收砷系統改良設計及制作應用

陳祿　李海友

摘 要：通過新材料的應用，設計并自制布袋除塵器，解決收砷系統腐蝕泄漏問題，極大的提高了設備開車率，有效的降低生產成本，提高經濟效益和環境效益。并將新材料新工藝進行推廣，擴大使用范圍。

關鍵詞：收砷系統；材料復合技術；噴吹；制作應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.254

山東恒邦冶煉股份有限公司（以下簡稱恒邦股份）硫酸三車間6萬噸/年制酸系統于2005年1月建成投產，采用瑞典波利登兩段焙燒技術處理含砷礦，其中一段工藝就是收砷工藝，其主要設備就是脈沖布袋除塵器。2009年以后，為滿足公司生產廢水零排放的要求，生產工藝做了變更，由原來的清水造漿變為廢水造漿，這一改變造成整個生產系統設備腐蝕加劇，收砷系統尤其是布袋除塵器箱體腐蝕漏氣，頻繁焊補，由于含砷的原因，給維修造成了很大的難度，以致除塵器廠家的維修人員都拒絕進行維修。同時布袋的更換周期變短，布袋除塵器漏風率大，車間電耗也增加，這樣也給車間生產帶來了被動。由于工藝的連續性不能停車，2010年8月在原有布袋除塵器西側重新打基礎新增一臺布袋除塵器，8月份投入使用，原有除塵器報廢。這臺新布袋除塵器開車不足半年就開始維修，僅兩年的時間就腐蝕嚴重，已無法正常運行。專業制作布袋除塵器廠家都束手無策。

為了解決收砷系統出現的這個大難題，同時滿足廢水零排放的環保要求，恒邦股份對收砷系統進行了積極的探索和研究，重新設計、自制了一臺新的布袋除塵器，同時對驟冷塔也做了改造，于2013年7月投入使用，到目前為止，該布袋除塵器的使用效果非常好，無漏風，收砷布袋使用周期變長，電耗降低，徹底解決了困擾多年的問題。

1 收砷系統主要設備

收砷系統主要設備見表1

2 脈沖布袋除塵器收砷的工作原理

從電除塵器來的煙氣中含有氣態的As2O3，As2O在高溫下呈氣態形式存在于爐氣中，而在溫度較低的情況下會呈固體形式存在，驟冷塔將電塵來的約350℃的煙氣溫度冷卻到130-150℃，As2O3從由氣態形式凝固結晶析出形成顆粒狀，該煙氣從布袋除塵器灰斗進風口進入，在導流板的作用下固體顆粒的As2O3分離結晶直接落入灰斗，細微粉塵進入濾袋過濾，粉塵滯留在濾袋表面，凈化氣體經上箱體由出風口排出。進入灰斗的As2O3固體顆粒由自動包裝機完成計量包裝和入庫，從而達到收砷的目的。隨著過濾的不斷進行，除塵器阻力也隨之上升，當阻力達到一定值時，清灰控制器發出清灰命令，首先將提升閥板關閉，切斷過濾氣流，然后，清灰控制器向脈沖電磁閥發出信號，隨著電磁脈沖閥把用作清灰的高壓逆向氣流送入袋內，濾袋迅速鼓脹，并產生強烈抖動，導致濾袋外側的粉塵抖落，達到清灰的目的。由于設備是模塊式生產的、單元組合式除塵機組，所以上述過程是分單元進行的，一個單元在清灰時，其余單元仍在正常工作，保證了設備的連續正常運轉。

3 收砷系統改造中存在問題及解決措施

（1）采用材料復合技術，提高設備耐腐蝕性能。原布袋除塵器本體與煙氣接觸部位的材質是6mm-10mm不等的316L不銹鋼。由于是濕法冶煉，又是廢水造漿，廢水中氯離子含量較高，經焙燒后，煙氣中的氯離子含量就高，能達到3000PPM，而316L不銹鋼耐氯離子僅耐到300PPM；另外在運行中布袋除塵器側壁易形成冷凝酸，造成殼體酸腐蝕滲漏，煙氣外漏，造成整體設備腐蝕。針對上述兩問題，設備動力公司經多方研究試驗，找到一種既耐氯離子腐蝕又耐稀酸的材質--254Smo不銹鋼。因254Smo不銹鋼價格較高，為了降低制作成本，在圖紙設計時除塵器骨架采用碳鋼，凡煙氣接觸部位全部內襯1.5mm-2mm厚254Smo不銹鋼，既解決了強度問題，又極大降低設備造價，提高設備性能。

