淺談冶金行業的粉塵治理與回收
1 前言
進入21 世紀以來, 全球經濟持續發展, 而我國經濟更是進入了高速發展階段。在“九五”計劃和2010 年遠景目標綱要中, 已將鋼鐵工業列為我國基礎工業和支柱產業。在鋼鐵工業發展中, 要求以調整生產結構, 增加產品品種, 節能和減少污染為重點。因此, 面對日趨復雜且不斷加重的環境污染問題也呈現出來, 并且也越來越成為經濟持續發展的瓶頸。冶金行業的粉塵發生量及其對空氣環境的污染不容忽視, 尤其是細微粉塵的污染, 對人體健康會造成很大的危害。可以說, 冶金行業的粉塵治理任務更艱巨。
從資源綜合利用角度來看, 有些細微粉塵往往含有貴重元素和可利用價值, 甚至是很珍貴的原材料, 應加以回收利用。
2 冶金行業粉塵污染的特點
(1) 粉塵污染物排放量大。我國冶金行業中的不少企業始建于20 世紀50 年代, 由于設備陳舊, 工藝落后以及受工藝條件限制等原因, 現有除塵系統運行效果并不令人滿意, 加之粉塵的捕集設施不盡合理, 很多企業廠區內粉塵污染比較嚴重, 粉塵的排放量較大, 對周圍大氣污染比較嚴重。我國不少省冶金企業緊鄰城區, 由此引發社會矛盾, 造成居民和企業的民事糾紛時有發生。
(2) 粉塵污染的類型復雜。冶金行業產品種類較多, 工藝復雜, 從礦業到冶煉, 從黑色到有色,隨產品及工藝的差別, 粉塵的種類, 幾何特性(分散度) , 物理特性也各有差異。
由于冶金行業粉塵種類復雜, 給除塵設備提出了更高的要求, 特別在有色冶煉企業, 排放的粉塵中毒性很強, 如汞, 氧化鉻, 鉛等。
(3) 粉塵粒徑分布差別大。冶金行業的粉塵粒徑分布差別較大, 是由于不同的工藝和操作條件所造成的。例如在采礦、選礦、燒結、冶煉等不同工藝過程中, 其粉塵的粒徑分布有著很大差別。
(4) 勞動強度大, 車間衛生條件差。冶金行業大部分企業都仍沿用傳統工藝, 工人勞動強度較大, 機械化作業率低, 粉塵在車間的逸散量較大,不少車間被污染, 空氣質量( IAQ ) 達不到國家制訂的《工業企業設計衛生標準》(TJ 36279)。近年來在一些企業由粉塵污染導致的職業病患者有上升的趨勢, 造成國家和企業直接與間接的經濟損失和一定的社會負面影響。
3 粉塵治理技術
粉塵的治理應根據粉塵的性質, 含塵氣體等參數, 合理的選用除塵設備, 并考慮設備的凈化效率, 運行阻力, 一次性投資等因素。
冶金行業目前大都采用高效節能除塵器, 其中以袋式除塵器尤為廣泛, 電除塵器也有一定的使用范圍, 至于一般的旋風除塵器, 只用作多級除塵系統的預除塵。
(1) 靜電除塵器。靜電除塵器是利用靜力將氣體中粉塵分離的一種除塵設備。除塵器由本體及直流高壓電源兩部分構成。本體中排列有數量眾多的, 保持一定間距的金屬集塵極與電暈極, 用以產生電暈, 捕集粉塵。尚設有清灰裝置, 清除電極上沉積的粉塵; 氣流均布裝置、存輸灰裝置等。
靜電除塵器除塵效率高, 可根據需要設計到各種要求的除塵效率; 耐溫性能好, 一般情況下可在350～ 400 ℃下工作; 壓力損失低, 運行費用低; 適宜凈化大煙氣量。但靜電除塵器一次投資高, 制造、安裝精度要求高; 對凈化粉塵的比電阻有一定的要求。
靜電除塵器在冶金行業使用較為廣泛, 如燒結車間, 煉鋼爐的燃氣凈化系統均有使用實例。目前我國的制造水平也相當高, 我國在電除塵技術方面的研究方向是: 提高比塵集面積, 改善電氣性能, 提高檢測水平以及減少除塵器本體的重量。
(2) 袋式除塵器。袋式除塵器是通過篩分、慣性碰撞、攔截、擴散及重力作用等機理分離粉塵的過濾式環保除塵設備, 它在冶金行業的環保除塵中得到了廣泛的使用。它主要依靠濾袋對含塵微粒進行過濾, 使粉塵阻留在布袋上, 以達到除塵的目的。其過濾過程主要分成兩個階段: 第一階段形成粉塵初層, 過濾過程主要在第二階段進行, 其捕集效率高的原因主要是靠濾料上形成粉塵初層的作用, 清灰時應保持粉塵初層, 過濾清灰會引起效率明顯下降且損傷濾袋, 因此影響袋式除塵器捕集效率的主要因素有: 粉塵特性、濾料特性、粉塵層厚度和過濾速度等運行參數。
從發展的趨勢來看, 袋式除塵器在許多場合很有被電除塵器取而代之的趨勢, 在一些發達國家尤為如此。國內外近年的除塵器新品種較多, 其中主要有扁袋旁插脈沖清灰除塵器、筒型折疊式脈沖清灰除塵器、靜電袋式除塵器等。在濾料方面, 微孔薄膜復合濾料研制成功是一個突破性進展。
微孔薄膜復合濾料最早是由美國GORE 公司研制成功并廣泛用于袋式除塵技術, 是過濾技術的一個重大突破。這種復合濾料是在常規濾料表面覆以聚四氟乙烯微孔薄膜, 該薄膜具有聚四氟乙烯所固有的良好性能—— 極佳的化學穩定性、表面極其光滑、極低的摩擦系數、耐高低溫、不易老化和耐用、疏水性, 經膨化處理后同時具有微孔性, 透氣性。其孔徑一般在0. 2～ 5Lm, 孔隙率80% 左右。
微孔薄膜復合濾料具有多種優越性。首先其過濾效率高, 比普通濾料高出一個數量級; 運行阻力明顯降低, 約為普通濾料的2/3, 節能效果顯著; 清灰性能好, 使用壽命長; 使用范圍廣, 能在高濕高濃度的含塵氣流條件下有效地運行。
近年來, 我國在重點建設和改造項目都采用新型袋式除塵器。
4 微細粉塵的回收利用
冶金行業的粉塵即主要污染物也是重要的原材料, 甚至是很貴重的。例如, 煉鋼廠的氧化鋅(ZnO) 粉塵是重要的醫藥化工原料, 硅鐵電爐粉塵二氧化硅(SiO2) 則是橡膠行業必不可少的原材料, 也是高級路面的重要添加劑。回收利用這些粉塵具有十分可觀的經濟效益。
5 結論
( 1) 我國冶金行業的粉塵治理, 應當對一般粉塵著重轉向微細粉塵的控制, 這是環境質量提高的必然要求, 也是環境行業與國際接軌的重要任務。
( 2) 不同粉塵特性及運行場合, 采用不同種類的濾料及給出經濟的運行時間, 可以提高設備的適用性及經濟性。
( 3) 微孔薄膜濾料對細塵有很高的捕集效率, 運行阻力低, 尤其在袋式除塵器中, 更能發揮其優越性, 是很有發展前景的節能型環保產品。
( 4) 粉塵的控制應根據生產工藝條件, 粉塵性質, 回收利用的價值, 以及處理粉塵量等因素綜合同步考慮。
參考文獻:
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