引言
在传统的水产饲料生产中，添加了鱼粉、骨粉、鱼浆、鱿鱼膏等动物源高蛋白配方作为诱食剂，且经过高温加工后，极易形成腥臭味等特殊异味，也即人们所说的恶臭气体。各种鱼虾所喜爱的气味和嗜好各不相同：肉性鱼类对腥味大的动物饲料有嗜好，如鳗鱼喜欢腐败肉类的气味，甲鱼对奶香味、鲜腥味敏感；淡水鱼草、鳊、鲫鱼喜食有芳香气味、青草气味的植物性饵料；淡水鲤鱼、青鱼、大多数鱼虾对α-氨基和α-羟基的氨基酸反应敏感。这类诱食剂原料从储存仓到运至饲料厂使用过程中，会发生一定程度的质变，质变的结果是蛋白质自溶成各种氨基酸，而后在细菌的作用产生含硫化合物、氨、生物胺、有机酸等，此类物质具有很强的恶臭味；此外，脂肪、油类及食品下脚料等,也会产生恶臭气味，水产饲料的恶臭气体大多来源于此。
1、工程背景概述
某公司专业生产高端水产饲料和观赏鱼饲料，年产各种水产饲料约15万吨。本研究对该公司的2条颗粒虾料生产线的冷却器工艺段进行技术改造，实现了冷却器的废气零排放，项目取得了良好的效果。从2020年12月份投产至今，已连续稳定运行1年有余，安全度过了梅雨季节，在梅雨季节不需开启蒸汽伴热，并且饲料的出料温度可控，产品品质较之前有较大改善。
2、工艺设计方案
2.1工艺流程
利用通风管道和除尘净化除臭设备，将传统的空气置换型工艺废气向外排放改造为闭路循环系统，废气净化达标后，达到了循环使用的目的。系统不设置排气筒，取消有组织排放，减少废气的外排量。
2.2废气收集系统及风量确定
对某公司的2条颗粒虾料生产线的冷却器工艺段进行废气零排放技术改造，将原有的废气有组织外排改进为闭路循环零排放。原有的废气收集系统为：冷却器出风口→沙克龙（旋风除尘器，下同）→循环风机→废气处理环保设备→外排，本项目技术改造方案为：直接对接原有的冷却器出风口，将原有除尘效率低的沙克龙替换为除尘效率更高的布袋除尘器，废气循环系统依次为：冷却器出风口→布袋除尘器→循环风机→降温除湿机组→气体动态平衡装置→冷却器进风口。冷却器出风口的废气首先经过布袋除尘器的除尘净化，然后在循环风机的作用下进入降温除湿机组进行冷热交换，废气中含有的水蒸气在降温除湿设备内部的换热器中与冷流体换热，温度降低达到露点温度后冷凝析出。废气在经过降温除湿、气体动态平衡调节，达到循环使用的条件后再进入冷却器进风口，循环使用。根据生产系统原有的风机风量，在计算系统阻力后，增加2000Pa全压进行风机的选型。经实际运行检验，风机频率设定为40Hz可满足生产系统的要求，连续稳定运行。
3、冷却器零排放技术
冷却器零排放技术是在三烧结大修改造工程600㎡烧结机设计过程中，因环评部门明确要求冷却器不得存在无组织排放，且有组织排放不能达标则需设置除尘设施，为了满足上海市最严格的环保要求，中冶长天在设计过程开发出来的一种冷却器烟气综合利用技术，实现了冷却器热废气零排放及粉尘不外排的目标。按台车运转方向，环冷烟气共分余热锅炉产蒸汽、热风点火、热风循环（包含低温余热ORC发电）、串级利用四部分利用。
（1）冷却器的高温段设直联炉罩式余热锅炉（自带除氧器），采用能源梯级利用技术回收热能产蒸汽。当烧结机正常生产时：余热锅炉产生蒸汽量约为：1.8MPa、280℃的高参数过热蒸汽60~80t/h及0.5MPa、180℃的低参数过热蒸汽15~20t/h。这一部分烟气温度约350℃，总量108万Nm³/h，经锅炉换热后烟气温度将至约133.5℃。为提高余热利用效率，同时降低自用电率，占比78%的排气通过循环风机返回冷却器，剩余排气通过引风机进入原2#环冷鼓风机进口提高进口风温或视烧结矿冷却情况排入2#环冷鼓风机循环利用。
