橢圓濾袋在逐行噴吹布袋除塵器上的應用

康景宏

（福建龍蘭環保科技有限公司，福建 龍巖 364000）

1 引言

某鋼鐵廠的180m2燒結機機尾除塵裝置為靜電除塵裝置，自2007年投產至2013年已使用6年，設計共三電場，處理煙氣量為32.8萬m3/h，出口粉塵排放濃度設計值為80mg/Nm3。隨著設備的增產及環保要求的提高，現有的靜電除塵裝置已無法滿足日趨嚴格的排放標準。因此，該鋼鐵廠決定對180m2燒結機機尾靜電除塵器進行改造升級，采用布袋除塵器作為機尾除塵裝置，以降低粉塵排放濃度，滿足最新的排放標準。

2 除塵方案的確定

2.1 低壓脈沖旋轉噴吹布袋除塵器概況[1]

該公司采用德國魯奇公司開發的低壓脈沖旋轉噴吹布袋除塵器，橢圓濾袋、袋籠，其特點是：截面為橢圓形；濾袋布置間距小，同圓心，沿圓周由內向外徑向逐層輻射，錯開布置；對比逐行噴吹布袋除塵器，在相同的濾袋布置區域內，能布置更多的濾袋，增加除塵設備的過濾面積，進而降低除塵設備的占地面積、減少鋼材耗量、降低設備成本，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，保留原來靜電除塵裝置殼體、灰斗、進口喇叭、出口喇叭、陰陽極承重梁、部分樓梯平臺和頂部雨蓬等部件；拆除陽極板、陰極線和高壓電源等部件。

考慮利用原陰、陽極承重梁，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噴吹的布袋除塵器，更易于除塵設備后續的結構設計。

2.3 濾袋的確定

原靜電除塵器為單室三電場結構，煙氣流向方向（縱向），單電場柱距為4290mm，三電場柱距總長12,870mm；垂直煙氣流向方向（橫向），柱距為9950mm。

根據技術協議，要求設備處理煙氣量為40萬m3/h，過濾風速小于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，扣除中間匯風煙道1600mm寬，每個電場最多能布置612個濾袋，三個電場共計1836個濾袋，總過濾面積為7380m2，無法滿足技術協議的要求，且該布置方式未考慮原靜電除塵器陰、陽極承重梁所占用的投影面積。

采用橢圓濾袋，規格為φ127（mm）×8000（mm），每個電場可以布置下884個濾袋，三個電場共計2652個濾袋，總過濾面積為8460m2，過濾風速為0.79m/min，滿足技術協議要求。

2.4 最終方案的確定

鑒于橢圓濾袋布置緊湊的特點，最終決定采用橢圓濾袋應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，提高過濾面積，降低過濾風速，在保證除塵性能的同時也能滿足日益嚴格的排放標準。

3 布袋除塵器的選型

3.1 濾料及袋籠的選型[2]

燒結機機尾煙氣特性：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，濾料標重550g/m2；袋口采用彈性脹圈及袋尾采用雙層濾料設計。

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

3.2 布袋除塵器設計參數

針對該鋼鐵廠燒結廠煙氣特性及排放要求，最終確定采用以下設計參數（見下表）。

設計技術參數

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、陽極承重梁及預留中間氣道的占用面積后，將2652個橢圓濾袋平均分配布置在電除塵原陰、陽極區域。

3.4 提升閥系統選型

受原有靜電除塵器橫向方向長度不足的限制，以及考慮扣除花板布置所占用面積后，采用傳統閥板為圓形的提升閥系統，無法滿足工藝設計的要求，因此，該電改袋項目采用閥板為橢圓形的提升閥系統，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℃下長期使用。

3.5 清灰系統的選型設計

德國魯奇公司的低壓脈沖旋轉噴吹布袋除塵器其特點是：濾袋布置結構緊湊；清灰系統配備大口徑脈沖閥；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、進行周期性的脈沖噴吹；每個脈沖閥對應1個氣室的濾袋清灰。

清灰系統選型的好壞，直接影響布袋除塵器系統的運行性能，因此，該電改袋項目清灰系統的選型設計至關重要。鑒于魯奇型布袋除塵器的特點及該“電改袋”項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濾組件，清灰系統也相應采用獨特的設計方式。

3.5.1 噴吹管的選型設計

橢圓濾袋用于逐行噴吹布袋除塵器，國內尚無先例，而噴吹管的設計為清灰系統設計的核心。為確保投運后的設備運行穩定、排放達標，結合低壓脈沖旋轉噴吹布袋除塵器清灰系統的技術特點，設計出不同形狀、不同規格的噴吹管，通過試驗并結合CFD仿真模擬，對噴吹管清灰效果進行驗證，最終確定該“電改袋”項目的噴吹管采用橢圓形噴嘴的結構形式。

3.5.2 氣包的選型設計

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 凈氣室和匯風煙道設計

經過處理的煙氣通過凈氣室，穿過提升閥，匯合至匯風煙道，最終排至煙囪。凈氣室設計的最大凈空間距為800mm，最小凈間距為600mm，利于清灰系統及濾袋、袋籠的安裝。

匯風煙道設計采用內置式，位于除塵器內部，花板以下位置。匯風煙道懸吊在原除塵器陰、陽極承重梁底板上，將匯合后的凈煙氣匯合至出口喇叭。

3.7 控制系統

布袋除塵器控制系統采用PLC控制，型號為GE公司的PACSystem TX3i系列，輸出模塊選用C695MDL940，所有I/O點和接線端子保證20%的富余量（含接線）。軟件為ME5.9，通信方式為以太網方式。采用定時/定壓、在線/離線清灰方式，實現自動控制。

上位機采用diggcom工控機，配置為Intel Core2Duo E4500、內存4G、硬盤320G、21寸液晶顯示器，其余標配。

現場操作箱采用防雨型不銹鋼雙層門，開關、繼電器、轉換開關等元器件選用施耐德產品。

4 使用效果

該系統于2013年7月竣工并投入運行，2013年10月，該廠組織環保驗收，煙塵測試折算濃度平均為23.56mg/Nm3，阻力<1000Pa，達到了設計要求。

設備投運至今，該廠的布袋除塵器系統運行正常，排放達標。隨著國內環保排放標準日趨嚴格，燒結機機尾粉塵治理排放將低于20mg/Nm3，屆時只需選擇更換為超細纖維的濾袋，即可滿足日趨嚴格的排放標準。

5 小結

橢圓濾袋在逐行噴吹布袋除塵器上的應用，大大提高了除塵設施的空間利用率，減少了除塵設施占地面積。該項目技術是除塵技術領域的一種創新，不僅適用于新建項目的布袋除塵器、電袋復合除塵器等除塵設施建設，對于舊除塵器的電改袋項目，較采用圓形濾袋的布袋除塵器相比，更具有技術優勢和經濟優勢[3]。改造后的布袋運行阻力平均在600Pa左右，對后續的引風機運行未產生明顯影響。

[1] 林春源.低壓脈沖旋轉噴吹布袋除塵器在干法煙氣脫硫工藝的開發應用[C]/中國國際脫硫脫硝技術與設備展覽會暨技術研討會，2006年9月.

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

[3] 魏光平，張華，邢瑤，等.復合除塵技術在燒結機電除塵器改造中的應用[J].中國環保產業，2011（3）：18-20.