浅谈冶金行业的粉尘治理与回收
1 前言
进入21 世纪以来, 全球经济持续发展, 而我国经济更是进入了高速发展阶段。在“九五”计划和2010 年远景目标纲要中, 已将钢铁工业列为我国基础工业和支柱产业。在钢铁工业发展中, 要求以调整生产结构, 增加产品品种, 节能和减少污染为重点。因此, 面对日趋复杂且不断加重的环境污染问题也呈现出来, 并且也越来越成为经济持续发展的瓶颈。冶金行业的粉尘发生量及其对空气环境的污染不容忽视, 尤其是细微粉尘的污染, 对人体健康会造成很大的危害。可以说, 冶金行业的粉尘治理任务更艰巨。
从资源综合利用角度来看, 有些细微粉尘往往含有贵重元素和可利用价值, 甚至是很珍贵的原材料, 应加以回收利用。
2 冶金行业粉尘污染的特点
(1) 粉尘污染物排放量大。我国冶金行业中的不少企业始建于20 世纪50 年代, 由于设备陈旧, 工艺落后以及受工艺条件限制等原因, 现有除尘系统运行效果并不令人满意, 加之粉尘的捕集设施不尽合理, 很多企业厂区内粉尘污染比较严重, 粉尘的排放量较大, 对周围大气污染比较严重。我国不少省冶金企业紧邻城区, 由此引发社会矛盾, 造成居民和企业的民事纠纷时有发生。
(2) 粉尘污染的类型复杂。冶金行业产品种类较多, 工艺复杂, 从矿业到冶炼, 从黑色到有色,随产品及工艺的差别, 粉尘的种类, 几何特性(分散度) , 物理特性也各有差异。
由于冶金行业粉尘种类复杂, 给除尘设备提出了更高的要求, 特别在有色冶炼企业, 排放的粉尘中毒性很强, 如汞, 氧化铬, 铅等。
(3) 粉尘粒径分布差别大。冶金行业的粉尘粒径分布差别较大, 是由于不同的工艺和操作条件所造成的。例如在采矿、选矿、烧结、冶炼等不同工艺过程中, 其粉尘的粒径分布有着很大差别。
(4) 劳动强度大, 车间卫生条件差。冶金行业大部分企业都仍沿用传统工艺, 工人劳动强度较大, 机械化作业率低, 粉尘在车间的逸散量较大,不少车间被污染, 空气质量( IAQ ) 达不到国家制订的《工业企业设计卫生标准》(TJ 36279)。近年来在一些企业由粉尘污染导致的职业病患者有上升的趋势, 造成国家和企业直接与间接的经济损失和一定的社会负面影响。
3 粉尘治理技术
粉尘的治理应根据粉尘的性质, 含尘气体等参数, 合理的选用除尘设备, 并考虑设备的净化效率, 运行阻力, 一次性投资等因素。
冶金行业目前大都采用高效节能除尘器, 其中以袋式除尘器尤为广泛, 电除尘器也有一定的使用范围, 至于一般的旋风除尘器, 只用作多级除尘系统的预除尘。
(1) 静电除尘器。静电除尘器是利用静力将气体中粉尘分离的一种除尘设备。除尘器由本体及直流高压电源两部分构成。本体中排列有数量众多的, 保持一定间距的金属集尘极与电晕极, 用以产生电晕, 捕集粉尘。尚设有清灰装置, 清除电极上沉积的粉尘; 气流均布装置、存输灰装置等。
静电除尘器除尘效率高, 可根据需要设计到各种要求的除尘效率; 耐温性能好, 一般情况下可在350～ 400 ℃下工作; 压力损失低, 运行费用低; 适宜净化大烟气量。但静电除尘器一次投资高, 制造、安装精度要求高; 对净化粉尘的比电阻有一定的要求。
静电除尘器在冶金行业使用较为广泛, 如烧结车间, 炼钢炉的燃气净化系统均有使用实例。目前我国的制造水平也相当高, 我国在电除尘技术方面的研究方向是: 提高比尘集面积, 改善电气性能, 提高检测水平以及减少除尘器本体的重量。
(2) 袋式除尘器。袋式除尘器是通过筛分、惯性碰撞、拦截、扩散及重力作用等机理分离粉尘的过滤式环保除尘设备, 它在冶金行业的环保除尘中得到了广泛的使用。它主要依靠滤袋对含尘微粒进行过滤, 使粉尘阻留在布袋上, 以达到除尘的目的。其过滤过程主要分成两个阶段: 第一阶段形成粉尘初层, 过滤过程主要在第二阶段进行, 其捕集效率高的原因主要是靠滤料上形成粉尘初层的作用, 清灰时应保持粉尘初层, 过滤清灰会引起效率明显下降且损伤滤袋, 因此影响袋式除尘器捕集效率的主要因素有: 粉尘特性、滤料特性、粉尘层厚度和过滤速度等运行参数。
从发展的趋势来看, 袋式除尘器在许多场合很有被电除尘器取而代之的趋势, 在一些发达国家尤为如此。国内外近年的除尘器新品种较多, 其中主要有扁袋旁插脉冲清灰除尘器、筒型折叠式脉冲清灰除尘器、静电袋式除尘器等。在滤料方面, 微孔薄膜复合滤料研制成功是一个突破性进展。
微孔薄膜复合滤料最早是由美国GORE 公司研制成功并广泛用于袋式除尘技术, 是过滤技术的一个重大突破。这种复合滤料是在常规滤料表面覆以聚四氟乙烯微孔薄膜, 该薄膜具有聚四氟乙烯所固有的良好性能—— 极佳的化学稳定性、表面极其光滑、极低的摩擦系数、耐高低温、不易老化和耐用、疏水性, 经膨化处理后同时具有微孔性, 透气性。其孔径一般在0. 2～ 5Lm, 孔隙率80% 左右。
微孔薄膜复合滤料具有多种优越性。首先其过滤效率高, 比普通滤料高出一个数量级; 运行阻力明显降低, 约为普通滤料的2/3, 节能效果显著; 清灰性能好, 使用寿命长; 使用范围广, 能在高湿高浓度的含尘气流条件下有效地运行。
近年来, 我国在重点建设和改造项目都采用新型袋式除尘器。
4 微细粉尘的回收利用
冶金行业的粉尘即主要污染物也是重要的原材料, 甚至是很贵重的。例如, 炼钢厂的氧化锌(ZnO) 粉尘是重要的医药化工原料, 硅铁电炉粉尘二氧化硅(SiO2) 则是橡胶行业必不可少的原材料, 也是高级路面的重要添加剂。回收利用这些粉尘具有十分可观的经济效益。
5 结论
( 1) 我国冶金行业的粉尘治理, 应当对一般粉尘着重转向微细粉尘的控制, 这是环境质量提高的必然要求, 也是环境行业与国际接轨的重要任务。
( 2) 不同粉尘特性及运行场合, 采用不同种类的滤料及给出经济的运行时间, 可以提高设备的适用性及经济性。
( 3) 微孔薄膜滤料对细尘有很高的捕集效率, 运行阻力低, 尤其在袋式除尘器中, 更能发挥其优越性, 是很有发展前景的节能型环保产品。
( 4) 粉尘的控制应根据生产工艺条件, 粉尘性质, 回收利用的价值, 以及处理粉尘量等因素综合同步考虑。
参考文献:
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[ 2 ] 孙一坚1 简明通风设计手册[ S ]1 中国建筑工业出版社,2002./12
[ 3 ] 张家平1 我国工业除尘设计的进度[J ]1 暧通空调新技术,1996 (6) 1
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