轉爐煉鋼是我國長(cháng)流程鋼鐵生產(chǎn)工藝中最重要的工序過(guò)程。轉爐煉鋼在吹煉過(guò)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(zhù)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(chē)間環(huán)境污染嚴重。其污染物的特點(diǎn)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(shí)施的《煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標準》規定，轉爐一次煙氣顆粒物排放濃度現有企業(yè)為100mg/m3、新建企業(yè)及特別地區為50mg/m3。近年來(lái)，環(huán)保要求越來(lái)越嚴格，特別是藍天保衛戰以來(lái)，生態(tài)環(huán)境部等五部門(mén)于2019年4月份聯(lián)合頒布了《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》，將轉爐煙氣顆粒物排放濃度定為10mg/m3。因此，在選擇轉爐高溫高濃度煙氣處理工藝時(shí)，既要確保其能滿(mǎn)足國家最新的環(huán)保要求，又要重點(diǎn)特別關(guān)注其運行效率和可靠性，使其能與煉鋼生產(chǎn)的節奏相匹配，達到治污染、保環(huán)境、保生產(chǎn)、節能、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(mǎn)足鋼鐵企業(yè)希望不影響煉鋼節奏、在原有除塵系統的基礎上進(jìn)行改造，從而滿(mǎn)足超低排放的要求，將聲波團聚技術(shù)應用于轉爐煙氣除塵，采用聲波團聚除塵技術(shù)，使煙氣中的細顆粒物之間發(fā)生團聚，顯著(zhù)提高除塵效率，從而實(shí)現轉爐煙氣超低排放的改造。該技術(shù)具有流程簡(jiǎn)單、布置緊湊靈活、占地面積小、一次性投資低等特點(diǎn)。該項技術(shù)成果獲得實(shí)用新型專(zhuān)利3件、軟件著(zhù)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(huì )效益和經(jīng)濟效益顯著(zhù)。
技術(shù)內容
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(zhù)改善了后續脫水除塵效率。經(jīng)過(guò)前期工程項目驗證，該技術(shù)能夠使企業(yè)在保留現有濕法除塵系統的前提下，實(shí)現顆粒物排放濃度小于10mg/m3。
二是開(kāi)發(fā)了適合高塵高濕條件下的聲波團聚專(zhuān)用氣動(dòng)聲源裝置，具有很高的聲轉換效率。傳統的電聲聲源需要經(jīng)過(guò)電→磁→機械振動(dòng)→聲能等多個(gè)環(huán)節能量轉換，因此效率低下，且線(xiàn)圈振膜等部件不能在高溫高塵條件下使用。而新開(kāi)發(fā)的聲波團聚專(zhuān)用氣動(dòng)聲源，直接將壓縮氣體能量轉換為介質(zhì)振動(dòng)，轉化效率可以高達80%，并且結構簡(jiǎn)單，整體采用不銹鋼制作，無(wú)活動(dòng)部件，能夠耐高溫高塵，使用壽命長(cháng)。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(shù)耦合布置方式。采用聲波團聚技術(shù)增效，利用原有噴霧系統進(jìn)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(zhuān)用的聲波團聚室，實(shí)現粉塵凝并，也可以在脫水塔下部合適的位置布置高強聲源，進(jìn)行聲波團聚。具體布置方式，可以根據鋼鐵企業(yè)現有的除塵系統工藝特點(diǎn)和占地情況進(jìn)行靈活選擇。
技術(shù)原理
聲波團聚是一種氣溶膠預處理技術(shù)，在煙氣進(jìn)入除塵器之前，運用高強聲場(chǎng)進(jìn)行輻射處理，在數秒的時(shí)間內，煙氣中的顆粒之間發(fā)生團聚，使煙氣的顆粒數目減少，平均粒徑增大，能夠在后續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。
轉爐一次煙氣聲波團聚除塵超低排放技術(shù)就是利用聲波對超細顆粒的團聚作用，研究開(kāi)發(fā)了具有以下特點(diǎn)的聲源裝置：聲功率大；轉換效率高，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(shù)應用于轉爐一次除塵超低排放成為可能。
技術(shù)特點(diǎn)
一是除塵效率高，設備運行穩定。研究開(kāi)發(fā)的適合高塵高濕條件下的聲波團聚氣動(dòng)聲源裝置，可直接將壓縮氣體能量轉換為介質(zhì)振動(dòng)，轉化效率高達80%。系統采用洗滌塔、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(jiǎn)單、布置緊湊。改造周期短，一般停產(chǎn)改造周期在8天~10天，如果現在采用雙塔文除塵工藝，停產(chǎn)改造時(shí)間為3天。該技術(shù)能充分利用原有系統布置空間，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(chǎng)房外額外占地。
三是多種除塵技術(shù)耦合，一次性投資低。該超低排放新工藝具有多種除塵技術(shù)耦合布置方式，布置緊湊，設備可以利舊。采用聲波團聚技術(shù)增效，利用原有噴霧系統進(jìn)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(jìn)行局部改造就可以實(shí)現超低排放的目的。與其他工藝比較，采用該工藝每座轉爐節省投資費用400萬(wàn)元左右。
四是安全性好，不影響煉鋼節奏。該工藝因為沒(méi)有電火花，不存在爆炸的危險，安全性好，對煉鋼操作無(wú)特殊限制，不影響煉鋼節奏。
五是智能控制系統，除塵系統高效節能。北京博鵬中科環(huán)?？萍加邢薰狙邪l(fā)的STW智能控制系統充分考慮了煉鋼工藝的特點(diǎn)，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(diǎn)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(diǎn)堵塞的問(wèn)題，與文氏管開(kāi)度進(jìn)行聯(lián)鎖，很好地解決了集塵效果和凈化效果的問(wèn)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。該工藝不增加系統阻力，只是增加了一些氮氣的消耗量，運行費用低。
應用實(shí)踐
轉爐一次煙氣聲波團聚除塵技術(shù)，于2018年10月首次用于辛集市澳森煉鋼廠(chǎng)3號轉爐煙氣凈化系統，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(chǎng)1號、2號轉爐煙氣凈化系統 、亞新鋼鐵公司煉鋼廠(chǎng)2座150噸轉爐、唐山瑞豐1座210噸轉爐，目前已有5座轉爐投產(chǎn)，并得到了業(yè)主認可。經(jīng)聲波團聚除塵技術(shù)改造后，轉爐煙氣顆粒物下降達70%左右，實(shí)現了轉爐煙氣超低排放的要求。
該項技術(shù)已通過(guò)由中國金屬學(xué)會(huì )組織的科技成果評價(jià)，與會(huì )專(zhuān)家認為該項技術(shù)達到國內領(lǐng)先水平，建議加大在行業(yè)內的推廣力度。
