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摘 要： 摘要：目前有色冶金行業干法收塵主要以布袋收塵器為主。介紹了低壓脈沖旋轉反吹布袋收塵器在煙塵條件惡劣的精礦干燥、回轉窯脫硫干燥收塵中的應用。生產應用對比得出，低壓脈沖旋轉反吹布袋收塵器具有占地
摘要：目前有色冶金行業干法收塵主要以布袋收塵器為主。介紹了低壓脈沖旋轉反吹布袋收塵器在煙塵條件惡劣的精礦干燥、回轉窯脫硫干燥收塵中的應用。生產應用對比得出，低壓脈沖旋轉反吹布袋收塵器具有占地小、運行維護量小、運行成本低、使用壽命長等優點。
關鍵詞：有色冶金;低壓脈沖反吹;收塵器;壽命
銅合成爐系統采用蒸汽干燥工藝對原料中的水分進行脫除[1]，由于蒸汽干燥尾氣具有含濕量大、親水物質多、粉塵濃度高且粒度低的特點，導致除塵器整體運行狀況較差，運行過程中表現出除塵效率低、故障維檢修頻次高、檢修工作量大且難度高等諸多問題[2]。
回轉窯是用重油噴射燃燒的熱源來完成精礦的脫水、脫硫等工藝過程，由于煙氣中含有少量的硫，加之生產過程頻繁開停車和調整給料量，導致煙氣溫度低，無法滿足電收塵器最低180℃的要求，電收塵器尾部長時間在露點溫度以下運行，導致系統殼體腐蝕加劇，電收塵器無法正常工作。
最終對兩個工況復雜的收塵系統進行改造，均采用低壓脈沖旋轉反吹袋式除塵技術。
1 設備運行狀況
1.1 蒸汽干燥系統袋式除塵器的運行狀況
銅合成爐干燥系統采用袋式除塵器，主要作用為收集蒸汽干燥機內物料隨筒體旋轉過程中揚起的精礦物 料，同 時 排 出 物 料 干 燥 過 程 中 產 生 的 水 蒸汽[3]。設計為 DMC-Ⅱ型 普 通 袋 式 除 塵 器，噴 吹 方式為“行噴”。即脈沖閥啟動一次，對一行12個濾袋進行清灰作業。該袋式除塵器在運行過程中，由于工藝控制和濾袋材料質量問題，出現過兩次濾袋著火事故，導致除塵器上蓋、殼體變形，運行狀況急劇惡化并導致含塵超標。主要問題表現在：1)噴吹管由于頻繁噴吹振動經常發生掉落，造成脈沖噴吹管中心與濾袋口中心偏離，濾袋容易吹破，見圖1。
2)部分花板腐蝕破裂，無法安裝布袋，造成對應氣室退出運行，除塵器過濾面積減小，阻力升高，見圖2。
3)倉頂上蓋板變形使除塵器漏風增加，載汽容易結露，粉塵會逐漸黏接在花板表面、凈氣室側板和其它濾袋中，造成濾袋堵塞。
4)噴吹系統氣源管與凈氣室連接段多處腐蝕嚴重，造成除塵 器 漏 風，另外脈沖噴吹管固定裝置變形、腐蝕嚴重，造成脈沖噴吹管脫落，無法實現正常噴吹，粉塵吸附在濾袋表面不容易反吹脫落，造成濾袋糊死，除塵器阻力升高。
5)噴吹管數量多，檢查布袋時視線受到阻擋，無法看清布袋內部情況，另外由于固定噴吹管螺栓及支架腐蝕，拆除、固定噴吹管困難，更換濾袋困難、維護量大，檢修時間長。
6)由于脈沖機構只能進行離線檢修的特點，無法實現正常生產中對布袋進行維護。
1.2 回轉窯精礦脫硫電收塵的運行狀況
回轉窯脫硫干燥主要處理高鎂鎳精礦，正常生產時，工藝要求其焙砂溫度為300～400 ℃，在此條件下，進 入 電 收 塵 器 的 煙 氣 溫 度 僅 能 達 到 140～160 ℃，無 法 滿 足 設 計 所 需 的 最 低 180 ℃ 的 要 求。同時，由于煙氣中含有少量的硫，加之生產過程頻繁開停車和調整給料量，導致煙氣溫度進一步降低，電收塵器尾部長時間在露點溫度以下運行，導致系統殼體腐蝕加劇，電收塵器無法正常工作。主要問題表現在：
