橢圓濾袋在逐行噴吹布袋除塵器上的應(yīng)用

康景宏

（福建龍?zhí)m環(huán)?？萍加邢薰荆＝?龍巖 364000）

1 引言

某鋼鐵廠的180m2燒結(jié)機(jī)機(jī)尾除塵裝置為靜電除塵裝置，自2007年投產(chǎn)至2013年已使用6年，設(shè)計(jì)共三電場(chǎng)，處理煙氣量為32.8萬(wàn)m3/h，出口粉塵排放濃度設(shè)計(jì)值為80mg/Nm3。隨著設(shè)備的增產(chǎn)及環(huán)保要求的提高，現(xiàn)有的靜電除塵裝置已無(wú)法滿足日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，該鋼鐵廠決定對(duì)180m2燒結(jié)機(jī)機(jī)尾靜電除塵器進(jìn)行改造升級(jí)，采用布袋除塵器作為機(jī)尾除塵裝置，以降低粉塵排放濃度，滿足最新的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 除塵方案的確定

2.1 低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹布袋除塵器概況[1]

該公司采用德國(guó)魯奇公司開(kāi)發(fā)的低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹布袋除塵器，橢圓濾袋、袋籠，其特點(diǎn)是：截面為橢圓形；濾袋布置間距小，同圓心，沿圓周由內(nèi)向外徑向逐層輻射，錯(cuò)開(kāi)布置；對(duì)比逐行噴吹布袋除塵器，在相同的濾袋布置區(qū)域內(nèi)，能布置更多的濾袋，增加除塵設(shè)備的過(guò)濾面積，進(jìn)而降低除塵設(shè)備的占地面積、減少鋼材耗量、降低設(shè)備成本，減少投資。

2.2 布袋除塵器清灰方式的確定

該次改造采用“電改袋”方案，保留原來(lái)靜電除塵裝置殼體、灰斗、進(jìn)口喇叭、出口喇叭、陰陽(yáng)極承重梁、部分樓梯平臺(tái)和頂部雨蓬等部件；拆除陽(yáng)極板、陰極線和高壓電源等部件。

考慮利用原陰、陽(yáng)極承重梁，采用清灰方式為逐行噴吹的布袋除塵器較清灰方式為旋轉(zhuǎn)噴吹的布袋除塵器，更易于除塵設(shè)備后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.3 濾袋的確定

原靜電除塵器為單室三電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，煙氣流向方向（縱向），單電場(chǎng)柱距為4290mm，三電場(chǎng)柱距總長(zhǎng)12,870mm；垂直煙氣流向方向（橫向），柱距為9950mm。

根據(jù)技術(shù)協(xié)議，要求設(shè)備處理煙氣量為40萬(wàn)m3/h，過(guò)濾風(fēng)速小于0.8m/min。若采用圓形濾袋φ160（mm）×8000（mm），袋與袋之間橫向及縱向距離皆按230mm布置，扣除中間匯風(fēng)煙道1600mm寬，每個(gè)電場(chǎng)最多能布置612個(gè)濾袋，三個(gè)電場(chǎng)共計(jì)1836個(gè)濾袋，總過(guò)濾面積為7380m2，無(wú)法滿足技術(shù)協(xié)議的要求，且該布置方式未考慮原靜電除塵器陰、陽(yáng)極承重梁所占用的投影面積。

采用橢圓濾袋，規(guī)格為φ127（mm）×8000（mm），每個(gè)電場(chǎng)可以布置下884個(gè)濾袋，三個(gè)電場(chǎng)共計(jì)2652個(gè)濾袋，總過(guò)濾面積為8460m2，過(guò)濾風(fēng)速為0.79m/min，滿足技術(shù)協(xié)議要求。

2.4 最終方案的確定

鑒于橢圓濾袋布置緊湊的特點(diǎn)，最終決定采用橢圓濾袋應(yīng)用于逐行噴吹布袋除塵器的除塵方案。該方案能在有限的空間，布置更多濾袋，提高過(guò)濾面積，降低過(guò)濾風(fēng)速，在保證除塵性能的同時(shí)也能滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 布袋除塵器的選型

