轉爐煉鋼是我國長流程鋼鐵生産工藝中最重要的工序過程。轉爐煉鋼在吹煉過程中産生以一氧化碳爲主體、含少量二氧化碳和其他微量成分的氣體，其中還夾帶著大量氧化鐵、金屬鐵粒和其他細小顆粒固體塵埃，對大氣和生産車間環境汙染嚴重。其汙染物的特點爲：煙氣中含塵濃度高、粒度細，汙染嚴重；煙氣溫度高，廢氣治理工藝中複雜性增加；廢氣治理中的熱能、一氧化碳和煙塵中的含鐵量都符合回收綜合利用的條件。
2012年10月1日正式頒布實施的《煉鋼工業大氣汙染物排放標准》規定，轉爐一次煙氣顆粒物排放濃度現有企業爲100mg/m?、新建企業及特別地區爲50mg/m?。近年來，環保要求越來越嚴格，特別是藍天保衛戰以來，生態環境部等五部門于2019年4月聯合頒布了《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》，將轉爐煙氣顆粒物排放濃度定爲10mg/m?。因此，在選擇轉爐高溫高濃度煙氣處理工藝時，既要確保其能滿足國家最新的環保要求，又要重點特別關注其運行效率和可靠性，使其能與煉鋼生産的節奏相匹配，達到治汙染、保環境、保生産、節能、減排、降耗的目標。
河北泛海建设工程有限公司为响应国家号召，满足钢铁企业希望不影响炼钢节奏、在原有除尘系统的基础上进行改造，从而满足超低排放的要求，将聲波團聚技術应用于转炉烟气除尘，采用声波团聚除尘技术，使烟气中的细颗粒物之间发生团聚，显著提高除尘效率，从而实现转炉烟气超低排放的改造。该技术具有流程简单、布置紧凑灵活、占地面积小、一次性投资低等特点，已成功应用于澳森钢铁、连云港亚新钢铁等企业，颗粒物排放浓度小于10mg/m? ，社会效益和经济效益显著。
一、技术内容
一是利用高強聲波輻射處理，使煙氣中的超細顆粒物之間發生快速團聚，使粉塵和液滴的粒徑大幅增加，顯著改善了後續脫水除塵效率。經過前期工程項目驗證，該技術能夠使企業在保留現有濕法除塵系統的前提下，實現顆粒物排放濃度小于10mg/m?。
二是開發了適合高塵高濕條件下的聲波團聚專用氣動聲源裝置，具有很高的聲轉換效率。傳統的電聲聲源需要經過電->磁->機械振動->聲能等多個環節能量轉換，因此效率低下，且線圈振膜等部件不能在高溫高塵條件下使用。而新開發的聲波團聚專用氣動聲源，直接將壓縮氣體能量轉換爲介質振動，轉化效率可以高達80%，並且結構簡單，整體采用不鏽鋼制作，無活動部件，能夠耐高溫高塵，使用壽命長。該裝置在運行中，只消耗少量壓縮氮氣，運行成本和維護成本非常低。
三是研發的超低排放新工藝具有多種除塵技術耦合布置方式。采用聲波團聚技術增效，利用原有喷雾系统进行耦合，大幅提升除尘效果。声波团聚工艺布置方式非常灵活，可以单独增设专用的声波团聚室，实现粉尘凝并，也可以在脱水塔下部合适的位置布置高强声源，进行声波团聚。具体布置方式，可以根据钢铁企业现有的除尘系统工艺特点和占地情况进行灵活选择。
二、技術原理
聲波團聚是一種氣溶膠預處理技術，在煙氣進入除塵器之前，運用高強聲場進行輻射處理，在數秒的時間內，煙氣中的顆粒之間發生團聚，使煙氣的顆粒數目減少，平均粒徑增大，能夠在後續的除塵器中獲得好的除塵效率，從而達到控制細顆粒物排放的目的，
转炉一次烟气声波团聚除尘超低排放技术就是利用声波这种对超细颗粒的团聚作用，研究开发了具有以下特点的声源装置：1）声功率大；2）转换效率高，可达80%；3）频率可控；4）适合高尘、高温工况。5）能够快速拆装，便于维护。由此，使聲波團聚技術应用于转炉一次除尘超低排放成为可能。
三、技術特點
一是除塵效率高，設備運行穩定。研究開發的適合高塵高濕條件下的聲波團聚氣動聲源裝置，可直接將壓縮氣體能量轉換爲介質振動，轉化效率高達80%。系統采用洗滌塔、文氏管、帶聲波團聚增效裝置的高效除塵器三級除塵，設備運行穩定，保證淨化效果，排放濃度可以達到10mg/m?的超低排放要求。
二是施工方便、流程簡單、布置緊湊。改造周期短，一般停産改造周期在8~10天，如果現在采用雙塔文除塵工藝，停産改造時間3天。充分利用原有系統布置空間，一級噴霧蒸發洗滌塔取代一文，環縫文氏管取代二級文氏管，高效除塵器取代原有脫水器，不在廠房外額外占地。
三是多種除塵技術耦合，一次性投資低。该超低排放新工艺具有多种除尘技术耦合布置方式，布置紧凑，设备可以利旧。采用聲波團聚技術增效，利用原有喷雾系统进行耦合，大幅提升除尘效果。如果目前采用的是排放浓度小于30mg/m?的双塔文工艺，只在二级塔或者脱水器上进行局部改造就可以实现超低排放的目的。与其他工艺比较，采用该工艺每座转炉节省投资费用400万元左右。
四是安全性好，不影響煉鋼節奏。該工藝因爲沒有電火花，不存在爆炸的危險，安全性好，對煉鋼操作無特殊限制，不影響煉鋼節奏。
五是智能控制系統，除塵系統高效節能。研發的STW智能控制系統充分考慮了煉鋼工藝的特點，吹氧（前燒期、回收期、後燒期）、加料、兌鐵、濺渣護爐等不同階段煙氣特點都能兼顧，並且研發了爐口微差壓檢測裝置，解決了取壓點堵塞的問題，與文氏管開度進行聯鎖，很好地解決了集塵效果和淨化效果的問題。
六是檢修方便、運行費用低。聲波團聚裝置采取了可快速拆裝的連接方式，定期清理即可保證淨化效果，檢修方便，備品備件消耗量小。該工藝不增加系統阻力，只是增加了一些氮氣的消耗量，運行費用低。
四、應用實踐
转炉一次烟气声波团聚除尘技术，于2018年10月首次用于辛集市澳森炼钢厂3#转炉烟气净化系统，达到了颗粒物排放浓度低于10mg/m?的目标，随后用于辛集澳森炼钢厂1#、2#转炉烟气净化系统 、亚新钢铁公司炼钢厂2座150吨转炉、唐山瑞丰1座210吨转炉，目前已有5座转炉投产，并得到了业主认可。经声波团聚除尘技术改造后，转炉烟气颗粒物下降达70%左右，实现了转炉烟气超低排放的要求。
該項技術已通過由中國金屬學會組織的科技成果評價，與會專家在充分認可的基礎上認爲該項技術達到國內領先水平，建議加大在行業內的推廣力度。