1)煙氣溫度低，窯尾溫度僅為180～230 ℃，而進入電收塵器的煙氣溫度僅能達到140～160℃，無法滿足設計所需的最低180 ℃的要求。
2)油性物質與煙塵吸附，燃燒過程中產生黏結性較強的油性物質，加上油性物質對煙塵的吸附(見圖3)，使電收塵器的高壓絕緣裝置發生黏結、擊穿，檢修頻繁;極板、極線油性煙灰附著導致振打無法徹底清除，導致 電 收 塵 器 不 能 正 常 運 行，收 塵 效 率 低下，進而影響后續制酸系統，出現硫酸發黑、酸水含油等問題。
3)電收塵器腐蝕嚴重及結構件老化
電收塵器長時間在露點溫度以下運行，導致系統殼體腐蝕加劇，運行故障多，日常檢修時無法徹底解決。見圖4。
2 干燥除塵器設計改進
2.1 干燥除塵器設計思路
結構上，利用原來除塵器的殼體進行適當改造，拆除原來除塵器箱體內部的煙道。旋轉脈沖清灰技術采用大室結構，在濾袋束的前端設置有長2m、寬7.2m 的氣流分布+重力沉降室(慣 性 機 械 除 塵)，煙氣進入除塵器殼體后流速急劇降低，同時在與氣流分布板沖擊和擾流過程中，實現前端慣性機械除塵，可有效去除大顆粒粉塵，降低粉塵濃度，從而降低濾袋的過濾負荷。
2.2 干燥除塵器基本結構設計
除塵器采用外濾過濾方式，濾袋以同心圓狀吊掛在花板上，濾袋內有袋籠支撐。濾袋口中的彈簧漲圈是不銹鋼材質，在花板孔模具上沖壓加工成型。濾袋安裝后，在花板頂部和花板孔內邊形成雙層密封結構，確保 過 濾 室 和 凈 氣 室 之 間 的 嚴 密 隔 絕，見圖5。
2.3 干燥濾料的選擇
根據前期使 用 的 P84 和氟美斯兩種濾料的情況來看，均不能完全滿足現場使用條件，此次改造采用 PTFE纖維+PTFE基布+PTFE覆膜針刺氈濾料。PTFE覆膜濾料的主要性能參數見表1。
2.4 袋籠及花板的改進
1)袋籠
袋籠呈近似橢圓形狀，采用10mm×4mm 碳鋼縱筋線，所有的筋線都采用點焊連接，形成袋籠并去除毛刺，避免損傷布袋。袋籠經過浸油防腐處理，或采用表面高溫有機硅涂料處理，防止煙氣腐蝕。
2)花板
花板為大 型 孔 板 結 構，濾袋孔呈同心圓布置。花板由4個1/4扇形花板焊接組裝成整圓形構件，再進行花板的整體吊裝。現場花板安裝圖見圖6。
2.5 旋轉動態清灰系統的設計
將除塵器清灰系統改造為回轉 動 態 清 灰 模 式。旋轉風管由位于頂部的一個旋轉電動機驅動，轉速約為1r/min。旋轉風管連續不停地旋轉，使噴吹清灰臂轉動至不同的角度位置，按一定的間隔時間，對噴嘴下方的濾袋噴吹清灰。經過若干個循環的噴吹，即可完成對所有濾袋的反吹清灰。清灰機構下部如圖7所示。
2.6 電氣控制設計
1)自動檢測與自動控制根據工藝及控制邏輯要求，采用 PLC可編程控制器和上位 PC 機，實現對袋式除塵器系統的自動檢測及自動程序控制。
檢測和監視對象主要有：濾袋內外壓差及超高報警、清灰壓力、旋轉風管運行狀態、除塵器投運狀態、灰斗料位狀態、除塵器進出口煙溫及煙溫超標報警等。
控制對象主要有：清灰系統脈沖閥、清灰回轉機構等。
