一种对钢渣辊轧区含尘蒸汽进行超净排放处理的工艺方法和装置与流程

本发明涉及一种对钢渣辊轧区含尘蒸汽进行超净排放处理的工艺方法和装置，本发明采用喷淋除尘、旋流分离、静电除尘三种方法对含尘蒸汽进行连续处理，实现含尘蒸汽的超净排放，排放烟气含尘浓度低至5mg/Nm³。

背景技术：

随着国家对环境保护要求的进一步提高，现有钢铁企业钢渣处理区含尘蒸汽除尘处理工艺无法满足部分省市重点区域环保特别排放标准，钢渣处理区含尘蒸汽超净排放技术的研究开发变得尤为紧迫。钢渣处理区含尘蒸汽具有蒸汽气量大、温度高，气体成分复杂，粉尘浓度高，粉尘粒径小，除尘难度大、易结垢等特点。若该区域含尘蒸汽无法得到良好治理，外溢的蒸汽会对周围环境形成污染，同时其对钢渣处理厂房屋顶及建筑结构产生巨大的侵蚀，甚至导致钢结构厂房坍塌。烟气经过除尘处理后，收集的粉尘可以回收返回钢渣处理线，既保护了环境，同时也避免了能源浪费。目前，国内针对此区域的除尘方式比较少，此前的工艺方法排放效果为100mg/Nm³以下，无法达到超净排放指标。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种对钢渣处理区含尘蒸汽进行超净除尘处理的新工艺，这种新工艺与现有技术相比，设备除尘效率高，可以达到该区域的超净排放。

本发明涉及一种对钢渣处理辊轧区含尘蒸汽进行除尘处理达到超净排放的装置，其包括洗涤塔(1)、旋流塔(2)、静电除尘器(3)、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道以及引风机；洗涤塔(1)的底部设置有第一开口，第一开口通过第一管道与辊轧区空间连接，用于将辊轧区产生的含尘蒸汽(5)引入洗涤塔(1)进行喷淋处理，连接洗涤塔(1)和旋流塔(2)的第二管道设置在洗涤塔(1)和旋流塔(2)的顶部，用于将洗涤塔(1)处理后的含尘蒸汽引入到旋流塔(2)中进行旋流分离处理，旋流塔(2)的底部设置有第二开口，第二开口通过第三管道与静电除尘器(3)的底部开口连接，用于将旋流塔(2)处理后的蒸汽引入静电除尘器(3)，静电除尘器通过第四管路与引风机(4)连接，静电除尘器(3)处理后的气体经由引风机排出。

其中，洗涤塔(1)的上部设置第一高压喷枪(6)，第一高压喷枪(6)设置有多层，优选为2-8层，从洗涤塔(1)的上部向下依次排列；第一高压喷枪的供水压力为0.5-2MPa，优选为1.0MPa，喷出的水滴粒径控制在200微米以内，优选为50-200微米。

其中，在旋流塔(2)的上部设置第二高压喷枪(7)，第二高压喷枪(7)设置至少一层，

优选为1-3层；第二高压喷枪(7)的供水压力为0.5-2MPa，优选为1.0MPa，喷出的水滴粒径控制在200微米以内，优选为30-150微米。优选，旋流塔(2)上部设置旋流锥(8)，其设置在第二高压喷枪(7)的下部，旋流锥(8)设置至少一层，优选为1-3层，且各层旋流锥(8)离心力不同，对应捕集不同粒径的尘粒。

