塑燒板除塵器在冶金軋制工序中的應用實例

朱佩璋

某熱軋廠20世紀90年代建成投產(chǎn)時,未設置除塵設施。2001年改造增加了機組不銹鋼鋼種軋制能力,生產(chǎn)能力也得到提高,機組運行時產(chǎn)生的煙氣量和濃度也隨之提高了很多。為改善環(huán)境、實現(xiàn)清潔生產(chǎn),提高職業(yè)衛(wèi)生水平,故需增設軋機煙塵凈化設施。

1 現(xiàn)場調(diào)研情況

為了有針對性地處理含塵煙氣,對現(xiàn)場進行了充分的調(diào)研,同時委托專業(yè)部門對煙氣進行了多次取樣測試。測試結(jié)果表明,軋機在軋制過程中,尤其是軋制不銹鋼鋼板時的煙氣,其成分主要為鐵的氧化物(FeO,Fe2O3);粒徑超細,具體為:5 μ m 以下的65%,2 μ m 以下的 5%;含塵濃度較高,為 0.5 g/(N?m3)～6 g/(N?m3)左右;同時含油含水,含油率3%～4%(重量百分比),含水率 3%～8%(重量百分比);煙氣溫度:80℃。另外,由于軋機設備改造前不需設置除塵系統(tǒng),廠房內(nèi)場地相對狹窄,新增設除塵設備不得妨礙生產(chǎn)操作的要求。

2 除塵系統(tǒng)工藝

2.1 工藝流程

除塵系統(tǒng)工藝流程為:含塵氣體通過吸塵罩、流量調(diào)節(jié)閥、除塵管道后進入除塵器,凈化空氣從進入風機經(jīng)煙囪排出廠房外的大氣中,除塵器收集的粉塵進入灰斗,卸至密閉小車內(nèi)運出。

2.2 系統(tǒng)布置

根據(jù)現(xiàn)場機組布置與操作運行情況,將整個除塵系統(tǒng)均布置于廠房內(nèi)主軋線軋機的傳動側(cè)南面,以利于工藝流程順暢。根據(jù)生產(chǎn)設備煙塵排放地點,在軋機前、后設置除塵罩。由于是對已有生產(chǎn)設備進行改造,故除塵罩的設置不僅要保證軋制不銹帶鋼時產(chǎn)生的煙氣全部捕捉不外逸,而且必須基于已有設備結(jié)構(gòu)設置,滿足生產(chǎn)運行和操作檢修要求。經(jīng)過多方結(jié)合討論,軋機前除塵罩設計為將軋機立輥前部用四扇大門封閉并設抽風口,中間雙扇可折疊以便于換輥檢修;后部吸塵罩則用可拆卸的活動鋼板封閉在軋機上方并留檢修門,以便于主軸、電機的更換;除塵罩頂部標高不超過10.5 m,便于天車正常運行以及除塵罩的日常維修和保養(yǎng)。經(jīng)過計算,本系統(tǒng)設計總風量為160 000 m3/h。

3 除塵器的選擇

目前,除塵系統(tǒng)中使用最普遍的布袋除塵器由于濾袋在處理此溫度(80℃)含油、含水煙氣時會受潮板結(jié)堵塞不能使用;干式靜電除塵器則由于煙氣中含油、含水造成粉塵粘附性增大,捕集效果急劇下降;濕式靜電除塵對粉塵適應性較差,本工程煙氣隨著鋼種的變化,含塵量、粒徑、比電阻均會產(chǎn)生相應的變化,因此,濕式靜電除塵捕集效率也會發(fā)生變化,造成排放濃度不易保證持續(xù)穩(wěn)定,同時現(xiàn)場沒有污水處理場地,限制了濕式電除塵器的應用;旋風、迷宮等機械除塵設備由于除塵效果差、體積較大等因素,本次工程無法選用。經(jīng)過反復比選,最終選用了塑燒板除塵器。