袋式除塵器 的 集 中 控 制，通 過 上 位 PC 機 的 人機操作界面實現。按照預先設定的操作方式，可實現袋式除塵器各系統的自動控制或一對一的手動控制。
3 回轉窯電收塵器設計改進
3.1 結構改造
1)如圖8，在原有回轉窯電除塵器殼體基礎上，保留進氣喇叭口分布板，使整體氣流得到有效的均勻分配，煙氣接觸到氣流分布板后實現慣性除塵作用，預先除去煙氣中的粗顆粒，同時也保證了煙氣進入濾袋束之前的流量合理分配，實現了合理的空氣流速場，避免了局部煙氣流速過快引起對局部濾袋過度磨損現象。
2)保留第1、第2電場作為氣流分布和重力沉降預除塵，第3、第4電場的空間改造為袋式除塵器的過濾室單元。
3)電 除 塵 器 的 立 柱 支 架、灰 斗 不 做 改 動 繼 續使用，殼體全部更 換;拆 除 電 除 塵 器 第3和 第4電場的頂蓋、電極板 及 高 壓 靜 電 設 備 等 附 屬 設 施;原頂部大梁改造為花板層大梁，出 氣 喇 叭 口 作 封 堵處理。
4)原有振打側殼體人孔門全部拆除，只在原有第3電場設計一個布袋檢查人孔，工作門設置為雙層結構以強化密封效果。
5)原除塵器頂梁上新建花板層，安裝濾袋組件和清灰系統;花板層上新建凈氣室及出氣喇叭口，出氣口與原系統的出氣煙道連通;除塵器現有的平臺和樓梯可繼續保留使用。
6)外保溫采用100mm 厚玻璃巖棉整體包裹，外部鋪設彩鋼板。
3.2 收塵器改造
為解決反吹清灰系統由多個單元組成的弊端，將清灰系統改造為一種回轉動態清灰裝置，該系統僅由一套噴吹組件及控制器構成。
1)在保證除塵器過濾面積滿足工藝要求的前提下，如圖9所示，將傳統的圓形濾袋及袋籠改型為橢圓形;同時將濾袋的排布形式由行列式改為同心圓圓周環布，以匹配旋轉噴吹臂的噴嘴布設。
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2)將除塵器的脈沖清灰壓縮空氣由輸氣管道輸送到位于除塵器頂部的氣罐中。儲氣罐上部安裝有一個大型脈沖隔膜閥，脈沖閥的出氣口與花板上方的豎直旋轉風管連通。如圖10所示，旋轉風管下部分支出3根組合清灰臂，各清灰臂上有數量不等的噴嘴，分別對準花板上濾袋孔分布的各同心圓。
3.3 材質選擇
為強化濾料性能，濾袋材質采用超細玻纖+P84混紡針刺氈，袋籠呈近似橢圓形狀，總長8050mm，三段設計，袋籠設計輕便堅固，結構合理結實，采用10mm×4mm 碳鋼縱筋線。
3.4 PLC低壓脈沖噴吹自動控制
1)新改造的布袋收塵器采用低壓脈沖自動控制技術。在除塵器運行過程中，濾袋內外的壓差隨著濾袋積灰的增多而增加，當壓差達到清灰設定值時，控制系統發出清灰指令，將儲氣罐中的氮氣噴入濾袋內完成 清 灰，直 至 濾 袋 內 外 壓 差 降 到 設 定 值[4]。最終，濾袋內外壓差始終保持在一個理想的設定值范圍內，除塵效率得到最優化控制;反吹氣源的升溫降壓控制，進一步改善了除塵器結露腐蝕，同時低壓大流量的反吹氣源控制，一方面可以保證除塵器阻力很低，另一方面可以在短時間內提供足夠的清灰氣量，有效地降低清灰頻率，延長清灰間隔時間，從而有效地延長濾袋的使用壽命。
2)操作上，在系統運行初期，布袋表面在系統設定650Pa的壓差下，布袋表面能附著10t左右的煙灰，用來保護布袋。
