羅靜，章曉強(qiáng)，呂正華

(1.中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038；2.浙江藍(lán)天除塵設(shè)備有限公司，浙江嘉興 314000）

隨著城市進(jìn)程和工業(yè)化進(jìn)程的不斷增加，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視程度也越來(lái)越高。2012年9月27日，由環(huán)境保護(hù)部、發(fā)展改革委、財(cái)政部制發(fā)印《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》獲國(guó)務(wù)院批復(fù)。目前很多省份都相繼印發(fā)了關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告，其中要求各重點(diǎn)城市的新建企業(yè)和現(xiàn)有企業(yè)在規(guī)定期限內(nèi)要執(zhí)行二氧化硫、氮氧化物、顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)物特別排放限值。其中，銅冶煉行業(yè)企業(yè)執(zhí)行《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（2013版）》（GB 25467—2010），即顆粒物排放濃度限值為10 mg/m3[1]。

袋式過(guò)濾收塵是目前減少顆粒物排放的最有效技術(shù)，特別是對(duì)PM2.5微細(xì)顆粒物的捕集具有高效、穩(wěn)定的突出優(yōu)點(diǎn)，但超低排放對(duì)袋式除塵器的技術(shù)提出了更加嚴(yán)苛的要求。本文擬介紹在銅冶煉行業(yè)中采用兩級(jí)袋式除塵器處理冰銅磨煙氣使其實(shí)現(xiàn)超低排放（5 mg/m3）的技術(shù)要點(diǎn)。

1 冰銅磨煙氣處理工藝

在銅閃速熔煉爐內(nèi)反應(yīng)生成的銅品位為70%的冰銅經(jīng)溜槽進(jìn)入冰銅風(fēng)淬裝置進(jìn)行?；；蟮谋~含水率在4%～6%。將其送進(jìn)銅锍倉(cāng)儲(chǔ)存再送入冰銅磨制粉。冰銅干燥采用熱風(fēng)干燥工藝；濕冰銅先經(jīng)冰銅磨干燥和研磨，然后通過(guò)熱煙氣輸送到冰銅磨頂部的分級(jí)器，最終得到粒度-200目＞80%、含水率＜0.2%的冰銅粉。干燥后的冰銅粉靠熱煙氣帶出，采用負(fù)壓輸送方式輸送至袋式除塵器，實(shí)現(xiàn)冰銅粉和煙氣分離。冰銅粉進(jìn)入爐頂冰銅倉(cāng)，凈化的煙氣在排風(fēng)機(jī)之后分成兩股，一部分煙氣從排氣筒排放于大氣中，另一部分煙氣則返回?zé)犸L(fēng)爐，混合加熱后進(jìn)入磨機(jī)循環(huán)使用，以減少冰銅磨的能源消耗。冰銅磨煙氣主要參數(shù)見(jiàn)表1。煙氣中冰銅粉的物化特性見(jiàn)表2。銅锍磨礦粉塵主要污染物成分見(jiàn)表3。

表1 冰銅磨煙氣主要參數(shù)

表2 某新建銅冶煉廠冰銅粉的物化特性

表3 銅锍磨礦粉塵主要污染物成分%

現(xiàn)有銅冶煉企業(yè)的冰銅干燥煙氣都是單臺(tái)袋式除塵器收塵后直接排放很難保證尾氣中塵含量達(dá)到超低排放的要求。另外，由于原始煙氣中粉塵含量高，運(yùn)行時(shí)設(shè)備負(fù)荷大，運(yùn)行工況惡劣，損壞快，需要經(jīng)常停車(chē)更換濾袋，對(duì)主生產(chǎn)系統(tǒng)的影響較大。