（2）優化設計，縮短施工時間，引入顯影技術，確保焊接質量。設計為采用鋼結構作為主要支撐，碳鋼襯254Smo不銹鋼結構，為了保證焊口耐腐蝕性能，內襯254Smo不銹鋼均采用氬弧焊焊接。為了減少焊口數量，降低焊接缺陷，設計時大量減少了箱體內部彎角部位數量，減少煙氣與焊口的接觸量，同時節省了不銹鋼焊接時間。不銹鋼焊接質量檢驗也是一大難題，無法試壓，細微泄露點無法檢查到，所以制作時采取顯影技術進行不銹鋼漏點查找，杜絕焊接缺陷，保證焊接質量。

（3）噴吹方式改進。原布袋除塵器在空壓機意外停車或氣壓不足的情況下，易造成氣缸關斷，致使氣體通道被封閉進而系統停車。為了提高開車率，車間經常把氣缸用鋼絲捆扎，改成在線清灰，造成噴吹不徹底，影響噴吹效果，造成系統壓力波動。為了解決上述問題，將已制作好的氣閥設計改造為下部常開式結構，在通氣時關閉，在斷氣時打開，如空壓機停止運行或氣壓不足時，所有氣閥打開，徹底解決因布袋噴吹問題造成整個系統停車，也開創了所有布袋噴吹設計的新思路。

（4）引進先進理念，采用熱風噴吹，極大提高布袋使用壽命。反吹氣體原來直接用空壓機壓縮氣體，進入布袋除塵的氣體溫度較低，容易形成玻璃砷，易造成布袋堵塞或阻力提高。針對上述問題，經過與廠家技術交流后，將噴吹系統改為熱風噴吹，可延長布袋使用壽命及除塵器使用壽命。

（5）不拘場地束縛，開拓思路，增大有效過濾面積。改變原布袋除塵器的設計思路，在原基礎位置將布袋箱體加高，利用現有空間極大增加過濾面積，有效降低系統阻力，節省電費。

（6）注重細節，完善設計，減少設備故障率。鋼結構與不銹鋼板間用鉚點連接，焊接時產生的氣體進入夾層，為了防止夾層間氣體升溫膨脹，在鋼結構內部采取鉆孔泄壓的方式，可將夾層間氣體排出，不會因溫度變化影響造成內壓損壞內襯層。

布袋除塵器上蓋容易產生漏氣現象，負壓漏氣會造成密封部位首先損壞。針對上述問題，將密封結構采用折壓不銹鋼制作，確保與氣體接觸部位均為不銹鋼結構，極大增加了設備的耐腐蝕性能。

（7）利用材料復合技術這個思路，對收砷系統中的驟冷塔也進行了改造，在原驟冷塔內部內襯2mm254Smo不銹鋼，提高驟冷塔的耐腐蝕性能，延長使用壽命。

4 技改效果

4.1 可計效益

硫酸三車間收砷系統進行改造以后至今已運行2年零6個月時間，無任何腐蝕現象，從運行成本、維修成本、布袋利用、設備開車率各方面都有了大的改觀，經統計，年可節約成本64萬元。

4.2 無形效益

原布袋除塵器發生腐蝕后，系統達不到負壓要求或系統不穩時，除塵器內的砷經常冒出，隨著煙氣到處飛揚。砷有劇毒，對人體及環境造成很大的危害。經改造新布袋除塵器耐腐蝕，不會造成泄漏，減少污染，極大改善了環境。

幾乎不用進行維修，降低了工人勞動強度，減少了對人體的損害，提高了系統的開車率，從而降低生產成本。

硫酸三車間驟冷塔改造后，恒邦股份技術部申請了專利。

恒邦股份自行設計、制作的布袋除塵器為全國首例，專業布袋除塵器廠家對該設計、改造的除塵器贊不絕口，表明也會按照這樣的設計制作方案來制作產品，以滿足其他客戶的使用要求。

5 推廣

2014年底，利用新設計重新自制一臺LC M4000-2*4脈沖布袋除塵器取代生化二車間原布袋除塵器，并順利投入使用。

2015年冶煉二公司擴能改造，機修車間正在將原布袋除塵器按照新設計工藝進行改造，已于2015年九月份投入使用。

6 結語

收砷系統的正常運行在整個硫酸生產中起著關鍵作用。恒邦股份通過技改，成功解決了收砷系統腐蝕泄漏及維修問題，在滿足生產的同時，取得了較好的經濟效益和環境效益。

作者簡介：陳祿（1988-），男，山東煙臺人，本科，助工，主要從事設備管理工作。