烧结余热回收用于主混合器电除尘的工程实践

ArcelorMittal Monlevade 与 ENFIL 联合试点：利用烧结冷却机余热加热初级混合器湿烟气并接入电除尘器，实现稳定低排放（作者：Marcelo Ozawa、Hideo Kimura、Raimundo Braga；ENFIL S.A. / ArcelorMittal）

关键词
电除尘器（ESP）, 烧结冷却机余热, 主混合器除尘, 湿烟气脱湿, 粉尘可电捕性, 节能降耗, 运维成本, 极板极线优化

随着环保法规趋严与钢铁行业减排需求增加，如何在保证生产的同时实现烟气高效净化与能量回收，成为业界关注的热点。本文围绕ArcelorMittal Monlevade（João Monlevade）烧结厂初级混合器（primary mixer）烟气的除尘改造展开，核心关键词为电除尘器（ESP）与烧结冷却机余热回收。

该项目由ENFIL S.A.（作者团队包括Marcelo Ozawa与Hideo Kimura）与ArcelorMittal Monlevade合作实施。问题起因于2002年引入的HPS工艺（以石灰为粘结剂）导致初级混合器出口粉尘排放升高，原有二级ESP性能未达预期。ENFIL提出将初级混合器的湿烟气（约26%水分，含粉尘与石灰）整体引至已安装的二级电除尘器处理，并用烧结冷却机放散的高温尾气（约300°C）对混合器气体进行加热与脱湿，以改善电除尘器的收尘条件并实现余热利用。

工程设计首先基于质量与能量守恒对两路烟气混合后的流量与温湿度进行平衡计算（混合温度由各气流的质量流量与比热决定），据此确定混合管道和负压抽吸系统的阻力与压降。为了实现均匀、高效的混合，借鉴鼓入煤粉系统（PCI）的流体混合经验，设计了专用的气体混合器结构，并通过流场与温场数值模拟优化内部速度与温度分布，相关方法参考粘性流与数值传热理论[1][2]及Fluent仿真工具[3]。

投运结果显示，系统不仅实现了对初级混合器烟气的完全抽集，消除了原来由自然排放导致的局部泄漏与清扫负担，而且通过引入冷却机高温气体对湿烟气加热脱水，有效改善了粉尘的可电捕性。值得注意的是，虽然加入的混合气量仅占整体系统约10%，但混合后水分与石灰粉尘的变化降低了粉尘的电阻率，从而提升了ESP的捕集效率。投运后测得的出口粉尘平均浓度为11 mg/Nm3（干基），远低于合同保障值50 mg/Nm3；系统自2007年9月启动以来运行稳定，且显著减少了现场清洁与维护工作量。

该案例对中国钢铁、浆纸、水泥与化工等高湿含尘工况具有较强的借鉴意义：一方面通过余热回收可降低能源浪费、实现节能降耗；另一方面通过合理的气体预处理与电除尘器电场、极板与极线设计优化，可在确保达标排放的同时降低运行与维护成本。作为在电除尘器极板、极线与电场优化方面具有技术积累的企业，艾尼科（ENFIL/Enelco）在极间距设计、极线材质与表面处理、电场均匀化及在线清灰策略上拥有成熟解决方案，能够针对中国市场的不同粉尘电阻率与湿度条件提供定制化优化。

结论上，Monlevade的试点证明：合理利用烧结冷却机余热对湿烟气进行加热并接入ESP，不仅可实现稳定的低排放（本项目平均11 mg/Nm3-dry），还带来能耗降低与运维效率提升。未来结合我国对重点行业排放管控的持续强化，类似的余热-电除尘一体化技术在钢铁、建材、化工与造纸等行业具有广阔的推广前景，能够为企业在符合环保要求的同时带来节能与经济效益。

参考文献
[1] WHITE, F.M. Viscous fluid flow. New York: McGraw-Hill, 1991.
[2] PATANKAR, S.V. Numerical heat transfer and fluid flow. New York: Hemisphere Pub. Corp.: McGraw-Hill, 1980.
[3] Fluent v6.3.26 User’s Guide.