摘要  随着环保理念的日益加强，各级清洁环保措施也在逐层深入，文中全面介绍了粉尘的性质状态及来源，列举了烧结球团煤气等原料系统工序粉尘发生量。介绍除尘设备、烟气除尘技术，将各类对比分析。引导铁前工作者选择合适除尘设备，合理运用烟气除尘技术，减少工业粉尘对环境的影响。

关键词  粉尘  烟气除尘  装备技术

1  粉尘的物理性质、化学性质概述

1.1  粉尘的定义

国际上将粒径小于75µm的固体悬浮物定义为粉尘。在通风除尘技术中，一般将1~200µm乃至更大粒径的固体悬浮物均视为粉尘。

气溶胶：悬浮于气体中的粒径在0.001~1000µm的固体、液体微小粒子形成的胶溶状态分散体系。

烟尘：高温分解或燃烧时所产生的，粒度在0.01~1µm的可见气溶胶。

粉尘总量：用40mm的滤膜，按国家标准测定方法采样所得到的粉尘总量。

1.2  粉尘来源

工艺粉尘的主要来源有：采矿、爆破、装卸、运输、燃烧、冶炼、破碎、粉碎、混合、研磨、包装、干燥、物质分解、轧钢、切割等。

1.3  自然状态下粉尘下降的速度

 尘粒径：   µm      0.1      1       10      100

下降速度：cmm/s   4×10^-5   4×10^-3     0.3       50

1.4  粉尘分类

按物质组成：有机尘（植物尘、动物尘、有机加工尘）、无机尘（矿物尘、技术尘、无机加工尘）、混合尘。

按颗粒大小分类：大于40µm为粗尘；粒径10~40µm为细尘；粒径0.25~10µm为显微尘；亚显微尘粒径小于0.25µm，用显微镜才能看到。

可吸入性粉尘：可进入呼吸器官，直径大于10µm的粉尘。直径小于2.5µm的细粉尘，会沉降与人体肺泡中。

按形状分类：三相等长粒子，如正多边形、及不规则的粒子；片状粒子（薄片状、鳞片状）；纤维形粒子（柱状、针状纤维粒子）；球形粒子。

按物理化学性能分类：湿润性、粘性、燃烧爆炸性、导电性、流动性等。

1.5  粉尘的物理性质

密度：真密度、堆积密度、假密度。

粉尘的流动性和摩擦性质：安息角（堆积角、休止角）、内摩擦角、滑动角、磨损性等。

粉尘的粘着性：尘粒之间由于相互粘着性而形成团聚，是有利于分离的。颗粒与器壁间也会产生粘着效应，这对于除尘器设计十分重要。尘粒有粘附于其它粒子和其它物质表面的特性，附着力有三种（范德华力、静电力和毛细粘附的表面张力），微米级尘粒的附着力远大于重力，会使尘粒彼此吸附集成为大颗粒，也有利于粘附在布袋上，必需有一定的外力才能使其脱离布袋。