3.1 濾料及袋籠的選型[2]

燒結(jié)機(jī)機(jī)尾煙氣特性：入口煙溫正常130℃，最高200℃；入口粉塵濃度<5g/Nm3；水分含量<8%；氧含量8%～12%；SO2<500mg/Nm3。

綜合考慮煙氣特性、煙塵排放濃度（<30mg/Nm3）和濾袋使用壽命（3年）等因素，最終確定濾袋選用PPS+PTFE針刺氈濾料，即織布選用PPS纖維加PTFE浸漬處理，基布選用PTFE，濾料標(biāo)重550g/m2；袋口采用彈性脹圈及袋尾采用雙層濾料設(shè)計(jì)。

袋籠選用φ120（mm）×7950（mm）規(guī)格，橢圓袋籠，碳鋼材質(zhì)。采用特制的多節(jié)自鎖式袋籠，便于安裝和維護(hù)；頭部采用文氏管設(shè)計(jì)，以便保護(hù)濾袋及提高清灰性能；袋籠采用靜電噴涂防腐工藝，在表面噴涂有機(jī)硅高溫涂料，以延長(zhǎng)袋籠的使用壽命。

3.2 布袋除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)

針對(duì)該鋼鐵廠燒結(jié)廠煙氣特性及排放要求，最終確定采用以下設(shè)計(jì)參數(shù)（見(jiàn)下表）。

設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)

3.3 花板選型

采用橢圓截面花板孔，縱橫方向行列矩陣布置方式，扣除陰、陽(yáng)極承重梁及預(yù)留中間氣道的占用面積后，將2652個(gè)橢圓濾袋平均分配布置在電除塵原陰、陽(yáng)極區(qū)域。

3.4 提升閥系統(tǒng)選型

受原有靜電除塵器橫向方向長(zhǎng)度不足的限制，以及考慮扣除花板布置所占用面積后，采用傳統(tǒng)閥板為圓形的提升閥系統(tǒng)，無(wú)法滿足工藝設(shè)計(jì)的要求，因此，該電改袋項(xiàng)目采用閥板為橢圓形的提升閥系統(tǒng)，閥板和閥體的材料均為Q235A碳鋼。提升閥密封材料為耐高溫硅橡膠，可以滿足煙氣工況200℃下長(zhǎng)期使用。

3.5 清灰系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)

德國(guó)魯奇公司的低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹布袋除塵器其特點(diǎn)是：濾袋布置結(jié)構(gòu)緊湊；清灰系統(tǒng)配備大口徑脈沖閥；噴吹壓力低，為0.09MPa左右；脈沖閥單次耗氣量大；噴吹管不停旋轉(zhuǎn)、進(jìn)行周期性的脈沖噴吹；每個(gè)脈沖閥對(duì)應(yīng)1個(gè)氣室的濾袋清灰。

清灰系統(tǒng)選型的好壞，直接影響布袋除塵器系統(tǒng)的運(yùn)行性能，因此，該電改袋項(xiàng)目清灰系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)至關(guān)重要。鑒于魯奇型布袋除塵器的特點(diǎn)及該“電改袋”項(xiàng)目采用的是橢圓濾袋及袋籠為逐行噴吹布袋除塵器的核心過(guò)濾組件，清灰系統(tǒng)也相應(yīng)采用獨(dú)特的設(shè)計(jì)方式。

3.5.1 噴吹管的選型設(shè)計(jì)

橢圓濾袋用于逐行噴吹布袋除塵器，國(guó)內(nèi)尚無(wú)先例，而噴吹管的設(shè)計(jì)為清灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。為確保投運(yùn)后的設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、排放達(dá)標(biāo)，結(jié)合低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹布袋除塵器清灰系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出不同形狀、不同規(guī)格的噴吹管，通過(guò)試驗(yàn)并結(jié)合CFD仿真模擬，對(duì)噴吹管清灰效果進(jìn)行驗(yàn)證，最終確定該“電改袋”項(xiàng)目的噴吹管采用橢圓形噴嘴的結(jié)構(gòu)形式。

