淺析煉鐵廠布袋除塵顆粒物超低排放技改技術(shù)

李堰

（云南天朗環(huán)境科技有限公司）

1 引言

煉鐵廠1#高爐出鐵場布袋除塵器由于建設(shè)投運時間較久，之前環(huán)保要求的顆粒物排放標準要求低，依據(jù)現(xiàn)行環(huán)保要求，無法滿足超低排放，擬對煉鐵廠1#高爐出鐵場布袋除塵器升級改造，實現(xiàn)顆粒物超低排放的目標。

2 現(xiàn)狀

原出鐵場除塵器處理風(fēng)量設(shè)計能力140×104 m3/h，實際運行風(fēng)量100×104 m3/h，排口濃度30 mg/m3，無法滿足現(xiàn)行實施的鋼鐵行業(yè)顆粒物超低排放濃度≤10 mg/m3控制值的要求。原高爐出鐵場除塵器參數(shù)見表1。

表1 原高爐出鐵場除塵器參數(shù)

3 改造方案

3.1 總體方案

本項目按將原有濾袋加長考慮，將原有6 m長的布袋加長為8.5 m 長，控制過濾風(fēng)速小于0.7 m/min，滿足超低排放的技術(shù)要求，除塵器中箱體整體加高3 m，上部凈氣室等整體相應(yīng)抬高并技改更新，包括噴吹系統(tǒng)、氣包等全部更新等。

技術(shù)改造后除塵器主要技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 技術(shù)改造后除塵器主要技術(shù)參數(shù)

3.2 技術(shù)要點

（1）花板是除塵器本體中重要部分，花板孔采用高精度激光自動切割，一次成型，花孔板孔光滑無毛刺，花孔板表面無變形，平面度偏差不大于1/1 000，花孔板孔中心偏差＜1.5 mm，孔徑偏差≤0.05 mm。花孔板板厚6 mm，邊緣花孔板布袋距箱體凈空≥95 mm，花板孔間中心距≥236 mm控制。

（2）布袋噴吹彎頭與直管插接，噴吹時無泄漏。噴吹直管兩端螺栓孔采用圓孔定位、固定，中間設(shè)一組U 型螺栓加固。每個噴吹氣包設(shè)一套壓力檢查裝置，含球閥、表彎、充油耐震壓力表，高度通過計算機模擬確定。

（3）濾袋籠骨直徑Φ155 mm，雙節(jié)，采用Φ4 mm 的冷拔鋼絲，表面噴涂防腐，噴涂后骨架鋼絲直徑≥Φ3.8 mm。濾袋骨架豎筋14 根，每隔200 mm 設(shè)一個支撐環(huán)。采用微機控制的多點焊接生產(chǎn)線制作。

（4）除塵濾袋：材質(zhì)超細纖維滌綸針刺氈，表面PTFE 覆膜；單位面積質(zhì)量≥550 g/m2，透氣度偏差小于20 %，斷裂強度/[N/(5×20）cm2]，徑向≥1 200，緯向≥1 400；伸長特性，斷裂伸長率，徑向≤35 %，緯向≤50 %；過濾阻力≤240 Pa；靜態(tài)除塵效率≥99.9 %；動態(tài)除塵效率≥99.9 %；顆粒物剝離率≥60 %等技術(shù)指標的要求。濾袋是實現(xiàn)超低排放的關(guān)鍵技術(shù),使用熱溶貼合工藝的濾袋，采用針刺、水刺、紡粘、熔噴等各類非織造方式加工并經(jīng)過后處理制成。

（5）過濾風(fēng)速控制：過濾和清灰是核心參數(shù)，根據(jù)工況及顆粒物特性及使用環(huán)境，過濾風(fēng)速控制0.65－0.8 m/min 以內(nèi)，確保更久的過濾時間及提高高價值布袋使用壽命。

（6）清灰參數(shù)的控制及措施：清灰主要是運用3（76 mm）寸淹沒式脈沖閥噴吹，對箱體內(nèi)布袋上所粘附的顆粒物進行剝離。參數(shù)包括清灰壓力、清灰氣源氣量、清灰頻次、氣源的干燥度、脈沖寬度、間歇時間以及清灰時間的經(jīng)驗設(shè)置等[1]。合理的清灰參數(shù)設(shè)置能夠較為高效的實現(xiàn)清灰目的，實現(xiàn)精細化清灰，本文是前述的提高中部箱體，增加過濾面積。

（7）脈沖閥使用壽命應(yīng)大于100 萬次，提供質(zhì)量性能保證，IP65 防護等級，需提供進口原產(chǎn)地證明和報關(guān)單，并簽訂官方質(zhì)保協(xié)議，貨到現(xiàn)場需要邀請廠家人員攜帶官方授權(quán)手續(xù)進行現(xiàn)場驗貨。

（8）除塵器各室進口彎管改造，使得管內(nèi)風(fēng)速低于11 m/s，并設(shè)關(guān)閉蝶閥、出口設(shè)提升閥。除塵器做流場模擬（圖2、圖3），設(shè)氣流分布裝置，使各室氣流均勻分布。

（9）除塵器頂部提升閥具備自鎖功能，保證氣缸閥板不發(fā)生故障掉落情況，同時，提升閥更換應(yīng)可以在除塵器外部完成。

（10）為保證設(shè)備制造精度，選用三維機械設(shè)計軟件建模，更加直觀的3D 設(shè)計讓我們把重點放在除塵設(shè)備改進和升級上，不斷優(yōu)化設(shè)計意圖，進一步提高制造要求，確保實現(xiàn)100 %精度保證在生產(chǎn)前產(chǎn)品正確，同時對結(jié)構(gòu)干涉檢查，氣流仿真進行模擬，達到最優(yōu)設(shè)計。