（2）剩余的高温段烟气作为热风点火，300℃左右高温烟气约12.84万Nm³/h通过有动力引风方式收集后用于点火助燃及热风保温。点火助燃技术是烧结机点火炉节能减耗最简便有效的措施，可提高燃烧温度、保证点火强度、降低燃气单耗9%~11%。热风保温是对点火燃烧后的烧结矿进行5min~6min保温，一方面可强化烧结过程、降低混合料内配碳比，另一方面可避免因表层温度急剧下降造成的烧结矿“冷脆性”，进一步提高烧结成品率。
（3）热风循环是把中低温段热烟气（约180℃）经余热ORC发电后的废气（约115℃）和冷却器低温段的烟气（约75℃）通过轴流风机、均匀送风装置混匀后送到烧结机台车料面上进行烧结。在烧结生产过程中，由于料层自蓄热作用，料层上部热量不足，温度比较低，而料层下部的热量过剩，温度较高。同时，料层上部因抽入冷风而急剧冷却，烧结相来不及结晶，易形成大量玻璃质，且产生较大的内应力和裂纹，固降低了表层烧结矿强度。热风循环的工艺以冷却器烟气的物理热代替部分固体燃料的化学热，而使烧结矿上层冷却速度下降，热应力降低，上下层烧结矿质量趋于均匀，从而提高了烧结矿成品率。
（4）采用串级利用技术，将剩余约46万Nm³/h的低温段烟气通过管道引入4#、5#环冷鼓风机循环利用，实现烧结区域无组织热废气零排放目标，达到上海市的最严格环保要求。冷却器零排放技术因环保压力而生，但其实际应用效果明显，集成了余热锅炉产蒸汽并网发电、热风点火、热风循环等先进技术，将冷却器高温、中温、低温热废气全部进行了充分利用，为打造水净天蓝空气清新的人类生存环境做出了贡献，值得在所有新建烧结项目上推广应用。
4、水流分配器在水电机组配套冷却器上的应用
基于水流分配器对冷却器中冷却水流的分配作用的分析，技术人员在模型的基础上，设计出水流分配器产品，并成功应用于云南澜沧江流域多个电厂发电机空气冷却器中。自这些空气冷却器投运以来，性能稳定可靠。在随后的电厂油冷却器改造中，水流分配器都得到了应用；在新的空气冷却器改造中，电厂也普遍提出了空气冷却器须带水流分配器的要求。可见，根据产品应用效果和电厂需求情况，水流分配器在冷却器产品上应用前景广阔。
5、冷却器低温热废气再利用方法
5.1用于热风烧结
有些冶金企业尝试对300℃以下的低温环冷热废气进行利用，首选工艺当属热风烧结，而热风烧结工艺在使用过程中可分为无动力型热风烧结（老热风烧结工艺）和有动力型热风烧结（新热风烧结工艺），前者大都随烧结机的新建而设计，后者常见于烧结机投运后改造新增。无动力型热风烧结主要依靠冷却器鼓风余压、主抽风机负压和热压差来将冷却器上未经过除尘的低温热废气送入位于点火炉后的烧结机密封罩内进行烧结的方法，普遍反应使用效果不好，关键原因在于没有足够的鼓风余压、主抽风负压和热压差，没有将烧结机热风烧结区域密封好，也没有及时对热风管道进行清灰。有动力型热风烧结是将冷却器上经过除尘后的低温热废气通过风机引入位于点火炉后的烧结机密封罩内进行烧结的方法，该新工艺考虑到梯级取风及设备检修，在冷却器和多管除尘器之间设尘气蝶阀；设计的多管除尘器可去除环冷热废气中携带的粉尘，以减轻后续设备及管道的磨损，同时可净化冷却器附近的工作环境，而多管除尘器内的除尘灰通过双层卸灰阀卸到配料胶带机上再次参与配料；烟气分配器与烧结机台车密封罩相联，可将由环冷回热风机引出的热风均匀分布到烧结机台车表面。目前，无动力型热风烧结几乎被废弃不用，有的干脆被拆除或者改为有动力型。作为有动力型的热风烧结新工艺，主要设计特点在于总量控制、梯级取风、均匀送风和负压吸附式可移动密封罩等方面。该工艺在国丰230㎡烧结机上应用后，使其生产利用系数提高了0.07t/㎡·h，转鼓强度提高了0.65%，FeO含量降低了0.6%，固体能耗降低了约3kg/t，环冷热废气总排放量下降约50%，解决了目前冷却器低温热废气无组织排放严重的现象和现行无动力热风烧结工艺存在的不足，在保证烧结矿产量和质量指标的前提下，可降低固体能耗、减少热废气排放量、增加余热利用率，是一种值得推广使用的工艺技术。
