周亮亮，楊衛(wèi)嚴

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西 南昌 330031）

1 引言

華東某冶煉廠是一家具有四十年歷史，專業(yè)處理含鉛廢料的生產企業(yè)。為滿足日益嚴峻的環(huán)保要求，該廠計劃新建一套節(jié)能、環(huán)保、自動化水平高的側吹爐系統(tǒng)處理含鉛廢料，同時加快推進冶煉煙氣的超低排放改造。

隨著國家提倡循環(huán)經濟和生態(tài)環(huán)境的保護，將含鉛廢料資源化不僅可以回收有價資源，而且保護了生態(tài)環(huán)境。目前含鉛廢料的處理主要是采用鼓風爐或反射爐工藝，存在氧化還原效率低，自動化程度不高，工人勞動強度大，環(huán)保不達標等問題，已屬于我國產業(yè)結構調整指導目錄（2011 年）淘汰類項目［1］。側吹爐工藝是一種處理含鉛廢料的新工藝，具有工藝流程短，生產效率高，綜合能耗低，環(huán)境友好等優(yōu)點。側吹爐系統(tǒng)產出的高溫含塵煙氣因含SO2、SO3和H2O 組分，煙氣的處理工藝需要考慮高溫含塵、露點高等因素。若采用電收塵器工藝，收塵器出口的煙氣含塵濃度較高，最高可達500 mg/Nm3，必須在電收塵器之后增設煙氣洗滌系統(tǒng)，否則難于滿足后續(xù)脫硫工段的處理要求。若采用高溫過濾收塵器工藝，可以保證收塵器出口煙氣含塵濃度在20 mg/Nm3以內，能夠滿足后續(xù)脫硫工段的處理要求。

文中分析了電收塵器和高溫過濾收塵器兩種煙氣處理工藝，并從工藝的可靠性、建設投資和技術經濟性等方面進行了比較，為相關冶煉煙氣處理工藝的選擇提供參考和借鑒。

2 側吹爐系統(tǒng)的煙氣狀況

采用側吹爐系統(tǒng)處理含鉛廢料，產出的高溫含塵煙氣進入余熱鍋爐冷卻降溫，余熱鍋爐出口煙氣的狀況如下：

煙氣量：38203 Nm3/h；

煙氣溫度：350℃；

煙氣中的含塵濃度：185.4 g/Nm3；

煙氣成分如表1 所示。

表1 煙氣成分

煙塵成分如表2 所示。

表2 煙塵成分

3 工藝流程及主要收塵原理

為滿足后續(xù)脫硫工段的處理要求，采用兩種工藝流程對側吹爐煙氣進行處理。處理后的尾氣滿足國標《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》GB 31574-2015 的要求，現有企業(yè)大氣污染物顆粒物濃度排放限值為30 mg/Nm3［2］。

3.1 電收塵器工藝流程

電收塵器煙氣處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 電收塵器煙氣處理工藝流程

從側吹爐余熱鍋爐出口排出的煙氣溫度350℃，含塵濃度185.4 g/Nm3，煙氣露點190℃的煙氣進入電收塵器凈化，收塵器出口煙氣含塵濃度在500 mg/Nm3以內，再由排風機送往煙氣洗滌系統(tǒng)進一步凈化，洗滌系統(tǒng)出口煙氣含塵濃度降到20 mg/Nm3以內，再進入脫硫系統(tǒng)處理，處理后的尾氣達標排放。

3.2 電收塵器主要收塵原理

該流程中的關鍵收塵設備是電收塵器，其工作原理是煙氣通過設備煙道時，對放電極施加一個高壓電流引發(fā)電暈放電并使塵粒帶電，當電量達到一定程度時，在電場力的作用下塵粒向收塵極移動，最后沉積在收塵極板上。定時擊打收塵極板，使具有一定厚度的煙塵在自重和振動的雙重作用下進入收塵器下方的灰斗中，從而達到清除煙氣中煙塵的目的。電收塵器能捕集細小的煙塵，設備阻力小、耐高溫、自動化程度較高。電收塵器的收塵效率受煙塵比電阻的影響很大，煙塵的比電阻與煙塵成分、煙氣溫度和成分有關。電收塵器捕集煙塵的最佳比電阻為104～1010 Ω.cm，氧化鉛煙塵在177℃的比電阻為1011 Ω.cm［3］，屬于高比電阻煙塵，比較難收集。

