摘要：中国的钢铁行业正在稳步推进超低排放改造，已取得一定进展和成效。钢铁企业目前采用的除尘工艺以布袋除尘为主，且无组织排放改造的主要工作之一为除尘系统的改造，采取的改造方式主要是优化老旧除尘器或新建除尘设备，但部分企业改造往往以仅关注措施符合，忽略收尘罩设置、管网规范、风量平衡等除尘系统关键参数对除尘系统管道、除尘设备、收尘效果的影响。文章具体分析了钢铁企业无组织改造过程中除尘系统的改造现状及问题分析，提出了实施超低排放除尘系统改造的路径及关键，以期通过改造实践，降低企业环保改造成本，实现稳定超低排放。
关键词：除尘系统,超低排放,钢铁行业
截至2024年9月，全国共有153家钢铁企业超过6亿吨粗钢产能完成或部分完成了超低排放改造和评估监测公示。钢铁行业已在无组织颗粒物超低排放治理方面取得较大的进展，但在改造过程中不乏企业改造后不能达到预期效果，存在重复投资或撤销公示等风险。特别是如何新建最佳除尘设备和优化老旧除尘器已成为企业实施无组织改造面临的一大难题。文章主要对无组织改造过程中涉及的除尘系统改造现状进行剖析，提出除尘系统改造相关建议，为钢铁企业除尘系统超低排放改造工作提供技术参考。
1超低排放改造进展及取得成绩
2019年4月22日，生态环境部等五部委联合下发了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气［2019］35号）中指出“全国新建（含搬迁）钢铁项目原则上要达到超低排放水平，到2020年底前，重点区域钢铁企业超低排放改造取得明显进展，力争60%左右产能完成改造，到2025年底前，重点区域钢铁企业超低排放改造基本完成，全国力争80%以上产能完成改造”。2019年12月18日，生态环境部办公厅印发了《关于做好钢铁企业超低排放评估监测工作的通知》，钢铁企业完成超低排放改造并连续稳定运行一个月后，可自行或委托有资质的监测机构和有能力的技术机构，按照《钢铁企业超低排放评估监测技术指南》（以下简称《技术指南》），对有组织排放、无组织排放和大宗物料产品运输情况开展评估监测。其中，无组织排放要求建立全厂无组织排放源清单及控制措施基本情况表，各无组织排放源点采取密闭、封闭等有效措施，有效提高废气收集率，产尘点及车间不得有可见烟粉尘外逸。
截至2024年9月，全国已有153家钢铁企业完成全工序或部分工序超低排放公示。其中完成有组织排放超低排放评估监测并公示的有119家企业，无组织排放超低排放评估监测并公示的有111家企业，清洁运输超低排放评估监测并公示的有145家企业。就目前而言，钢铁企业无组织排放具有阵发性强、分布广、排放源数量多、对环境影响大等特点，大多数的企业由于资金不足、环保意识缺失，导致不进行或者无法有效进行无组织排放治理。
2超低排放除尘设施改造现状
为实现超低排放，企业积极开展超低排放评估监测基本条件排查，梳理无组织排放源点，建立无组织排放源清单。在梳理过程中发现，钢铁企业由于设备更新或早期建设阶段的无组织要求不一，大部分企业全厂无组织排放源点收尘设施未实现全覆盖，仍有点位存在严重的无组织排放。以粗钢产能为200万吨长流程企业为例，无组织排放源点约在1500个，其中措施不符合点位占比约为55.33%，无收尘或收尘能力不足点位占不符合点位的60.33%。因此，无组织排放改造的主要工作之一为除尘系统的改造，钢铁企业在无组织排放改造过程中，主要采取两种方式对若干无组织排放点位增设除尘，一是利用现有除尘系统实施风量优化，二是新建除尘器满足措施和效果的要求。但如何优化老旧除尘器、新建最佳除尘设备，已成为企业实施无组织改造面临的一大难题。
