钢铁行业生产过程中排放的细微颗粒物是大气环境的主要污染源之一,控制钢铁冶炼过程中引起的大气环境污染问题一直是国内外学者关注的重点。但由于高温冶炼过程的复杂性、细微颗粒物生成的微观性,以及现有常规除尘设备的有限性,细微颗粒物的捕集脱除效率仍有待提高。从理论层面对细微颗粒物的化学团聚机理进行了分析,在硬团聚理论、絮凝团聚理论的基础上,阐述了细微颗粒物团聚结构变化的三个阶段:颗粒成核阶段、快速增长阶段和团聚结构稳定形成阶段。采用扫描电子显微镜(SEM)对团聚结构的微观形貌进行了观察,分析认为颗粒物之间的“架桥”和亚微米颗粒物的附聚是团聚结构变化过程中的主要作用形式。以细微颗粒物化学团聚室为研究对象,通过ICEM-CFD软件对团聚室进行几何建模和网格划分,采用FLUENT软件对团聚室内流场进行数值模拟,指导化学团聚系统的设计。模拟结果表明,团聚剂雾化液滴在0.03s时接触化学团聚室壁面,同时团聚作用也主要发生在接触点截面及以下的区域。当入口烟气流速为1m/s时,雾化液滴有回流现象,雾化液滴与颗粒物的碰撞团聚可能性较高。研究分析了烧结、转炉细微颗粒物的理化特征,并根据数值模拟结果设计搭建了细微颗粒物化学喷雾团聚实验台,验证不同种类高分子化学团聚剂、团聚剂浓度、入口烟气温度等因素对钢铁行业烟气中细微颗粒物的团聚长大效果。研究结果表明,有机化学团聚剂对细微颗粒物的团聚作用比无机团聚剂更好,3种化学团聚剂的效果由高到低依次为KGM>PAM>PAC,其中0.1g/L的有机化学团聚剂KGM在100℃的条件下,细微颗粒物团聚长大效果最好。烧结粉尘化学团聚前后粒径呈现单峰分布,且团聚后颗粒峰值明显右移,峰值粒径由11.565μm提高到36.806μm,转炉二次除尘灰团聚前后均呈现双峰分布,峰值粒径由0.626μm和3.909μm提升至13.515μm和22.316μm。研究在常规除尘设备前引入化学喷雾团聚的方法对烟气中细微颗粒进行预处理,能够有效的实现细微颗粒物的团聚长大,使之进入常规除尘设备能够捕集的范围之内,控制钢铁行业烟气中细微颗粒物的排放。图42幅;表14个;参69篇。