3.3 高溫過濾收塵器工藝流程

高溫過濾收塵器煙氣處理工藝流程如圖2 所示。

圖2 高溫過濾收塵器煙氣處理工藝流程

從側吹爐余熱鍋爐出口排出的煙氣溫度350℃，含塵濃度185.4 g/Nm3，煙氣露點190℃的煙氣進入高溫過濾收塵器凈化，收塵器出口煙氣含塵濃度降到20 mg/Nm3以內，再由排風機送往脫硫系統(tǒng)處理，處理后的尾氣達標排放。

3.4 高溫過濾收塵器主要收塵原理

高溫過濾收塵器是一種高效的煙氣凈化設備，與布袋收塵器的收塵原理相似，但又有所區(qū)別，主要區(qū)別在于濾芯的材質。該設備采用金屬間化合物多孔材料作為濾芯截留煙氣中的煙塵，煙塵過濾層形成后更加有利于煙塵的截留。由于煙塵濾餅的堆積造成煙氣流動阻力的逐漸增大，達到一定的壓降或是經過一定的預設定過濾時間后，就通過反向脈沖噴吹清除截留的煙塵，并因重力作用落入收塵器的灰斗中。金屬間化合物多孔材料是在真空或氫氣氣氛中燒結，形成燒結金屬粉末過濾介質，其結構孔隙率可達20%～40%［4］。金屬間化合物多孔材料具有金屬鍵和共價鍵的混鍵結構，具有良好的基體橋接能力，抗氧化性能好，耐酸、堿性能好，耐高溫，機械強度高，線膨脹系數低，可加工、可焊接、抗振性能好等特點。高溫過濾收塵器諸多的良好性能源于濾芯的特殊微孔結構，濾芯的金相結構如圖3 所示。

圖3 濾芯的金相結構

4 工藝設備參數及技術經濟對比

4.1 電收塵器工藝設備參數

（1）電收塵器設備參數。

技術規(guī)格：干式、臥式、單室，五電場 F=74 m2；

設備重量：350 t；

設備用電情況：380 V/ 340 kVA；

設備報價：520 萬元；

設備主要部件材質：殼體材質為不銹鋼S31603（022Cr17Ni12Mo2）； 放電極（管、刺）材質為不銹鋼S31603（022Cr17Ni12Mo2）；收塵極板材質為SPCC 冷軋鋼。

（2）高溫排風機設備參數。

技術規(guī)格：

Q=125000 m3/h，H=16100 kPa，T=300℃；

設備用電情況：10 kV/1000 kW；

設備報價：150 萬元；

設備主要部件材質：

S31603（022Cr17Ni12Mo2）。

（3）煙氣洗滌系統(tǒng)設備參數。

設備用電情況：380 V/ 46 kW；

設備報價：300 萬元；煙氣洗滌系統(tǒng)工作過程中需補充新水量約9.5 m3/h。需排出廢水量約3 m3/h，其中主要含5.7%的稀硫酸，以及從煙氣中洗下的煙塵，廢水中含固量約8 g/L。

我轉過頭看見托莉站在我身后，忽然有一種回到個性測試室的感覺，眼前浮現出四面環(huán)繞的鏡子、接到前額的插線，這本身就讓我產生一種想逃避的感覺，一見到托莉，這種感覺再次涌上心頭。沒想到會再見到她。