其中，静电除尘器(3)包括气体均布装置(9)、电场组件、第三高压喷枪(10)以及第四高压喷枪(11)，静电除尘器(3)的入口设置一层气体均布装置(9)，气体均布装置(9)位于电场组件下部，使得含尘蒸汽均匀进入静电除尘器(3)内部电场。优选，第三高压喷枪(10)设置在气体均布装置(9)附近，优选位于气体均布装置(9)的下部并且位于静电除尘器(3)的底部开口上部，第三高压喷枪(10)设置至少一层，优选为1-3层；第三高压喷枪(10)的供水压力为0.5-2MPa，优选为1.0MPa，喷出的水滴粒径控制在200微米以内，优选为30-150微米。优选，第四高压喷枪(11)设置在电场组件的上方，第四高压喷枪(11)设置至少一层，优选为1-3层；第四高压喷枪(11)的供水压力为0.3-1MPa，优选为0.5MPa，喷出的水滴粒径控制在200微米以内。优选，电场组件的阴极线采用刚性芒刺线，电场组件的阳极板采用板式或蜂窝式极板，高压电源通过阴极线放电，与板式或蜂窝状阳极板之间形成电场，高压电源采用三相或复合脉冲恒流电源。优选，静电除尘器(3)的出口设置有泄爆阀，其数量为至少一个，优选为1-3个。优选，除尘器下部设置污水斗，对所述极板上流出的污水进行收集并外排进入污水处理系统沉淀处理后循环使用。

本发明的处理工艺中包括以下步骤：喷淋除尘-旋流分离-静电除尘；

喷淋除尘过程为：当钢渣处理区产生的120℃左右的含尘蒸汽进入除尘系统设备，在除尘设备内部设置有多层高压喷枪，它喷射出的水滴与烟气中较大粒度的尘粒相互碰撞，凝聚在一起形成含尘液滴。在重力或离心力作用下，含尘液滴下落或粘附在设备内壁上被水冲下，落入设备底部后，经排污口排出至污水处理系统沉淀处理后循环使用。

旋流分离过程为：经过喷淋除尘设备的烟气沿切向进入到旋流除尘设备中继续流动。在旋流除尘设备上部设置有高压喷枪，它喷射出的水滴与烟气中小粒度的尘粒相互碰撞，凝聚在一起形成含尘液滴。在旋流除尘设备的中部设置多层旋流锥，使得含尘蒸汽在更强离心力作用下，含尘液滴下落或粘附在设备内壁上被水冲下，落入设备底部后，经排污口排出至污水处理系统沉淀处理后循环使用。

静电除尘过程为：经前序两个步骤的烟气处理后，烟气含尘浓度降低至100mg/Nm³以下，烟气经由连接管道进入到静电除尘器中，通过除尘器上部设置的气流均布装置，使得烟气均匀进入除尘器电场中。在进气口和电场的上方均设置喷枪，使得雾化液滴与含尘蒸汽中部分亲水的细小粒径的尘粒相凝结，其更易于荷电。同时，雾化水在阳极板表面形成一层水膜。此外，含尘蒸汽中部分不亲水的细小粒径的尘粒，直接与阴极线释放的大量电子直接结合、荷电。高压电源通过阴极线放电，与板式或蜂窝状阳极板之间形成电场，在电场力的作用下，荷电的尘粒和含尘液滴向阳极板方向运动，被阳极板表面的水膜所捕集，达到精除尘的目的。在水膜下流以及冲洗水的作用下，富集在极板上的尘粒被带走，从而确保极板极限的洁净，除尘器下部设置污水斗，对极板上流出的污水进行收集并外排进入污水处理系统沉淀处理后循环使用。处理后的烟气由静电除尘器出口进入引风机，随后排入烟囱，进入大气。

通过静电除尘器(3)入口的气体均布装置(9)进入，使得含尘蒸汽均匀进入静电除尘器(3)内部电场区域，同时设置在入口的喷淋装置(10)将进行在线喷雾。同时，静电除尘器(3)出口处设置冲洗装置，在辊轧区生产间歇时对内部电场区域进行冲洗。高温含尘蒸汽通过喷淋除尘、旋流分离、静电除尘三种方法进行除尘处理，从而达到超净排放效果。高温含尘蒸汽经过洗涤塔(1)、旋流塔(2)、静电除尘器(3)共三级除尘装置，进行除尘处理，引风机(4)作为动力源，将处理完毕的气体通过烟囱排入大气。

在喷淋除尘过程中，多层高压喷枪(供水压力：1.0MPa)喷出的水滴粒径小而均匀，控制在200微米以内。为了保证水滴和烟气在设备中有充分的混合时间，设计的烟气流速仅为3～5米/秒，烟气中的粗颗粒几乎全部通过喷淋除尘除去，同时喷淋除尘设备通路空间大，不易于积灰，减少了设备的维护量。

