利用聲波對超細顆粒的團聚作用，研究開發(fā)了具有以下特點的聲源裝置：聲功率大；轉(zhuǎn)換效率高，可達80%；頻率可控；適合高塵、高溫工況；能夠快速拆裝，便于維護。由此，使聲波團聚技術應用于轉(zhuǎn)爐一次除塵超低排放成為可能。
技術特點
一是除塵效率高，設備運行穩(wěn)定。研究開發(fā)的適合高塵高濕條件下的聲波團聚氣動聲源裝置，可直接將壓縮氣體能量轉(zhuǎn)換為介質(zhì)振動，轉(zhuǎn)化效率高達80%。系統(tǒng)采用洗滌塔、文氏管、帶聲波團聚增效裝置的高效除塵器三級除塵，設備運行穩(wěn)定，保證凈化效果，排放濃度可以達到10mg/m3的超低排放要求。
二是施工方便、流程簡單、布置緊湊。改造周期短，一般停產(chǎn)改造周期在8天~10天，如果現(xiàn)在采用雙塔文除塵工藝，停產(chǎn)改造時間為3天。該技術能充分利用原有系統(tǒng)布置空間，將一級噴霧蒸發(fā)洗滌塔取代一文，環(huán)縫文氏管取代二級文氏管，高效除塵器取代原有脫水器，不在廠房外額外占地。
三是多種除塵技術耦合，一次性投資低。該超低排放新工藝具有多種除塵技術耦合布置方式，布置緊湊，設備可以利舊。采用聲波團聚技術增效，利用原有噴霧系統(tǒng)進行耦合，大幅提升除塵效果。如果目前采用的是排放濃度小于30mg/m3的雙塔文工藝，只在二級塔或者脫水器上進行局部改造就可以實現(xiàn)超低排放的目的。與其他工藝比較，采用該工藝每座轉(zhuǎn)爐節(jié)省投資費用400萬元左右。
四是安全性好，不影響煉鋼節(jié)奏。該工藝因為沒有電火花，不存在爆炸的危險，安全性好，對煉鋼操作無特殊限制，不影響煉鋼節(jié)奏。
五是智能控制系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)高效節(jié)能。北京博鵬中科環(huán)?？萍加邢薰狙邪l(fā)的STW智能控制系統(tǒng)充分考慮了煉鋼工藝的特點，吹氧（前燒期、回收期、后燒期）、加料、兌鐵、濺渣護爐等不同階段煙氣特點都能兼顧，并且研發(fā)了爐口微差壓檢測裝置，解決了取壓點堵塞的問題，與文氏管開度進行聯(lián)鎖，很好地解決了集塵效果和凈化效果的問題。
六是檢修方便、運行費用低。聲波團聚裝置采取了可快速拆裝的連接方式，定期清理即可保證凈化效果，檢修方便，備品備件消耗量小。該工藝不增加系統(tǒng)阻力，只是增加了一些氮氣的消耗量，運行費用低。
應用實踐
轉(zhuǎn)爐一次煙氣聲波團聚除塵技術，于2018年10月首次用于辛集市澳森煉鋼廠3號轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)，達到了顆粒物排放濃度低于10mg/m3的目標；隨后用于辛集澳森煉鋼廠1號、2號轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng) 、亞新鋼鐵公司煉鋼廠2座150噸轉(zhuǎn)爐、唐山瑞豐1座210噸轉(zhuǎn)爐，目前已有5座轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)，并得到了業(yè)主認可。經(jīng)聲波團聚除塵技術改造后，轉(zhuǎn)爐煙氣顆粒物下降達70%左右，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐煙氣超低排放的要求。
該項技術已通過由中國金屬學會組織的科技成果評價，與會專家認為該項技術達到國內(nèi)領先水平，建議加大在行業(yè)內(nèi)的推廣力度。
