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1、含油漆、油污、橡胶废钢焚烧烟气治理1概述废钢作为一种再生资源，在钢铁冶炼中大量使用，并成为生产优质钢材的重要原料之一。回收的废钢来自各行各业，且其表面往往覆盖有诸如油漆、油污、橡胶等有机类杂质，若将含有这类杂质的废钢直接冶炼，杂质中有害元素可能对成品钢的性能产生严重影响，如硫影响钢的延展性，或者杂质在冶炼过程产生一些易燃易爆气体，如供氧不充分时，可产生一氧化碳，严重影响钢炉的安全，为此，废钢在冶炼过程前必须除去其表面覆盖的有机类杂质。当前，国内对废钢中这类有机类杂质的处理重要采用简易焚烧法，即在室外直接对方焚烧，该法对周边大气环境产生严重污染、也对操作人员、附近居民的身体健康带来极大的危害，为
2、此，对废钢焚烧后的烟气进行治理已迫在眉睫。目前，国内针对含油漆、油污、橡胶等有机类杂质废钢焚烧烟气治理工程的介绍以及可参考资料甚少，本文结合所涉及的废钢焚烧烟气治理工程来阐述其涉及思路，探讨烟气治理中所出现的难点技术问题。2 烟气治理方案的确定2.1 现有生产工艺概况武汉某钢铁公司旗下的金属资源公司负责收购、处理回收后的废钢。当前，该公司对废钢的处理主要采用露天自然退房焚烧的方法，去除废钢表面覆盖的油漆、油污、橡胶等有机类杂质，并将超长废钢截断达到冶炼尺寸要求，为有机杂质燃烧，适当添加废燃油。公司生产作业制度为：每日两班生产，每班日工作8h，每班日处理废钢量为500t，设计年处理量为12万t；
3、废钢的添加和搬运均由天车上电磁吸盘进行。公司对烟气治理提出的要求是：在原有工作方式不发生较大变化的前提下用较经济的工艺来治理烟气，并能达标排放，另外所有处理设施和加工厂均需安排在工厂预留土地上。2.2 烟气治理方案的确定现有废钢自然堆放焚烧方式的较浓黑烟流随风摆动，对操作人员的工作带来不便，同时，烟流中悬浮颗粒状物质在厂区及附近区域内飘移、扩散、沉降，不仅对厂区及邻近地区生态环境带来重大污染，而且严重影响到工作人员的身体健康，为此必须对废钢自然对方焚烧方式加以改进。按工厂提出的设计要求，经双方多次考察与协商，决定采用集气罩内焚烧废钢的焚烧方式，即在集气罩内将废钢堆放一定高度，浇上适量的废燃油后
4、，用手持式煤气燃烧枪将罩内废钢点燃焚烧，同时集气罩还能将焚烧产生的烟气加以收集，经后续治理设备后，使烟流有组织排放。因废钢焚烧完毕后，需将罩内以焚烧的废钢移出，并及时装填未焚烧废钢，为操作方便，决定将集气罩设计可移动式。烟气进行治理前，需对烟气中颗粒状污染物、气态污染物有清除了解。废钢中油漆、油污、橡胶等有机杂质大部分为易燃物质，燃烧时产生的颗粒状污染物有油雾、积碳、油焦和煤胞等；气态污染物成分复杂，如一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、烃类、酚类、PAHS（萘、蒽、芘）1-3，这些气固污染物所产生的总量除与废钢所含杂质成分外，还与燃烧条件如温度、空气量有关。由于烟气治理成本有限，应用户要求仅对颗粒
5、污染物进行治理。由于产生的颗粒污染物大部分具有黏结性，采用传统电除尘器进行治理时，黏性颗粒物易附着在电晕线、高压绝缘装置上，从而导致电除尘器不能正常运行；若采用袋式除尘器，清灰时黏性颗粒物不易脱落，会产生“糊袋”现象，造成压力损失过大而使除尘器不能正常工作。经过双方相互协商以及广泛调研，决定采用文丘里型麻石水膜除尘器进行治理，为去除烟气中可能出现的硫氧化物在水中添加有石灰，洗涤后的石灰水经絮凝沉淀处理排放到附近工厂污水处理系统中进行处理。其工艺流程如图1所示。2.3 文丘里型麻石水膜除尘器工作原理及特点水膜除尘器属机械离心式湿法此处装置，在中控的圆筒内壁有一层分布均匀的水膜自上而下流动，含尘烟
6、气从圆筒下部的蜗壳近进气装置引入圆筒内，然后沿圆通螺旋上升，由圆筒顶部排出，含尘烟气在螺旋上升过程中，尘粒受到离心力的作用而甩向圆筒内壁，被水膜粘附并带到圆筒底部经水封排灰口排出，达到烟气除尘的目的。烟气进入麻石圆筒前，先经过文丘里管，在文丘里管收缩段逐渐加速，到达文丘里管喉部处时，烟气流速最高，烟气强烈紊流运动，使喉管内喷入的水雾化，并充满整个喉部。同时与烟气中的尘粒发生碰撞凝聚，在文丘里管扩散段，气流速度变小压力回升，颗粒凝聚速度加快，形成直径较大的含尘粒滴，随着烟气一起进入除尘器进行分离，故除尘效率大为提高。在水中添加石灰，则可吸收烟气中的SO2，在除尘的同时实现烟气脱硫。基于文丘里型麻