3.5.2 氣包的選型設(shè)計(jì)

選用高原3”脈沖閥，其布置的最小極限中心間距為220mm，而橢圓濾袋橫向和縱向中心間距均小于200mm。因此，脈沖閥在氣包上采用上下交錯(cuò)布置的方式，解決了脈沖閥布置最小極限中心間距不足的難題。

3.6 凈氣室和匯風(fēng)煙道設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)處理的煙氣通過(guò)凈氣室，穿過(guò)提升閥，匯合至匯風(fēng)煙道，最終排至煙囪。凈氣室設(shè)計(jì)的最大凈空間距為800mm，最小凈間距為600mm，利于清灰系統(tǒng)及濾袋、袋籠的安裝。

匯風(fēng)煙道設(shè)計(jì)采用內(nèi)置式，位于除塵器內(nèi)部，花板以下位置。匯風(fēng)煙道懸吊在原除塵器陰、陽(yáng)極承重梁底板上，將匯合后的凈煙氣匯合至出口喇叭。

3.7 控制系統(tǒng)

布袋除塵器控制系統(tǒng)采用PLC控制，型號(hào)為GE公司的PACSystem TX3i系列，輸出模塊選用C695MDL940，所有I/O點(diǎn)和接線端子保證20%的富余量（含接線）。軟件為ME5.9，通信方式為以太網(wǎng)方式。采用定時(shí)/定壓、在線/離線清灰方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

上位機(jī)采用diggcom工控機(jī)，配置為Intel Core2Duo E4500、內(nèi)存4G、硬盤(pán)320G、21寸液晶顯示器，其余標(biāo)配。

現(xiàn)場(chǎng)操作箱采用防雨型不銹鋼雙層門(mén)，開(kāi)關(guān)、繼電器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等元器件選用施耐德產(chǎn)品。

4 使用效果

該系統(tǒng)于2013年7月竣工并投入運(yùn)行，2013年10月，該廠組織環(huán)保驗(yàn)收，煙塵測(cè)試折算濃度平均為23.56mg/Nm3，阻力<1000Pa，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

設(shè)備投運(yùn)至今，該廠的布袋除塵器系統(tǒng)運(yùn)行正常，排放達(dá)標(biāo)。隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，燒結(jié)機(jī)機(jī)尾粉塵治理排放將低于20mg/Nm3，屆時(shí)只需選擇更換為超細(xì)纖維的濾袋，即可滿足日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。

5 小結(jié)

橢圓濾袋在逐行噴吹布袋除塵器上的應(yīng)用，大大提高了除塵設(shè)施的空間利用率，減少了除塵設(shè)施占地面積。該項(xiàng)目技術(shù)是除塵技術(shù)領(lǐng)域的一種創(chuàng)新，不僅適用于新建項(xiàng)目的布袋除塵器、電袋復(fù)合除塵器等除塵設(shè)施建設(shè)，對(duì)于舊除塵器的電改袋項(xiàng)目，較采用圓形濾袋的布袋除塵器相比，更具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)[3]。改造后的布袋運(yùn)行阻力平均在600Pa左右，對(duì)后續(xù)的引風(fēng)機(jī)運(yùn)行未產(chǎn)生明顯影響。

[1] 林春源.低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹布袋除塵器在干法煙氣脫硫工藝的開(kāi)發(fā)應(yīng)用[C]/中國(guó)國(guó)際脫硫脫硝技術(shù)與設(shè)備展覽會(huì)暨技術(shù)研討會(huì)，2006年9月.

[2] 倪建東.寶鋼電廠3號(hào)機(jī)組電除塵器改布袋除塵器濾料選用探析[J].寶鋼技術(shù)，2010（3）：38-41+80.

[3] 魏光平，張華，邢瑤，等.復(fù)合除塵技術(shù)在燒結(jié)機(jī)電除塵器改造中的應(yīng)用[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2011（3）：18-20.