塑燒板除塵器使用塑燒板代替過濾部件的除塵器,適合規(guī)模不大、氣體中含有一定水分、油分的揚塵場合。其工作原理與普通袋式除塵器基本相同,但屬于表面過濾,主要是篩分效應。具體優(yōu)點如下:1)除塵效率高。因其本身特有的結(jié)構(gòu)和表面過濾方式的特點,除塵效率極高,處理后的排放濃度通常小于10 mg/m3,特別適合于本工程煙氣中超細粉塵的處理。試驗表明,對2 μ m以下超細粉塵的捕集具有很高的除塵效率,能夠滿足本工程中要求的煙塵排放濃度——小于20 mg/(N?m3)。而且還降低了過濾板的表面阻力,減小了除塵器本體的設備阻力。2)強耐濕、耐油性能。由于塑燒板制成過濾片的材料特性及表面和孔隙經(jīng)過氟化樹脂處理,具有完全的疏水性,最適宜處理高含水量或含油量的粉塵。對除塵器的內(nèi)壁采用了高強度樹脂涂層,不但表面光滑不容易板結(jié)而且增加了使用壽命。3)清灰效果好。由于塑燒板固有特性及其光滑處理的表面,此種氧化鐵粉塵不會與之發(fā)生化學反應和附著現(xiàn)象;濾片的剛性結(jié)構(gòu)也使得脈沖反吹時濾片無變形,濾片表層的粉塵極易被清除。另外,干式出灰有利于收集下來粉塵的回收利用。4)壓力損失穩(wěn)定。因塑燒板除塵機理為表面過濾,粉塵不深入塑燒板內(nèi)部,因此在使用初期,壓力損失增長較快,但很快就趨于穩(wěn)定,阻力波動范圍比普通布袋除塵器小得多。5)結(jié)構(gòu)緊湊,占地小。占地面積小,特別適合狹窄場地使用。經(jīng)過實地測量,本工程中使用的設備可以在廠房內(nèi)機旁狹窄場地布置。6)使用壽命長、維護檢修方便。塑燒濾片的剛性結(jié)構(gòu),大大延長了其使用壽命;濾片無變形,不需要經(jīng)常維護、檢修。需清洗時,僅需拆下濾板進行清洗處理,且更換便利。

4 主要設備選型及控制

1)塑燒板除塵器選型及控制。根據(jù)所需處理風量、場地情況,選擇兩臺塑燒板除塵器并聯(lián)安裝運行,除塵器選擇脈沖在線清灰,無需停機,當除塵器處于運行工況時,其清灰控制選擇按時間、壓差混合方式工作,控制由PLC系統(tǒng)自動完成,保證了除塵系統(tǒng)始終在良好的運行狀態(tài);除塵器出灰時,采用上下料位的綜合控制方式,在集灰斗上設有高料位器,當灰斗內(nèi)粉塵達到高料位時在控制柜有報警顯示。PLC自動化主控設備采用西門子產(chǎn)品,除塵器的工作情況(正常過濾或反吹清灰狀態(tài))可通過計算機控制系統(tǒng)進行監(jiān)控并遠傳。以上控制均可手動完成。

主要技術(shù)參數(shù):除塵器處理風量:2×(78 000～83 730)m3/h。總過濾面積:3 024 m2。過濾風速:0.87 m/min～0.92 m/min。入口含塵濃度:≤10 g/(N?m3)。排放濃度:≤20 mg/(N?m3)。除塵器阻力:≤1 800 Pa。

2)離心引風機。由于輸送含氧化鐵皮的空氣,因此風機的結(jié)構(gòu)形式、葉輪及蝸殼應有較好的抗磨性能,葉輪制作完畢后要進行動、靜平衡試驗,要求運行平穩(wěn);殼體外表面設隔聲設施,噪聲的測量應遵守《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準》的規(guī)定;風機配置有足夠的檢測控制功能以實現(xiàn)風機(電機)運行、停機、故障、溫度、振動值等控制和顯示。上述所有檢測及報警信號應具備遠傳至中心控制室的功能,風機和除塵器可實現(xiàn)連鎖控制。

流量:160 000 m3/h。全壓:4 500 Pa～5 000 Pa。配套電機功率:N=315 kW/10 kV。

5 實施后的成果

項目實施后經(jīng)過四年運行,顯示除塵系統(tǒng)效果良好,軋制不銹帶鋼時產(chǎn)生的煙氣全部捕捉,無煙塵外逸,完全達到了預期的目的以及甲方要求。經(jīng)環(huán)保部門多次測試,處理后煙氣粉塵排放濃度均小于13 mg/(N?m3),崗位粉塵小于8 mg/(N?m3),真正達到了環(huán)保的高標準要求。運行四年來,始終保持穩(wěn)定的高效率,無部件損壞更換。經(jīng)計算,此除塵系統(tǒng)減少粉塵年排放量約600 t,凈化粉塵回收后年創(chuàng)造價值約為42萬元。

6 結(jié)語

本工程中運用塑燒板除塵器凈化熱連軋粗軋機煙塵是在生產(chǎn)設備改造后為適應我國大力提倡環(huán)保、日益重視安全生產(chǎn)、職業(yè)衛(wèi)生的社會形勢的要求下增設的,在粗軋機除塵中應用尚屬首次,經(jīng)過實際運行顯示,本系統(tǒng)的設計選型是完全成功的,取得了良好的社會效益與經(jīng)濟效益。

[1] 張殿印,張學義.除塵技術(shù)手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2002.