对于老旧除尘器，钢铁企业在除尘系统改造过程中，只考虑增设收尘点位，未能有效梳理现有管网系统是否合理，未能评估经过多次改造的除尘系统是否有足够的设计余量来带动新增的若干无组织点位。若干无组织点位的改造将进一步增设不规范管网等，使本就存在隐患的除尘系统的风量平衡再一次被严重破坏。此时，会存在以下风险：一是对应整改的无组织点位收尘系统很有可能沦为摆设，现场可见烟尘外逸依然存在；二是易牵连原本收尘效果良好的点位，造成抽风效果变差；三是长此以往会加剧管道烟粉尘沉降、部分支管磨损，从而破坏系统平衡，影响除尘效果，达不到环保要求，增加运行成本，甚至出现管道坍塌等安全事故。此外，部分企业为解决除尘系统改造后仍面临大量可见烟尘外逸的问题，采取“建房子”的方式封堵烟尘，该方式未从根源上解决无组织排放，也不满足超低排放关于“产尘点及车间不得有可见烟粉尘外逸”的要求。
对于新建除尘设备，企业或设计单位以结果为导向，未能详细评估生产操作模式，以稳妥推进超低排放为主要目标，虽设计能力能够完全满足风量需求，但却未能达到最优。除尘管线的科学性、管网阻力的最优性，均影响除尘系统的稳定运行，个别企业在实际操作中仍需满负荷情况下才能满足各点位的收尘效果，除尘器长期处于高负荷运转，导致电耗增加，究其原因，仍是除尘系统实际风量偏小。
3除尘系统的弊端与不足
3.1集尘罩设置不合理
在改造过程中，未充分考虑粉尘飞散方向，随意设置集尘罩位置，并且罩口面积、扩张角度设置不合理，或采用管道直插方式，或存在收尘罩与产尘点封闭罩未实施有效连接，造成无法起到集尘效果，从而风量浪费、电耗增加，如图1所示。
3.2管道分支过长、管径设置不合理
为降低投资成本，解决点位无收尘问题，不顾抽风支管与主管距离，增设收尘管道与集气罩，导致末端排风口风量较小，起不到任何的收尘效果，后续重复改造，增加了不必要的投资。此外，设计除尘系统管网不合理，只考虑“有无”问题，存在抽风支管抽风口无变径管，支管与主管为直筒式对接，吸风口处风速极高，大量物料或粗颗粒粉尘吸入管路。而汇总管道又急剧加大，造成风速急剧降低，粉尘在管道中沉降，堵塞管道。除尘系统长期运行下，轻则抽风效果变差，严重时会造成管道垮塌的事故，如图2所示。
3.3支路阻力不平衡
钢铁企业除尘系统由于多次改、扩建，系统结构复杂，存在除尘风管配管不合理，主管无变径管，支管与主管直接连接，甚至是采用无任何过渡的直角三通方式，极大地增加了系统阻力。除尘系统各抽风点无风量平衡措施，造成各支管管路阻力系数差异极大，吸尘口风量分配不均匀，导致有些吸尘点风量增大很多，风速增大许多，系统磨损厉害甚至磨穿，效果未达到的同时还浪费了风量。其他风量减少的吸尘点，粉尘的捕集率低，存在烟尘外逸情况。特别是风机远端抽风点风量达不到设计要求。
4超低排放除尘设施改造建议
4.1全面梳理无组织排放源点
对无组织排放源进行全面排查，按照生产工艺过程、物料储存、物料运输三个方面分别梳理全覆盖的无组织排放源清单。组织无组织排放改造设计单位，对无组织排放清单进行全维度深度调研，后期根据全厂的污染状况，提出必要的治理措施，梳理和建立无组织定制化详细改造清单。
4.2开展现有除尘系统能力评估
改造中不可无计划地增加收尘口或支管，破坏原有运行稳定的除尘系统，造成收尘措施为摆设或影响原有点位收尘效果。建议先对除尘系统现状进行评估，结合除尘器系统图，如图3所示，从以下方面判断除尘系统能力。
（1）现有风量分配是否合理。结合企业运输物料种类、皮带机运输速度、密封情况、实际收尘效果等综合判断除尘系统风量分配合理性。
（2）集尘罩设置是否规范。集尘罩应设置在物料运行前进方向，若当溜料槽与皮带输送机等设备垂直交料时，建议考虑在产尘点前、后分别设置集尘罩。罩口与罩子连接管的面积之比，一般小于或等于16：1［1］；