以山東祥光銅業(yè)為例，該廠銅精礦干燥和冰銅干燥煙氣原處理系統(tǒng)都是單級(jí)袋式除塵器后排放。從2015年起，該廠經(jīng)過(guò)3年的時(shí)間對(duì)煙氣系統(tǒng)進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)和工藝升級(jí)改造。具體措施為：在銅精礦蒸汽干燥和冰銅干燥的單級(jí)袋式除塵器后面各增加1臺(tái)過(guò)濾精度更高的二級(jí)袋式除塵器，同時(shí)增加1臺(tái)排風(fēng)機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行壓力補(bǔ)償。經(jīng)過(guò)工藝升級(jí)改造，截至2018年9月，該廠冶金各工序的煙氣全面實(shí)現(xiàn)了超低排放，尾氣中含塵質(zhì)量濃度穩(wěn)定控制在10 mg/m3以下[2]。基于此成功經(jīng)驗(yàn)，某新建銅冶煉廠在進(jìn)行冰銅干燥煙氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為了確保滿足超低排放的要求，在一級(jí)袋式除塵器后面增加了1臺(tái)二級(jí)袋式除塵器。由于二級(jí)袋式除塵器的把關(guān)，對(duì)一級(jí)袋式除塵器除塵效率的要求大幅降低，也相應(yīng)地降低了一級(jí)袋式除塵器的檢修頻率，提高了主生產(chǎn)系統(tǒng)的作業(yè)率。

由于吹煉主廠房的寬度通常為32 m，安裝場(chǎng)地和施工場(chǎng)制約性和局限性很大，不能將兩級(jí)袋式除塵器一起配置在吹煉廠房上，故將一級(jí)袋式除塵器配置在閃速吹煉爐的上方。一級(jí)袋式除塵器收集的大量干冰銅粉通過(guò)埋刮板輸送機(jī)進(jìn)入吹煉爐頂冰銅倉(cāng)，作為閃速吹煉爐的原料。二級(jí)袋式除塵器配置在地面上，收集的少量干冰銅粉通過(guò)氣力輸送裝置輸送到冰銅磨出口管，隨熱煙氣進(jìn)入一級(jí)袋式除塵器再次收集。

冰銅干燥煙氣超低排放工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 冰銅干燥煙氣超低排放工藝流程

2 袋式除塵器實(shí)現(xiàn)超低排放的關(guān)鍵技術(shù)

為確保超低排放達(dá)標(biāo)，袋式除塵器的過(guò)濾風(fēng)速、濾袋材質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵因素。下文對(duì)上述新建銅冶煉廠冰銅干燥煙氣處理系統(tǒng)采用兩級(jí)袋式除塵器處理冰銅磨煙氣的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1 合適的過(guò)濾風(fēng)速

為實(shí)現(xiàn)超低排放，單級(jí)除塵器過(guò)濾風(fēng)速控制在0.4 m/min以內(nèi)為宜。雙級(jí)除塵器的一級(jí)過(guò)濾風(fēng)速控制在0.8 m/min左右為宜；二級(jí)過(guò)濾風(fēng)速控制在0.7 m/min左右為宜。但是由于每個(gè)項(xiàng)目的工況和粉塵的粒徑都不同，因此使用單級(jí)除塵器存在一定的超排風(fēng)險(xiǎn)，一旦除塵器破袋就會(huì)排放超標(biāo)。采用兩級(jí)除塵器屬于采取了雙保險(xiǎn)措施，當(dāng)一級(jí)除塵器出現(xiàn)排放濃度超出設(shè)計(jì)值的情況時(shí)，二級(jí)除塵器能保證排放濃度達(dá)標(biāo)。而且，相比單級(jí)除塵器控制排放，采用兩級(jí)除塵器的運(yùn)行維護(hù)成本較小。

2.2 適合的過(guò)濾材料

濾袋是袋式除塵器的實(shí)現(xiàn)超低排放的核心要素，其成本占袋式除塵器成本相當(dāng)大的比重。PTFE+PTFE覆膜濾袋的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)了濾料的表面過(guò)濾。煙塵被隔離在濾袋的外表面，煙氣穿過(guò)PTFE膜上的多微孔后再經(jīng)過(guò)濾材，有效提高了過(guò)濾效果。PTFE材質(zhì)本身具有光滑、憎水性等優(yōu)點(diǎn)，煙塵不宜吸附，剝離清灰效果好，而且耐高溫、耐酸堿。所以，采用覆膜濾袋的除塵器在使用過(guò)程中差壓、排放濃度均相對(duì)穩(wěn)定。