7、石水膜除尘器上述工作特点，用其治理废钢焚烧产生的黏性粉尘方案可行，这是本工程选用文丘里型麻石水膜除尘器的重要原因之一。3 移动集气罩的设计根据改进后的焚烧工艺，将集气罩设计成可移动式。为废钢装填与移出更方便，将集气罩按长度设计，成1/4、3/4两部分。为集气罩抽风效果良好，烟道抽风口设置在3/4部分集气罩上，由于罩体经常需要打开与闭合，据此烟道也必须设计为活动连接，为保证烟道链接的可靠性偶那个，决定将1/4部分集气罩固定，其顶部设计有一固定烟道，其空间位置确定，从而保证了烟道连接的可靠性，另在两烟道接触处铺设有耐高温纤维，保证两烟道闭合时密封良好。移动集气罩体积大小根据每日处理量与焚烧次数确定
8、，设计时按工作要求两班一天焚烧4次，废钢的堆积密度根据用户以前研究结果1.53t/m取2 t/m，并考虑废钢堆积体积容量和烟气温度对钢结构强度影响，同时不影响天车的行驶，设计的集气罩长高宽尺寸为8m5m5m。由于废钢在集气罩内燃烧，罩内高温，为保证集气罩焚烧时的强度，参照先前设计的大型电弧炉集气罩结构，一方面增大钢梁截面尺寸，另一方面在找内侧铺设闹高温隔热纤维板，同时增加罩内空气流速，可保证罩体强度。为防止废钢上有机杂质燃烧不完全，在集气罩的下方设计若干可关闭的小窗口，为人工点火与补火焚烧提供方便，另可通过小窗口观察罩内焚烧状况，使操作更方便。在集气罩1/4、3/4部分中间连接处，为保证烟气不
9、外漏，在连接处设计有迷宫密封机构并在其内铺有耐高温纤维，以保证两集气罩连接处密封良好。废钢燃烧时，需要足量的氧气以保证有机物质充分燃烧，且产生的污染物量少，由于废钢上附着的有机质量少，也很难定量，故在确定空气量时难以计算，根据用户以前研究结果，结合每次焚烧废钢的总量并考虑空气容量，设计燃烧所需空气量与产生烟气量均为60000m/h。焚烧所需的空气从集气罩底部进入，底部遇地面敞开高度根据计算确定。集气罩传动机构设计也相当重要，为罩体开启灵活，整个罩体设计在轨道上运行，其运动车轮选用起动机专用车轮；由于集气罩要定期打开和关闭，电机需正反转，根据计算选用电机功率为3kW；电机输出速度较高，需变速装置
10、使集气罩以一定速度运行；为保证集气罩罩体实时限位，传动机构还需设置刹车装置，为此选用浙江通力减速机公司生产的一体化减速机，型号为TRF-78-E3-4P-32.72-M1-II-250,该减速机带减速、刹车装置，结构紧凑，占用空间小。减速后集气罩的运行速度为12m/min，速度适宜，且集气罩运行平稳，震动小。集气罩的结构简图见图2 所示。4 除尘设备的设计与选用4.1 文丘里麻石水膜除尘器的确定根据前面设计的烟气量60000 m/h，并考虑压力损失和除尘效率，选用文丘里麻石水膜除尘器的主要技术参数如下：型号：HCWS2500；风量：72500 m/h；阻力：8001200Pa；烟气进口流速：1
11、822m/s；烟气出口流速：812m/s；用水量：1519t/h；除尘效率：96%98%；林格曼黑度：I级；4.2 风机的确定风机风量Q0的确定按下式计算：Q0=（1+K1）Q式中 K1系统漏风所附加的安全系数，在0.10.15选取，设计取0.15； Q系统设计总风量，设计取60000 m/h。 经计算得风量Q0=69000 m/h 风机风压P0的确定按下式计算： P0=（1+ K2）P0/1式中 K2考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数，在0.150.2选取，设计取0.2；P管道计算的总压力损失，经计算为1450Pa；0标准状态时的空气密度，取1.2kg/ m；1运行状态时的气体
12、密度，取0.95 kg/ m；经计算得风压P0=2198 Pa所需电动机的功率N按下式计算： N= Q0POK 3.610612 式中 K电动机备用系数，设计取1.3； 1机械传动效率，联轴器传动取0.98； 2引风机效率，在0.840.93选取，设计取0.84。经计算得N=66.6kW.根据上诉计算结果选用的离心风机为4-72N012C，风量为72760 m/h，全风压为2341Pa，配用电机Y280S-4型，转数1120r/min，电机功率75kW.5 烟气净化系统运行效果废钢焚烧烟气治理，工程于2007年初完工，经过多次运行与调试并反复调整焚烧时不同有机物类型废钢所占比例，同时控制添加的
13、废铁燃油量，和风量，该工程达到了设计的要求。经当地环保部门测试，烟气中粉尘的去除效率在95%以上，平均排放质量浓度30mg/m；格林曼黑度I级，达到国家排放标准。6 结论及探讨废钢焚烧烟气治理工程在投入资金有限的情况下，如何焚烧以及选用合适的除尘设备是该工程治理的难点，通过采用集气罩内焚烧废钢的焚烧方式，既保证了废钢充分焚烧又控制了烟气的无序排放，集气罩发挥了重要作用；通过采用麻石水膜除尘器较好地解决了黏性粉尘的去除问题，保证除尘设备连续运转，达到了国家排放标准。在工程运转时，要调整好含不同有机物废钢的比例，并控制添加废燃油的质量和风量，严格执行操作规程，是该工程达标运转的重要条件。当然，本工程未对气态污染物进行治理，由于气态污染物种类多、污染大气治理的难度更大，也是急需解决的问题。