旋流分离过程所采用的高压喷枪(供水压力：1.0MPa)喷出的水滴粒径控制在200微米以内，进一步对含尘蒸汽中的细颗粒进行捕集，通过旋流锥的设置，合理提高设备内部离心力，使被小液滴捕集的细颗粒得以脱除。

静电除尘过程采用在线喷雾和离线冲洗两种方式喷淋，根据工况需要进行选择。喷出的雾化水滴粒径控制在100微米以内。除尘器内部采用蜂窝式或板式电场组件，极板采用导电玻璃钢或合金钢材质，极线采用刚度好的芒刺线。除尘器配用高压电源采用三相或复合脉冲恒流电源，达到高效节能的目的。由于钢渣处理过程中有可能产生少量氢气和一氧化碳，静电除尘器放电时有可能产生电火花，在静电除尘器上设置了泄爆阀，同时通过控制钢渣处理工艺避开可燃气体爆炸极限，达到安全生产的目的。

静电除尘器具有除尘效率高、没有高比电阻反电晕、运行稳定、设备阻力损失小、运行能耗低、操作维护简单易行等特点。经静电除尘器处理后，出口烟气含尘浓度低至5mg/Nm3。

利用本发明原理的除尘系统设备阻力损失仅为4000帕左右，基本解决了除尘设备堵塞的问题，提高了除尘效率，实现了钢渣处理区含尘蒸汽的超净排放，满足部分省市重点区域的排放环保标准。

附图说明

图1示出了本发明的对钢渣处理区含尘蒸汽进行超净除尘处理的装置。

具体实施方式

如图1所示，一种对钢渣处理辊轧区含尘蒸汽进行除尘处理达到超净排放的装置，其包括洗涤塔1、旋流塔2、静电除尘器3、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道以及引风机4；洗涤塔1的底部设置有第一开口，第一开口通过第一管道与辊轧区空间连接，用于将辊轧区产生的含尘蒸汽5引入洗涤塔1进行喷淋处理，连接洗涤塔1和旋流塔2的第二管道设置在洗涤塔1和旋流塔2的顶部，用于将洗涤塔1处理后的含尘蒸汽引入到旋流塔2中进行旋流分离处理，旋流塔2的底部设置有第二开口，第二开口通过第三管道与静电除尘器(3)的底部开口连接，用于将旋流塔2处理后的蒸汽引入静电除尘器3，静电除尘器上部通过第四管路与引风机4连接，静电除尘器3处理后的气体经由引风机进入烟囱排出。气体通过静电除尘器3入口的气体均布装置9进入，使得含尘蒸汽均匀进入静电除尘器3内部电场区域，同时设置在入口的喷淋装置10将进行在线喷雾。同时，静电除尘器3出口处设置冲洗装置11，在辊轧区生产间歇时对内部电场区域进行冲洗。经过静电除尘器3静电除尘处理的含尘蒸汽沿管道经由引风机进入烟囱排出。

其中，洗涤塔1的上部设置第一高压喷枪6，第一高压喷枪6设置有多层，优选为2-8层，从洗涤塔1的上部向下依次排列；第一高压喷枪的供水压力为0.5-2MPa，优选为1.0MPa，喷出的水滴粒径控制在200微米以内，优选为50-200微米。

其中，在旋流塔2的上部设置第二高压喷枪7，第二高压喷枪7设置至少一层，优选为1-3层；第二高压喷枪7的供水压力为0.5-2MPa，优选为1.0MPa，喷出的水滴粒径控制在200微米以内，优选为30-150微米。优选，旋流塔2上部设置旋流锥8，其设置在第二高压喷枪7的下部，旋流锥8设置至少一层，优选为1-3层，且各层旋流锥8离心力不同，对应捕集不同粒径的尘粒。