粉尘的荷电性质：由于天然辐射、离子或电子附着，尘粒之间或粉尘与物体之间的摩擦，使尘粒带有电荷。粒子的电荷性对纤维层过滤及静电除尘是很重要的。

粉尘的湿润性：液体对粉尘颗粒的湿润程度取决于液体分子对颗粒表面的作用。粉尘的浸润性和吸水性是选择除尘方式的依据之一。

1.6  粉尘的化学性质

化学成分常影响到燃烧、腐蚀、露点等，而形态成分常影响除尘的效果。

粉尘的水解性：一些粉尘有易吸收烟气中水分而水解的性质，从而增加了烟尘的黏结性，对除尘设备正常工作十分不利。

粉尘的爆炸性：粉尘比表面积增加，提高了物质的活性，在具备燃烧条件下，可燃烧粉尘。氧化放热速度超过其散热能力，最终转化为燃烧，称粉尘自燃。

1.7  粉尘的放射性

放射性来源有：自身含有放射性，非放射性粉尘吸附了放射性物质。

1.8  原料系统粉尘发生量

表1     烧结、球团工序粉尘发生量

表2     高炉煤气除尘灰的成分

高炉出铁场除尘含尘量在1g/m3左右，高炉煤气除尘灰成分见表2。大高炉使用原燃料质量好，高炉操作水平较高，使高炉煤气的灰铁比和含锌均低。

2  主要除尘设备

表3     主要除尘设备及形式

《钢铁工业除尘工程技术规范》要求，对烟（粉）尘污染源要进行控制：

（1）对产生烟（粉）尘的工艺设备，首先考虑从工艺上采取密封措施。集尘罩内应保持一定的负压，并避免吸入过多的生产物料，集尘罩的扩张角不宜大于60℃。

（2）带式输送机受料点集尘罩与溜料槽相邻两边的距离不宜小于500mm。带式输送机导板密封罩的净空高度不宜小于400mm。当溜料槽与带式输送机垂直交料时，宜在溜料槽前、后分别设置集尘罩。

2.1 各种除尘器的适用范围

表4     各种除尘器的适用范围

2.2  袋式除尘器的命名

袋式除尘器的分类是以清灰方式分类命名的。可分为5大类（机械振动类、分室反吹类、喷嘴反吹类、振动反吹并用类和脉冲喷吹类），28个种类。

现在研究在布袋内喷涂一种滤膜，可对烧结烟气进行脱硝。

3  烟气除尘技术

3.1  高炉出铁场除尘技术

出铁场烟尘排放点是，出铁口、撇渣器、摆动流嘴的3处。3处烟尘量约占总尘量的70%。出铁场排风量占系统总量的50%，巨型高炉3个以上出铁口，占总量的80%~90%。不设出铁场总排烟除尘设备，应在各排烟点设排烟罩，除尘效果好，又节电。出铁口排烟罩有上吸、侧吸、吹吸多种形式。上吸效果好，热气流有上升的趋势。由于铁口上方容纳不下罩子必要的容积，要加大风速，加大排风量。撇渣器排烟罩多数为低拱型方罩。摆动流嘴排烟罩普遍采用矩形伞形上吸式。罩子可设多个排烟管，由上部接出烟气，有利于工作。排烟管道不许架空敷设，影响天车行走，只能埋在平台楼板层内。每个排风点均安装手动和电动阀各一个，安装在沟道旁的阀门井内，手动阀调节平衡风量用，电动阀在出铁口交替使用。

    出铁场含尘量在1g/m3左右，主要是FeO和片状石墨。系统采用负压更稳妥；风机采用调速装置，可节电。

3.2  烧结电除尘技术及设备优缺点

电除尘技术分类：湿式静电除尘器（没有二次粉尘飞扬，清灰废水要处理，易腐蚀设备）、干式静电除尘器（有二次粉尘飞扬）、雾状粒子电除尘器（尘捕集后，呈液体流下）、半湿式静电除尘器（湿式除尘室的洗涤水可循环使用，排出的泥浆，在浓缩池用泥浆泵，送人干燥机烘干，再进入干式除尘室的灰斗排出）。

    电除尘技术设备优点：阻力小，耗能少。除尘效率高（可捕集PM2.5以下的灰尘，布袋除尘只能捕集大于10PPM的粉尘）效率可在99%。使用范围广范，允许300~400℃高温烟气。处理烟气量大，自动化程度高，维修量小等。

    烧结电除尘器入口应设冷风阀及温控装置，壳体应保温，电场流速宜小于等于1.1m/s。

存在的问题：烧结除尘效率不稳定，难以实现排放浓度控制在50 mg/m³。主要原因是烧结原燃料质量波动大，含有害杂质高；点火介质、操作情况、电除尘器本身影响、振打系统刚度不够、安装质量差、高压电源不能满足工况要求、极板和极线被腐蚀等。