（3）管网设计是否科学。管道转弯、突变是否过多、管道是否过长、除尘管网主管与支管连接三通夹角及接入位置、支管与支管连接方式以及管径设置是否合理。核算管道风速，尤其关注管道系统末端风速。除尘管道末端风速一般要求在18m/s左右。
（4）管网阻力是否平衡。依据管段、管径、弯头弯曲半径、支路阀门开度等判断管网阻力平衡情况。
（5）实际风量是否达到设计值。可利用风速仪按照《排风罩的分类及技术要求》（GB/T 16758—2008）中测定方法测定罩口平均风速，结合排风罩罩口面积测定该点位实际收尘风量。
（6）除尘系统是否具备接入能力。结合处理风量余量、管网走向、阻力等判断是否具备接入能力。
建议对无法满足1~5要求的除尘系统实施系统优化。对满足上述条件具备接入能力的除尘系统，需做好改造后除尘系统风量的合理分配和管网的平衡调整，保证各点位收尘能力长期有效运行。
4.3优化除尘器本体
在保证除尘系统设计合理、科学的基础上，企业也应加强除尘器本体的优化，实现出口颗粒物排放浓度稳定达到超低要求。建议关注除尘器压差参数的变化，结合现场判断滤袋运行情况。反吹前除尘器本体压差应小于1200Pa，反吹后应大于800Pa［2］。压差异常则说明布袋存在堵塞或破损，均需及时更换，同时，应关注布袋除尘过滤风速，将其控制在0.8m/min以下。
4.4加强除尘设施维护
为实现除尘系统长期稳定运行，企业需加强除尘设施维护，关注集气罩腐蚀、磨损和调节阀的开启位置，正确使用风量调节阀门，避免阀门调节影响除尘系统阻力，影响系统收尘风量；关注管道连接部位的脱落、腐蚀、穿孔，定期查看管道内积灰，除尘管道积灰荷载设计宜按积灰高度不低于管道直径1/8（非亲水性粉尘）或1/5（亲水性粉尘）的灰量估算，或按积灰面积不小于管道截面积5%的灰量估算［3］；观察除尘器出口排放浓度和设备运行阻力大小，及时排除异常；关注除尘器、风机设备等运行声音，观察花板、焊接口密封情况，检查除尘器本体漏风情况。
5结语
为保证超低排放改造和评估监测公示工作真正起到指导钢铁企业高质量实施超低排放改造的公众监督作用，中国钢铁协会发布了《关于钢铁企业超低排放改造和评估监测公示终止申报或撤销公示的相关规定（试行）》（以下简称《规定》，《规定》要求不能稳定达到超低排放的企业，进行动态调整。距离2025年底收官仅剩一年多时间，钢铁业超低排放改造工作重点已由重点区域逐步转向环保治理水平较薄弱的非重点区域。在这种形势下，尚未全面完成改造的企业无回头路可走，需有针对性地开展超低排放改造，必须一步到位，按时保质完成全工序超低排放改造。已完成改造和公示的企业，则需重视建立长效机制。因此钢铁企业应精准把握“超低排放”内涵，超低排放改造并非一劳永逸，明确自身短板，提前做好环保改造规划。无组织除尘系统改造思路应坚持科学导向，需综合评估现有除尘系统能力，新建除尘应合理布设集尘罩、管路，关注管道阻力平衡，确保收尘点位规范化、管网设计科学化、风量分配合理化，以实现各点位无可见烟尘外逸的超低排放要求；优化除尘器本体，加强后期维护，从而实现长期稳定达到超低排放要求。
参考文献
［1］张殿印，王纯.除尘工程设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2010.
［2］程茉莉，隋鸿志.钢铁企业环境提升规划除尘诊断要点分析［J］.能源与环境，2021（2）：73-74+97.
［3］中华人民共和国环境保护部.钢铁工业除尘工程技术规范：HJ435-2008［S］.北京：中国环境科学出版社，2008：1-17.
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