其中，静电除尘器3包括气体均布装置9、电场组件、第三高压喷枪10以及第四高压喷枪11，静电除尘器3的入口设置一层气体均布装置9，气体均布装置9位于电场组件下部，使得含尘蒸汽均匀进入静电除尘器3内部电场。优选，第三高压喷枪10设置在气体均布装置9附近，优选位于气体均布装置9的下部并且位于静电除尘器3的底部开口上部，第三高压喷枪10设置至少一层，优选为1-3层；第三高压喷枪10的供水压力为0.5-2MPa，优选为1.0MPa，喷出的水滴粒径控制在200微米以内，优选为30-150微米。优选，第四高压喷枪11设置在电场组件的上方，第四高压喷枪11设置至少一层，优选为1-3层；第四高压喷枪11的供水压力为0.3-1MPa，优选为0.5MPa，喷出的水滴粒径控制在200微米以内。优选，电场组件的阴极线采用刚性芒刺线，电场组件的阳极板采用板式或蜂窝式极板，高压电源通过阴极线放电，与板式或蜂窝状阳极板之间形成电场，高压电源采用三相或复合脉冲恒流电源。优选，静电除尘器3的出口设置有泄爆阀，其数量为至少一个，优选为1-3个。优选，除尘器下部设置污水斗，对所述极板上流出的污水进行收集并外排进入污水处理系统沉淀处理后循环使用。

图1所示，一种对钢渣处理辊轧区含尘蒸汽进行除尘处理达到超净排放的工艺方法，其包括以下步骤：

(1)喷淋除尘步骤：当辊轧区产生的含尘蒸汽5经过第一管道引入洗涤塔1的底部，在洗涤塔1上部设置第一高压喷枪6，其喷射出的水滴与含尘蒸汽中较大粒度的尘粒相互碰撞，凝聚在一起形成含尘液滴，在重力作用下，含尘液滴下落或粘附在洗涤塔内壁上被水冲下，落入洗涤塔1底部后，经第一排污口排出；进入污水处理系统沉淀处理后循环使用；

(2)旋流分离过程步骤：经过洗涤塔1处理后的含尘蒸汽经过第二管道进入到旋流塔2中继续流动，在旋流塔2上部设置有第二高压喷枪7，其喷射出的水滴与含尘蒸汽中较小粒度的尘粒相互碰撞，凝聚在一起形成含尘液滴，在旋流塔2的上部设置旋流锥8，使得含尘液滴在离心力和重力作用下，含尘液滴下落或粘附在旋流塔2内壁上被水冲下，落入旋流塔2底部后，经第二排污口排出；进入污水处理系统沉淀处理后循环使用；

(3)静电除尘步骤：旋流塔2处理后的蒸汽通过第三管道送至静电除尘器3；通过除尘器设置的气流均布装置9，使得烟气均匀进入除尘器电场中；第三高压喷枪10设置在气体均布装置9附近，优选位于气体均布装置9的下部并且位于静电除尘器3的底部开口上部，第四高压喷枪11设置在电场组件的上方，使得雾化液滴与含尘蒸汽中部分亲水的细小粒径的尘粒相凝结，其更易于荷电；同时，雾化水在阳极板表面形成一层水膜；含尘蒸汽中部分不亲水的细小粒径的尘粒，直接与阴极线释放的大量电子直接结合、荷电；高压电源通过阴极线放电，与板式或蜂窝状阳极板之间形成电场，在电场力的作用下，荷电的尘粒和含尘液滴向阳极板方向运动，被阳极板表面的水膜所捕集，达到精除尘的目的；在水膜下流以及冲洗水的作用下，富集在极板上的尘粒被带走，从而确保极板、极线的洁净，所述除尘器下部设置污水斗，对极板上流出的污水进行收集并外排进入污水处理系统沉淀处理后循环使用；经过静电除尘处理后的烟气由静电除尘器出口进入引风机4，随后排入烟囱，进入大气。

本装置的工艺参数，如下：

处理烟气量：250000m³/h

入口烟气温度：120℃

出口烟气温度：60℃

入口烟气浓度：约8g/Nm³

用水量：120t/h

静电除尘器电耗：180Kw

系统设备阻力：约4000Pa

出口烟气含尘浓度：<5mg/Nm³。