4 改造后除塵器的優點
1)采用旋轉動態清灰技術，僅需配置1只大型電磁脈沖閥，實現整機免維護。
2)大型脈 沖 閥 清 灰 壓 力 低(0.06～0.1 MPa)，清灰能力大，因此清灰的頻率很低。低壓大氣量的柔和清灰技術，可以有效延長濾袋的使用壽命。
3)凈氣室的進氣端墻設置有檢修門，平時對濾袋和清灰機構的檢查，通過檢修門運行人員可以非常方便地進入凈氣室。
凈氣室比較寬敞，方便取出和裝入布袋和袋籠。凈氣室設有照明裝置，可以隨時進行檢修維護。由于旋轉風管可以用手自由地轉動，維修人員能很方便地進入凈氣室內的任何部位，進行更換濾袋或檢查作業。而普通的管式行噴吹袋式除塵器，則需要先將濾袋頂部固定的清灰噴吹風管拆除，才能進行檢修工作，費時費力。
4)該袋籠分為上、中、下三節，相互間有簡單的彈簧片內鎖裝置，拆卸和組裝都很方便，袋籠上部帶有6mm 厚的碳鋼護環，無需使用工具，就能很方便地將過濾布袋的綁扣鎖在孔上，維護人員在孔板面上行走也不會造成對袋的損壞。袋籠的下部分接入1.2mm 厚的低碳鋼帽。
5)如果煙氣出現超高溫的情況，有可能燒壞濾袋。因此，必須對煙氣的超高溫采取非常積極的、行之有效的防范措施。煙氣溫度由裝設在除塵器進口 煙道上的熱電偶來檢測，然后將熱電偶的溫度信號傳送至 PLC，PLC 對溫度值進行邏輯判斷，同 時 發出相應報警或指令。為了有效避免煙氣溫度過高對濾袋造成傷害，在布袋倉四周安裝氮氣閥門并自動控制。當煙 氣 溫 度 超 過 設 定 值 時，PLC 發 出 指 令，打開氮氣閥門，使氮氣通入布袋倉，從而避免布袋溫度升高著火。
5 應用效果
1)低壓脈沖旋轉反吹袋式除塵技術在蒸汽干燥尾氣凈化除塵和回轉窯脫硫干燥尾氣除塵的應用，徹底根治了除塵器內部煙氣結露問題，除塵器本體及組件壽命提高，尤其干燥濾袋使用壽命由原來的8個月大幅提高至2年以上，因局部濾袋更換造成的停車頻次大幅減少，除塵器整體運行效率得到顯著提高。
2)解決了除塵器反吹清灰效果差、除塵效率低的 問 題，蒸汽干燥尾氣含塵濃度由原來的平均1137mg/m3降至平均65mg/m3(標準狀態，下同)，有價金屬得到有效回收。
3)回轉窯除塵器收塵效率由使用電收塵器時的87.82%提高至使用布袋的99.92%，改造后漏風率大幅度下降，由原先最高的25%下降至3%，保障了系統長 周 期 連 續 使 用，出 口 尾 氣 含 塵 濃 度 由 平 均635mg/m3降至平均28mg/m3;有效杜絕含油煙塵進入末端制酸系統，避免發生影響硫酸產品質量的事件。出口煙氣含塵濃度大幅度下降，減少了制酸系統處理酸泥的量，增加了冶煉回收率。
4)回轉窯電除塵器年耗電105萬元，改造后的回轉窯低壓脈沖旋轉反吹袋式除塵器年運行費用僅為45萬元，大大減少了運行成本。
6 結語
低壓脈沖旋轉反吹袋式除塵技術在相較工況最復雜的蒸汽干燥尾氣凈化除塵和回轉窯脫硫干燥尾氣除塵中的成功應用表明，它的低壓大氣量、檢修維護簡便、運行成本低的優勢可以在冶煉及其他行業更廣泛地應用。——論文作者：吝凱，張鵬，趙懷宇，董旭，盧英杰
參考文獻
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