4.2 高溫過濾收塵器工藝設備參數

（1）高溫過濾收塵器設備參數。

技術參數：5 個室，F=1742 m2；

設備重量：50 t；

設備用電情況：470 kW /15 kW；

設備報價：590 萬元；

收塵器系統(tǒng)包括：開車預熱系統(tǒng)、反吹加熱系統(tǒng)、停車置換系統(tǒng)。公用工程開車時電耗：470 kW，正常運行時電耗：15 kW。壓縮空氣耗量：2.5 Nm3/min。

設備主要部件材質：殼體材質為不銹鋼S31603（022Cr17Ni12Mo2）；濾芯材質為金屬間化合物多孔材料，支撐體及密封件為不銹鋼S31603（022Cr17Ni12Mo2）。

（2）高溫排風機設備參數。

技術規(guī)格：

Q=115800 m3/h，H=6500 kPa，T=300℃；

設備用電情況：10 kV /400 kW；

設備報價：100 萬元；

設備主要部件材質：

S31603（022Cr17Ni12Mo2）。

4.3 電收塵器工藝技術經濟成本

（1）電收塵器。

維護費用：18 萬元/a；

電耗：340×330×24×0.75=202 萬元/a。

（2）高溫排風機。

電耗：1000×330×24×0.75=594 萬元/ a。

（3）煙氣洗滌系統(tǒng)。

電耗：46×330×24×0.75=27.3 萬元/ a；

水耗：9.5×330×24×2.73=20.5 萬元/ a；

廢水處理費：3×330×24×9=21.4 萬元/ a。

4.4 高溫過濾收塵器工藝技術經濟成本

（1）高溫過濾收塵器。

維護費用：77.4萬元/ a（按照濾芯4.5年折舊）；

電耗：開車及停車時：470×12×0.75=0.42萬元/ 次（開車時利用電加熱器對收塵器進行預熱，預熱時間12 h），按照每年停車2 次計 算：0.42×2=0.84 萬 元/ a。 正常運行 時15×330×24×0.75=8.9 萬元/ a（主要是反吹壓縮空氣加熱、脈沖閥、卸灰閥和控制系統(tǒng)耗電）；

壓縮空氣消耗費：

2.5×4.5×330×24×0.75=6.7 萬元/ a

（2）高溫排風機。

電耗：400×330×24×0.75=237.6 萬元/ a。

電收塵器工藝和高溫過濾收塵器工藝技術經濟對比如表3 所示。

通過對比分析，得出：

①高溫過濾收塵器工藝優(yōu)勢非常明顯。

②高溫過濾收塵器工藝主要設備投資比電收塵器工藝少280 萬元。

③高溫過濾收塵器工藝每年的技術經濟成本比電收塵器工藝少551.8 萬元。

表3 技術經濟對比

5 設備綜合性能的比較

從電收塵器和高溫過濾收塵器的綜合性能方面進行比較，高溫過濾收塵器具有收塵效率高，能耗低，可長期穩(wěn)定運行等優(yōu)點，詳細情況如表4 所示。

表4 電收塵器和高溫過濾收塵器綜合性能比較

6 結論

（1）通過對比，在利用側吹爐處理含鉛廢料的工藝中，高溫過濾收塵器比電收塵器更適合用于處理高溫、高塵、高含水的冶煉煙氣。

（2）從工藝的可靠性、設備投資和技術經濟成本等方面比較，高溫過濾收塵器具有很大的競爭優(yōu)勢。

（3）高溫過濾收塵器工藝屬于干法收塵，收塵過程中沒有新水補充，也沒有廢水產生。

雖然高溫過濾收塵器有諸多的優(yōu)點，但還是存在一定的問題，如濾芯材質在高溫條件下會出現隨溫度升高而迅速氧化、腐蝕導致強度下降的現象，因此在使用過程中有最高使用溫度的限制［6］。相信未來隨著濾芯材質的復合化發(fā)展，可以克服上述弊端，高溫過濾收塵器一定可以得到廣泛地應用。