提高电除尘效率的措施：烟气温度在150℃以下、除尘器本体密封好，在除尘器顶部和灰斗上安装声波清灰器、加大烧结主降尘管直径。

针对不同比电阻粉尘进行对应的最优极板间距，可使除尘效果最佳。

新开发的袁式电除尘技术设备：东方磐亚(北京) 技术有限公司开发出的袁氏电除尘器，是根治雾霾的利器！袁氏电除尘器系列，是目前世界上唯一能够捕集PM2.5微米级以下气溶胶烟尘粒子的电除尘器，是一种新型高性能电除尘器。其内部是采用全新式的“通透型集尘板块”和电晕放电线配合，组合成横向多重吸尘电场。由于这种“通透型集尘板块” 组合装置，可使烟尘气流中带荷电小的0.2微米及以下级的气溶胶烟尘粒子，都能获得近距离与阳极板接触机会，这使荷电烟尘微粒的库仑引力，能够提高了数百倍，甚至千倍以上！从而能被有效捕集！同时，该组合装置另一特征：即在烟尘气流保持总流量不变的情况下，能将电场中平均1m/s风速，呈现降减为平均0.2m/s以下，这种神奇不能被一般人理解的消风功能，为荷电微米级烟尘微粒，稳定沉降在集尘板块上提供了最佳有力条件。并消除以往因震打引起二次扬尘的排放，从而使该新型电除尘器的排尘浓度可获得1mg/Nm³以下的效果。

3.3  转炉煤气净化技术

OG法湿式除尘在国内外被广泛使用。将OG系统与转炉炉口的连接活动裙罩改为密封式，燃烧率降低到3%，煤气回收量提高100m³/t钢。曹妃甸300吨大转炉煤气已成功使用干法除尘技术设备。

LT法干式除尘技术在宝钢250吨转炉上应用。炉口烟气温度为1600℃，经冷却烟道间接冷却到1000℃，进入蒸发冷却后进圆形电除尘器除尘。烟（煤）气在蒸发冷却器内由雾状喷水直接冷却，喷水烟气始终为干的。伴随喷水降温，烟气在蒸发冷却器内产生了一个调质过程，使粉尘的比电阻发生变化，这对于干式除尘器的除尘效果是非常有利的。烟气在蒸发冷却器内的流速低，有40%的粗颗粒会沉降的底部，经链式输送机和滑动卸灰阀排出。烟气出蒸发冷却器时的温度为170℃，排烟含尘量可达10mg/m³。电除尘器有4个电场。

转炉煤气回收量不能完全作为考核节能依据，还要有煤气热值多少。宝钢规定煤气中含CO在40%以上才进行回收，大多数企业是30%含量就进行回收；企业之间回收的煤气热值差距大。

转炉干法与湿法除尘技术经济对比（以120吨转炉为例）：干法基本建设比湿法低2230万元，节省用电功率2520kw每套，净煤气含尘浓度降低，可达20mg/m³。

3.4 高炉煤气干法除尘技术

高炉煤气干法除尘技术（提高煤气发电量30%以上）已比较普及了，有节水和节电效果。但废布袋的处理成为难点之一，煤气中含有氯气，TRT的叶片易结白色晶体，影响发电能力。

4  大气雾霾的案例分析

上海市的PM2.5灰尘：47%由汽车尾气产生，13%是转炉炼钢产生，发电厂占12%，电炉炼钢和未知各占11%，烧结工序占5%。

北京的PM2.5灰尘：机动车占31.1%，燃煤占22.4%，工艺生产占18.1%，扬尘占14.3%。

天津的PM2.5灰尘：扬尘占30%，燃煤占27%，机动车占20%，动力车占17%。PM10（可吸入颗粒物）中扬尘占42%，燃煤占23%，机动车占14%，工业生产占14%。

5  结语

   以上介绍了各类别各工序除尘设备及技术，高炉出铁场除尘技术、烧结电除尘技术、转炉煤气净化技术、高炉煤气干法除尘技术等适用于不同工序，各有优势，简要概述，希望大家能够正确区分，合理应用现代化除尘手段，为环保贡献力量。