布袋除塵系統在鋁熔保爐組上的設計分析及應用研究

王文兵

（廣西柳州銀海鋁業股份有限公司，廣西 柳州 545006）

鋁熔保爐組在生產過程中會產生大量的含有氧化鋁粉塵、精煉劑、覆蓋劑及未完全燃燒顆粒的廢氣，如果這部分廢氣直接排放，將會極大影響環境。隨著鋁加工行業的快速發展，國家對環境保護日益重視。本文主要對鋁合金在熔煉和保溫工序產生的高溫煙塵的一種治理技術進行研究。

1 除塵系統工藝流程

完整的除塵系統由爐組排煙罩、截止閥、旁通閥、除塵器、清灰裝置、風機、煙囪、控制系統等組成。工藝流程圖見圖1。

圖1 除塵系統工藝流程圖

由熔鋁爐、保溫爐生產過程中產生的含塵高溫煙氣，經煙氣收集罩、調節閥門、支管、總管進入布袋除塵器凈化。進入布袋除塵器的煙氣在入口預分離，較大顆粒的粉塵落入集灰斗，微細粉塵隨氣體上升經濾袋過濾，粉塵被阻留在濾袋的外表面，過濾后的干凈空氣在濾袋內匯集到布袋除塵器的上部箱體，經支管、總管、風機、煙囪排入大氣。熔鋁爐是連續性的生產，為防止由于風機的故障引起停產的危險，系統設置了旁路管道。旁路管道從地下風道口（除塵器的進風管）開始，另設一安裝有電動閥門的旁路管道，繞開布袋除塵器和風機，直接與煙囪連接。當風機和布袋除塵器出現故障不能工作時，關閉除塵器前的旁路閥，開啟另一只旁路閥，熔鋁爐產生的煙氣，靠煙囪的吸力來排放部分煙氣，以維持生產的進行。

2 除塵系統的設計原則

（1）確定除塵方式。電除塵器的鋼制電極極易因被腐蝕而使除塵效率大大降低，并且管理維護的難度較大，對煙氣量波動的適應性差；而袋式除塵器具有處理風量大、凈化效果好、工作可靠、對煙氣量波動適應性好的特點。如果除塵器的設計選用合理，其對超細粉塵的凈化效果可達99%以上。因此對高溫度、強腐蝕性、粉塵粒徑細、排煙氣量變化大的煙氣來說，要滿足排放標準要求，必須選擇布袋除塵器。

（2）確定煙氣量。煙氣量的大小對于一個除塵系統的設計尤為重要，既要考慮良好的排煙除塵效果，達到系統的最終目的；又要盡量減少設計選用的煙氣量，減小系統的規模。設計時應充分考慮到爐門的大小、開啟數量及順序均不同等特點，在滿足煙氣完全收集并順利外排的前提下，選擇確定最合適的同時工作系數，從而最大提高系統的性價比。

以某公司75T熔煉爐、保溫爐組為例，爐組的參數為：爐門排煙罩的風量：熔煉爐21600Nm3/h（煙氣溫度100℃左右）、保溫爐46656Nm3/h（煙氣溫度100℃左右）。爐體煙氣量：熔煉爐13685Nm3/h（主排煙，煙氣溫度250℃左右）、2415Nm3/h（輔助排煙，煙氣溫度1100℃左右）；保溫爐5175Nm3/h（煙氣溫度1000℃左右）。由于該熔鑄生產線采用2+2+1的配置，即2臺熔煉爐、2臺保溫爐、1臺鑄造機。故熔煉爐和保溫爐共用1套除塵設備，最大處理風量按以上數據核算，最終選擇排煙的處理能力為150000m3/h。

3 主要設備的選型要點

（1）布袋除塵器。由于處理普通粉塵的大型布袋除塵器的本體結構均為現場焊接組裝，防腐很難做好，特別是對含有強酸性氣體及鹵化鹽的煙氣，使用壽命會大大縮短，為此，需要經過多次對鋁熔煉保溫爐煙氣的檢測分析，結合煙氣量波動很大、煙氣溫度高腐蝕性強等特點，作為除塵器設計的重要參考。

在進風下降氣流的設計方面，含塵氣體從除塵器上部進入，大顆粒的粉塵（包括火星）經過擋流板，直接沉降到灰斗，整個過濾室的氣流由上而下，加速粉塵的沉降，減小二次吸附，降低濾袋負荷，提高過濾效率，能有效避免火星燒袋。

濾袋是除塵器的關鍵部件，在材質方面的選擇應考慮具有以下特點：較強的阻塵捕塵能力，易清灰，機械強度高，抗磨性強，透氣性好。清灰系統的設計方面，考慮的關鍵元件有先導電磁閥、脈沖閥及噴吹控制裝置等。低壓脈沖清灰裝置應該具有自身低阻力、快速噴吹和氣流合理組織等特性，保證噴吹時能以最低的能量使濾袋獲得最佳的清灰效果，使設備阻力保持在規定范圍內。

（2）風機。排煙風機均配整體減振臺座及啟動閥門，電機配置變頻調速裝置，根據系統產生的煙氣量的變化來自動調節，且不影響爐膛壓力。在風機葉輪出廠前進行動平衡試驗。風機內部輔以防腐耐磨涂層處理，耐熱性能優良、抗腐蝕性好。

（3）閥門。該閥門的設計需考慮熔保爐組除塵系統及排煙罩的工作特性，實現以下幾個功能：開啟速度快，又能自動調節；避免了“時滯”所造成的爐門剛開啟時，因實需排煙量大而系統排煙量小所引起的煙氣外冒現象；避免爐門全關時，煙氣溫度超高所引起的燒袋現象的發生；避免煙氣溫度超高時，向系統內混冷風所引起的無謂的電能損耗和瞬間系統結露所引起的糊袋。

4 常見故障及排除方法

除塵器在運行過程中，隨著過濾時間的延長，濾袋表面的粉塵隨之加厚，除塵器的阻力不斷增加。當阻力上升到預定值時，自動控制系統發出清灰信號，電磁閥、脈沖閥迅速開啟，分氣缸內的帶有壓力的壓縮空氣經噴管向濾袋中心高速噴射，使濾袋產生劇烈振動，把濾袋外表面的粉塵“清掃”下來落入集灰斗。清灰信號結束，電磁閥、脈沖閥關閉，清灰裝置進入待機狀態。落入灰斗的粉塵積累到一定時間，啟動卸灰裝置，將集灰斗內的粉塵經螺旋輸送機卸入儲灰斗，定期由操作人員外運。

布袋除塵器的過濾、清灰、卸（輸）灰周而復始的進行，布袋除塵器保持額定的阻力，含塵氣體連續不斷地得以過濾。粉塵從氣體中陸續被分離。由于除塵系統的工作環境惡劣，且運行時間較長，故設備故障難以避免。以下表1闡述了該系統在運行過程中的常見故障、原因分析及解決方法。

表1

5 結語

鋁熔保爐是鋁加工的重要設備，鋁熔煉過程中產生大量的煙氣對周圍環境污染嚴重，因此煙塵治理對于大氣污染防治具有重要意義。布袋除塵系統就是針對鋁熔保爐的生產和工藝特點來開發，能極大減少最終排放廢氣中的粉塵濃度，具有較好的環境效益和社會效益，值得在國內煙塵治理上得到更多的應用推廣。

參考文獻：

[1]李永剛.袋式除塵器與熔鋁爐煙塵治理[J].有色金屬加工，2005，（12）.

[2]崔巍峰.煙氣露點溫度對熔鋁爐除塵設備腐蝕的影響[J].有色金屬加工，2016，（6）.