（11）頂部門蓋優(yōu)化設(shè)計，用弧形門，進一步減少漏風(fēng)率，我們對檢修門密封條進行了優(yōu)化和改進，減少漏風(fēng)率的可能性。

3.3 具體改造方案

3.3.1 通過模塊化設(shè)計解決停機改造工期短的實際困難

由于此次停機時間短，常規(guī)設(shè)計無法滿足改造要求，此次設(shè)計將采用模塊化設(shè)計思路，將原除塵器中箱體加高段、凈氣室、氣包等全部在地面按除塵器倉室組裝成數(shù)個大的模塊后吊裝，極大的縮減現(xiàn)場停工施工周期（圖1 模塊示意圖）。

圖1 模塊示意圖

3.3.2 除塵器外側(cè)濾袋底部易磨損現(xiàn)象

通過現(xiàn)場踏勘及技術(shù)交流及分析，發(fā)現(xiàn)除塵器外側(cè)濾袋底部磨損現(xiàn)象的主要原因有：除塵器中箱體高度為6 m，濾袋高度為6 m，濾袋底部未預(yù)留足夠沉降空間；除塵器灰斗進風(fēng)口流速過高，灰斗進風(fēng)口處煙氣流速約為28.9 m/s；

解決方案：

此次濾袋長度由6 m 加長到8.5 m，為保證濾袋底部預(yù)留足夠沉降空間，此次將中箱體加高3 m，可將大顆粒顆粒物沉降空間增加0.5 m；

改造除塵器灰斗進風(fēng)口結(jié)構(gòu)，將除塵器灰斗進風(fēng)口煙氣流速降低到11 m/s 以下，有效減少局部高流速氣流對濾袋底部的沖刷，避免局部高流速氣流沖刷到濾袋表面[2]；

重新對除塵器氣流組織進行模擬（見圖2、圖3），依據(jù)模擬結(jié)果增加除塵器進風(fēng)道、灰斗進風(fēng)口及灰斗內(nèi)的阻流、均風(fēng)技術(shù)處理，改善氣流速度過高的問題，同時可以使進入到每個除塵倉室的煙氣量基本一致，每條布袋同時貢獻過濾，可有效降低噴吹頻率，延長濾袋壽命。

圖2 流場模擬試驗（一）

圖3 流場模擬試驗（二）

3.3.3 除塵器頂部蓋板檢修

除塵器頂部檢修蓋板尺寸較大，不利于檢修；技改調(diào)整脈沖閥間距，減小門蓋板尺寸。

3.3.4 離線提升閥系統(tǒng)改造

現(xiàn)場離線提升閥主要存在以下問題：頂蓋板未設(shè)計檢修門，閥板如出現(xiàn)故障無法快速檢修；閥孔處煙氣流速過高，會導(dǎo)致局部阻力增加，不利于除塵器穩(wěn)定運行；提升氣缸無法在除塵器頂蓋外直接更換。技改頂蓋板增加檢修門；增加閥板尺寸，將閥孔處煙氣流速控制在12 m/s 以下；重新設(shè)計提升氣缸閥座，使提升氣缸可以在除塵器頂蓋外直接更換。

3.3.5 焊接要求

除塵器所有焊縫必須連續(xù)焊接且平直，無焊接缺陷，焊縫焊腳高度符合規(guī)范，并進行煤油滲漏試驗，三檢合格才可進入下道工序。

3.3.6 現(xiàn)場安裝

（1）除塵器最終使用效果和安裝質(zhì)量息息相關(guān)，要嚴格把控安裝質(zhì)量，除塵器的濾袋全部安裝完畢后，在箱體凈室內(nèi)必須要做“熒光粉檢漏”，檢驗布袋安裝、結(jié)構(gòu)密封焊接投入使用的二次檢驗。

（2）正確且認真的安裝，嚴禁花板或濾袋內(nèi)部不妥善安裝而導(dǎo)致漏灰，嚴禁濾袋安裝時內(nèi)部未清掃造成二次污染。布袋袋口與花板口要可靠密封及固定、濾袋垂直懸空在花板下面、相鄰濾袋之間不相互碰撞、濾袋與框架配合正確。

4 技改效果

煉鐵廠1#高爐出鐵場布袋除塵器顆粒物超低排放技改后指標見表3、表4。

表3 新區(qū)煉鐵1#高爐出鐵場廢氣1#除塵器排氣筒廢氣檢測結(jié)果

表4 新區(qū)煉鐵1#高爐出鐵場廢氣2#除塵器排氣筒廢氣檢測結(jié)果

5 結(jié)語

（1）響應(yīng)國家綠色環(huán)保政策，企業(yè)清潔生產(chǎn)和降本增效要求的推動，為了實現(xiàn)布袋除塵器實現(xiàn)超低排放，在滿足關(guān)鍵參數(shù)的同時，關(guān)鍵參數(shù)還需做流場模擬分析，其中布袋花板中心距≥240 mm，噴吹管距花板高度需控制在230－295 mm之間，底部設(shè)計距灰斗口距離≥650 mm，濁室進口流速V ≤11 m/s，濾袋、花板、袋籠三者的公差配合≤±0.05 mm等技術(shù)參數(shù)的控制較為關(guān)鍵。

（2）項目技改后煙囪排口顆粒物排放≤5 mg/Nm3，取得了較好技術(shù)成果，最終實現(xiàn)了煉鐵廠1#高爐出鐵場布袋除塵的超低排放的目標。