钢铁业如何消除雾霾？
近年来出现的雾霾天气,向我们提出了一个大问题:雾霾是由钢铁厂引起的吗?要解答这个问题,先要对雾霾有正确的了解。
霾是一种只有头发丝直径1/20的微型颗粒,PM2.5颗粒的直径是2.5μm。据现在的研究表明,这种微型颗粒在天空中形成厚厚一层,铺天盖地,使人们见不到蓝天白云。
从颗粒的沉降来看,沉降速度和颗粒的直径有关。2.5μm的颗粒其沉降速度已接近零,不宜沉降,始终漂浮在空中。在气温较高时,2.5μm的微颗粒将随热流上升,在空中聚集,形成霾。
通过多年的发展,钢铁工业对于环保的重视程度和能力不断提升。上世纪60年代,当时进入钢铁厂,人们都必须戴帽子、围毛巾,以防止大量粉尘进入身体。转炉排出的黄色气体,在几公里外都能看得见。上世纪80年代后期,钢铁工业得到迅猛发展,在工厂建设的同时也重视了对周围环境的影响。新建和改建的不少钢铁厂配套了除尘设施,并提升了除尘技术水平,工厂周围的环境得到明显改善。如今,钢铁已不再是“傻大黑粗”的代号,经过处理后排放的气体大部分都达到了标准。
钢铁生产中的PM2.5源自何处
但是,这并不是说钢铁企业就完全没有PM2.5排放了。
从钢铁工业的除尘来看,含有大量粉尘的高炉、转炉煤气,在经过除尘器后,煤气得到利用。上世纪七八十年代我国钢铁企业在生产中大多采用湿法除尘,通过洗涤塔、文氏管等设备处理,煤气和水充分接触,这种高温气粉流经过与水的密切接触,大小颗粒都进入水中,煤气得到了净化。由此带来的问题是需要建设庞大的污水处理系统。
因为PM2.5的颗粒直径太小,布袋除尘器无法将其收集。从高炉喷煤作业中可以认定:布袋除尘器可以将大量20μm以上的颗粒(经过布袋除尘器滤尘的作用)收集,而PM2.5无法收集,随生产尾气排入大气。同时,钢铁企业的烟囱都很高,这些PM2.5的微小颗粒很容易被洒向天空,也就是说钢铁行业的PM2.5微型颗粒来自于在布袋除尘的尾气里。
由于布袋除尘器的大量采用,钢铁工业的生产环境明显改进,大颗粒物被收集。但是,人们并没有认识到微小的PM2.5,随着生产规模的扩大,影响也就愈大。经初步计算,在冶炼生铁过程中将排放2500m3/t~3000m3/t废气,废气的粉尘含量按50mg/m3计(允许排放标准),每吨生铁的粉尘排量为0.125kg。一座年产100万吨铁的炼铁厂每年将排放12.5吨细颗粒粉尘(其中不包括烧结和炼钢废气排尘量,如果合并计算,排尘量将成倍增加)。客观上讲,电力、水泥等行业都是产生PM2.5粒尘的重要出处。
防治PM2.5可考虑干湿结合工艺
PM2.5的防治是近几年提出的重要环保问题,规定的PM2.5排污标准也逐步提高,初是150mg/m3,后来逐步提高到现在的50mg/m3(排放允许值)。
经过布袋干法除尘器除尘的废气再经过一道湿法除尘处理,绝大部分的粉尘(包括PM2.5)都可以得以清除。与老式的湿法相比,除尘前的粉尘含量为2g/m3~10g/m3。试验证实,取5g/m3的粉尘样品,干法除尘后粉尘含量是50mg/m3;假设用水量相同,洗涤水经过100次循环使用后才需要进行处理。上述仅仅是假设,今后,可以在现有的布袋干法除尘后增加一个洗涤装置,使粉尘进一步净化,并实现洗涤水循环使用。在工厂里设置一套污水处理系统或借用厂区内现有的污水处理系统,将多个除尘系统的污水定期轮流向厂内的污水处理系统集中处理,这样工程费用就会大大降低,不仅使环境得到治理,资源也得到充分利用。因而,寻求简便的水处理方法是今后要思考和探索的一个方向。
根据湿法除尘的原理,细小的PM2.5活性很高、亲水性强,经过水处理后绝大部分可以进入水中。排放气体与水接触的办法很多。前面提到的湿法除尘,即老式的湿法除尘,由于工程庞大、投资高,不宜采用。有些老厂受场地限制,改造困难,所以半干法除尘是一种较好的办法。经过干法除尘后的尾气,含尘量较小。
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