5.2用于烟气循环
烟气循环烧结工艺因对烧结过程产生的热废气重复利用度高受到重视，其回收烟气中的显热和潜热具有很好的效果，不但提高了烧结烟气的热利用率，而且能降低固体燃料消耗，减少烟气外排量，提高粉尘、SO2和NOx处理浓度，还使得脱硫、脱硝的投资及运行成本得到降低，起到了一定节能减排效果。目前，国内外冶金企业的烧结机有很多都采用了烟气循环烧结工艺，主要分为内循环工艺和外循环工艺，两种工艺所循环利用的烧结热废气温度约为150℃~300℃，这与冷却器低温热废气或高温段热废气经余热利用之后的热废气温度相当。同时，由于冷却器低温热废气或经余热利用后的热废气含O2约为16%~21%，正好解决了烟气内、外循环工艺所取烧结烟气O2含量不足的问题，所以在采用烟气循环烧结工艺时会将冷却器低温热废气或经余热利用后的热废气，与烧结烟气一起混合后返回烧结机物料面参与烧结，使用后都能降低固体燃料消耗，增产提质减排，清洁烧结生产，值得广泛普及采用。
5.3用于烘干块矿
块矿因其较好的品位及抗压性能，可直接入高炉使用，而随着环保对烧结、球团生产工序的限制，冶金企业对块矿的需求增加已成为新常态。但由于块矿含粉率高、水分大、粘振动筛等多方面因素，会对高炉燃料消耗和炉况顺行产生不利影响，直接导致高炉块矿配比不足。为了用好块矿，冶金企业针对块矿含粉率和水分控制采取了一系列措施，比如将高炉热风炉产生的热废气引至高炉料仓用于烘干块矿，或者在块矿堆场设置块矿烘干筛分系统等。有鉴于此，将冷却器热废气用于烘干块矿这一思路是可行的，可选取冷却器低温段热废气、高温段热废气，或者是高温段热废气经余热利用后的烟气，将其输送至高炉料仓或块矿堆场用于块矿烘干，目前该方法已在某企业1800m³高炉予以应用，具有良好的经济效益和节能环保效益，值得借鉴。
5.4纳滤－冷冻析硝的应用
纳滤－冷冻析硝工艺主要用于处理，可以将未处理的经管道送入反应池，在反应池内加入盐酸除去废水中碳酸根、碳酸氢根离子。进而将反应完全红藕废水经纳滤系统处理，处理后进入冷冻析硝系统，将冷冻析硝处理后的浓缩液离心分离获得芒硝晶体，分离期间产生的少量溶液则回流到系统内利用。同时经管道将纳滤透过液送入化盐池并加入氯化钠，制备碱性物质，提高经济效益。比如，张栋强，陈彦安，李保胜，赵静等利用纳滤－冷冻析硝工艺进行了冶金行业废水处理。因废水内主要成分为硫酸钠、氯化钠，在考虑有效成分质量浓度比、流速、压力与温度等因素的情况下，确定了最佳纳滤浓缩液浓缩倍数、冷冻时间、冷冻温度以及芒硝纯度。得出：在氯化钠与硫酸钠质量浓度比为5∶40时，调整温度为30.00℃、压力为3.00MPa、流速为8.00L/min，纳滤分离后的纳滤浓缩液内硫酸钠与氯化钠质量浓度比≥18.51，完成的氯化钠、硫酸钠的有效分离。进而调整冷却温度为0.00℃、浓缩倍数为3.50倍、冷冻时间为120.00min，获得了纯度在98.00%以上的芒硝，而硫酸钠的回收率为64.28%。在这个基础上，优化分步冷冻析硝工艺，将硫酸钠回收率提高到70.67%，实现了有用物质的资源化利用。
结束语
废气零排放技术，在经过理论的提出、完善后，又经过多个相关工艺技术改造项目的实践检验，理论和技术已经相对成熟，具备大规模推广的可行性。后续需要在能量回收利用、进一步提高能效、提高系统的智能化方面着手。废水零排放特指水源反复使用后，将局部高含盐量的污染物浓缩为废水后回收利用，保证使用过程中无废液排出，盐类以及固体污染物则经浓缩结晶后回收利用。
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