要實(shí)現(xiàn)超低排放對(duì)濾袋的制作工藝也有特殊要求，濾袋的加工工藝采用3針縫合，縫合處均采用涂膠技術(shù)處理。避免粉塵從縫合的縫隙處穿透。濾袋的規(guī)格選用Φ160 mm×5 000 mm的規(guī)格，相比常規(guī)濾袋縮短1 000 mm，從而減少了6 m濾袋在使用中袋底不宜清灰的現(xiàn)象。

2.3 袋籠的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

袋籠框架的豎筋數(shù)由常規(guī)的12筋增加到16筋。橫筋設(shè)計(jì)200 mm一個(gè)間隔。袋籠的焊接均采用電阻焊工藝，焊接點(diǎn)表面光滑無(wú)毛刺，減少了與濾袋的摩擦。袋籠防腐處理采用有機(jī)硅靜電噴涂技術(shù)。袋籠的設(shè)計(jì)與制作工藝均以保護(hù)濾袋為目的，減少破袋因素，避免破袋后煙塵穿透濾袋。濾籠上部帶有保護(hù)裝置（文丘里），在相同噴吹壓力下，有文丘里的袋籠大大提高了脈沖噴吹強(qiáng)度與清灰效果。

2.4 花板的加工質(zhì)量

花板是用來(lái)固定濾袋的支撐板，是袋式除塵器的關(guān)鍵部件。它的加工質(zhì)量直接影響到濾袋的壽命、粉塵排放指標(biāo)?；ò逅械目撞捎眉す馇懈疃?，以減小孔徑誤差，以及孔橫向和縱向的誤差。

2.5 結(jié)構(gòu)焊縫的要求

袋式除塵器的風(fēng)道斜板和花板是隔斷煙塵的關(guān)鍵部位。風(fēng)道斜板與花板是現(xiàn)場(chǎng)組裝，拼接焊縫要求滿焊，不得有漏風(fēng)現(xiàn)象出現(xiàn)。安裝時(shí)要求做煤油滲透試驗(yàn)。袋式除塵器聯(lián)動(dòng)試車(chē)后做熒光粉檢測(cè)，且宜在夜間進(jìn)行風(fēng)道、花板、布袋等關(guān)鍵部位的檢測(cè)。

2.6 煙氣的平流層

除塵器的中箱體設(shè)有平流層，平流層能起到塵降、風(fēng)量均化、減小灰斗上方（濾袋底部）渦流的作用。濾袋底破損經(jīng)常是由于濾袋的晃動(dòng)，袋底相互摩擦所致。因此，在花板與濾袋的設(shè)計(jì)中通過(guò)增大花板孔距和縮短濾袋長(zhǎng)度以減少該問(wèn)題的出現(xiàn)；同時(shí)設(shè)計(jì)合理高度的除塵器平流層，使渦流在平流層中散掉，減小濾袋底部的晃動(dòng)，均化每個(gè)濾袋的煙氣。

2.7 灰斗的結(jié)構(gòu)形式

除塵器灰斗結(jié)構(gòu)為一室一斗形式，保證安息角≥65°，采用錐形進(jìn)風(fēng)形式，根據(jù)灰斗的大小形狀尺寸設(shè)計(jì)階梯導(dǎo)流板，可以減小甚至去除袋底的橫向作用力，減少大顆料物對(duì)濾袋的沖擊，確保濾袋工作平穩(wěn)。

2.8 智能控制系統(tǒng)的運(yùn)用

一級(jí)除塵器和二級(jí)除塵器均采用定阻、定時(shí)清灰控制。定阻清灰的原理是根據(jù)差壓定值，實(shí)現(xiàn)循環(huán)間隔時(shí)間由差壓控制；定時(shí)清灰則需要在實(shí)際工作中根據(jù)工況磨合調(diào)整。定阻清灰的運(yùn)用前提是基于定時(shí)清灰的成熟控制。在采用定時(shí)清灰的模式下，循環(huán)周期結(jié)束，第一室提升閥關(guān)閉后開(kāi)始清灰，此時(shí)差壓為800 Pa（最大差壓值）。直至最后一室清灰完畢，循環(huán)周期剛開(kāi)始，此時(shí)差壓為700 Pa（最小差壓值）。除塵器設(shè)計(jì)阻力為1 500 Pa，設(shè)置定阻清灰差壓值上限為800 Pa，下限為700 Pa。采用定阻清灰時(shí)，當(dāng)循環(huán)間隔期間差壓達(dá)到800 Pa時(shí)，清灰系統(tǒng)開(kāi)啟。當(dāng)一個(gè)或幾個(gè)周期清灰完畢，差壓降到700 Pa時(shí)，清灰系統(tǒng)關(guān)閉。差壓設(shè)定值可根據(jù)實(shí)際工況在觸摸屏上進(jìn)行調(diào)整。定阻清灰優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需人工調(diào)整循環(huán)周期時(shí)間，使除塵器保持在一個(gè)合理的差壓值，從而達(dá)到穩(wěn)定的排放濃度；同時(shí)可以避開(kāi)系統(tǒng)工藝對(duì)除塵器排放濃度的影響。

3 兩級(jí)除塵器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

該新建銅冶煉廠采用單級(jí)除塵器和兩級(jí)除塵器相關(guān)參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 某新建銅冶煉廠單級(jí)除塵器和兩級(jí)除塵器對(duì)比

從表4可以看出，單級(jí)除塵器單排室數(shù)達(dá)28個(gè)，長(zhǎng)度超43 m，不利于每個(gè)室的風(fēng)量分配，導(dǎo)致除塵器進(jìn)風(fēng)口室的工況與除塵器出風(fēng)口室的工況相差較大。如增加每個(gè)室的面積、減少室數(shù)，則不利于清灰效果。

兩級(jí)除塵器較單級(jí)除塵器的風(fēng)量分配更為均化，配置較靈活，最合理的設(shè)計(jì)是兩級(jí)相同型號(hào)的除塵器串聯(lián)使用。但由于一級(jí)除塵器配置在廠房頂部，場(chǎng)地受限，因此一級(jí)除塵器總長(zhǎng)度要控制在25 m以下，且過(guò)濾面積和風(fēng)速受限制；二級(jí)除塵器配置在廠房外地面上，可采用低風(fēng)速、增大過(guò)濾面積的方式，確保超細(xì)顆粒物的有效收集。

在運(yùn)行維護(hù)上，二級(jí)除塵更省心省力。以破袋后的檢查為例，單級(jí)除塵一旦破袋，排放濃度就會(huì)超標(biāo)，屆時(shí)須排查28個(gè)室，工作量較大。兩級(jí)除塵的一級(jí)除塵雖然較單級(jí)除塵破袋概率高，但一級(jí)除塵破袋后，仍舊有二級(jí)除塵可以保障超低排放。所以，兩級(jí)除塵檢修避免了單級(jí)除塵檢修的被動(dòng)性。

兩級(jí)除塵的缺點(diǎn)：1)投資大。單級(jí)和兩級(jí)除塵的面積相同時(shí)，兩級(jí)除塵的造價(jià)高于單級(jí)。2)風(fēng)量和風(fēng)壓的設(shè)計(jì)也需要考慮二級(jí)除塵的漏風(fēng)率和阻力，因此風(fēng)機(jī)的選型需要加大。

4 結(jié)論

綜上所述，袋式除塵器在實(shí)現(xiàn)超低排放上有著很大的優(yōu)勢(shì)。在大風(fēng)量工況下，兩級(jí)除塵風(fēng)量分配均勻，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，排放濃度有著更好的保障，且兩級(jí)除塵的運(yùn)行維護(hù)更省心省力，更能滿足超低排放對(duì)袋式除塵器工藝技術(shù)的要求。 隨著大氣污染防治工作的持續(xù)推進(jìn)，滿足綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式下對(duì)大氣污染物特別排放限值的要求，兩級(jí)除塵將是未來(lái)冶煉煙氣實(shí)現(xiàn)超低排放的發(fā)展趨勢(shì)。