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摘 要： 摘要：目前有色冶金行業(yè)干法收塵主要以布袋收塵器為主。介紹了低壓脈沖旋轉(zhuǎn)反吹布袋收塵器在煙塵條件惡劣的精礦干燥、回轉(zhuǎn)窯脫硫干燥收塵中的應(yīng)用。生產(chǎn)應(yīng)用對(duì)比得出，低壓脈沖旋轉(zhuǎn)反吹布袋收塵器具有占地
摘要：目前有色冶金行業(yè)干法收塵主要以布袋收塵器為主。介紹了低壓脈沖旋轉(zhuǎn)反吹布袋收塵器在煙塵條件惡劣的精礦干燥、回轉(zhuǎn)窯脫硫干燥收塵中的應(yīng)用。生產(chǎn)應(yīng)用對(duì)比得出，低壓脈沖旋轉(zhuǎn)反吹布袋收塵器具有占地小、運(yùn)行維護(hù)量小、運(yùn)行成本低、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：有色冶金;低壓脈沖反吹;收塵器;壽命
銅合成爐系統(tǒng)采用蒸汽干燥工藝對(duì)原料中的水分進(jìn)行脫除[1]，由于蒸汽干燥尾氣具有含濕量大、親水物質(zhì)多、粉塵濃度高且粒度低的特點(diǎn)，導(dǎo)致除塵器整體運(yùn)行狀況較差，運(yùn)行過(guò)程中表現(xiàn)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(wèn)題[2]。
回轉(zhuǎn)窯是用重油噴射燃燒的熱源來(lái)完成精礦的脫水、脫硫等工藝過(guò)程，由于煙氣中含有少量的硫，加之生產(chǎn)過(guò)程頻繁開(kāi)停車(chē)和調(diào)整給料量，導(dǎo)致煙氣溫度低，無(wú)法滿(mǎn)足電收塵器最低180℃的要求，電收塵器尾部長(zhǎng)時(shí)間在露點(diǎn)溫度以下運(yùn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)殼體腐蝕加劇，電收塵器無(wú)法正常工作。
最終對(duì)兩個(gè)工況復(fù)雜的收塵系統(tǒng)進(jìn)行改造，均采用低壓脈沖旋轉(zhuǎn)反吹袋式除塵技術(shù)。
1 設(shè)備運(yùn)行狀況
1.1 蒸汽干燥系統(tǒng)袋式除塵器的運(yùn)行狀況
銅合成爐干燥系統(tǒng)采用袋式除塵器，主要作用為收集蒸汽干燥機(jī)內(nèi)物料隨筒體旋轉(zhuǎn)過(guò)程中揚(yáng)起的精礦物 料，同 時(shí) 排 出 物 料 干 燥 過(guò) 程 中 產(chǎn) 生 的 水 蒸汽[3]。設(shè)計(jì)為 DMC-Ⅱ型 普 通 袋 式 除 塵 器，噴 吹 方式為“行噴”。即脈沖閥啟動(dòng)一次，對(duì)一行12個(gè)濾袋進(jìn)行清灰作業(yè)。該袋式除塵器在運(yùn)行過(guò)程中，由于工藝控制和濾袋材料質(zhì)量問(wèn)題，出現(xiàn)過(guò)兩次濾袋著火事故，導(dǎo)致除塵器上蓋、殼體變形，運(yùn)行狀況急劇惡化并導(dǎo)致含塵超標(biāo)。主要問(wèn)題表現(xiàn)在：1)噴吹管由于頻繁噴吹振動(dòng)經(jīng)常發(fā)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(jiàn)圖1。
2)部分花板腐蝕破裂，無(wú)法安裝布袋，造成對(duì)應(yīng)氣室退出運(yùn)行，除塵器過(guò)濾面積減小，阻力升高，見(jiàn)圖2。
3)倉(cāng)頂上蓋板變形使除塵器漏風(fēng)增加，載汽容易結(jié)露，粉塵會(huì)逐漸黏接在花板表面、凈氣室側(cè)板和其它濾袋中，造成濾袋堵塞。
4)噴吹系統(tǒng)氣源管與凈氣室連接段多處腐蝕嚴(yán)重，造成除塵 器 漏 風(fēng)，另外脈沖噴吹管固定裝置變形、腐蝕嚴(yán)重，造成脈沖噴吹管脫落，無(wú)法實(shí)現(xiàn)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(shù)量多，檢查布袋時(shí)視線(xiàn)受到阻擋，無(wú)法看清布袋內(nèi)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(hù)量大，檢修時(shí)間長(zhǎng)。
6)由于脈沖機(jī)構(gòu)只能進(jìn)行離線(xiàn)檢修的特點(diǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)中對(duì)布袋進(jìn)行維護(hù)。
1.2 回轉(zhuǎn)窯精礦脫硫電收塵的運(yùn)行狀況
回轉(zhuǎn)窯脫硫干燥主要處理高鎂鎳精礦，正常生產(chǎn)時(shí)，工藝要求其焙砂溫度為300～400 ℃，在此條件下，進(jìn) 入 電 收 塵 器 的 煙 氣 溫 度 僅 能 達(dá) 到 140～160 ℃，無(wú) 法 滿(mǎn) 足 設(shè) 計(jì) 所 需 的 最 低 180 ℃ 的 要 求。同時(shí)，由于煙氣中含有少量的硫，加之生產(chǎn)過(guò)程頻繁開(kāi)停車(chē)和調(diào)整給料量，導(dǎo)致煙氣溫度進(jìn)一步降低，電收塵器尾部長(zhǎng)時(shí)間在露點(diǎn)溫度以下運(yùn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)殼體腐蝕加劇，電收塵器無(wú)法正常工作。主要問(wèn)題表現(xiàn)在：
1)煙氣溫度低，窯尾溫度僅為180～230 ℃，而進(jìn)入電收塵器的煙氣溫度僅能達(dá)到140～160℃，無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)所需的最低180 ℃的要求。
2)油性物質(zhì)與煙塵吸附，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生黏結(jié)性較強(qiáng)的油性物質(zhì)，加上油性物質(zhì)對(duì)煙塵的吸附(見(jiàn)圖3)，使電收塵器的高壓絕緣裝置發(fā)生黏結(jié)、擊穿，檢修頻繁;極板、極線(xiàn)油性煙灰附著導(dǎo)致振打無(wú)法徹底清除，導(dǎo)致 電 收 塵 器 不 能 正 常 運(yùn) 行，收 塵 效 率 低下，進(jìn)而影響后續(xù)制酸系統(tǒng)，出現(xiàn)硫酸發(fā)黑、酸水含油等問(wèn)題。
3)電收塵器腐蝕嚴(yán)重及結(jié)構(gòu)件老化
電收塵器長(zhǎng)時(shí)間在露點(diǎn)溫度以下運(yùn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)殼體腐蝕加劇，運(yùn)行故障多，日常檢修時(shí)無(wú)法徹底解決。見(jiàn)圖4。
2 干燥除塵器設(shè)計(jì)改進(jìn)
2.1 干燥除塵器設(shè)計(jì)思路
結(jié)構(gòu)上，利用原來(lái)除塵器的殼體進(jìn)行適當(dāng)改造，拆除原來(lái)除塵器箱體內(nèi)部的煙道。旋轉(zhuǎn)脈沖清灰技術(shù)采用大室結(jié)構(gòu)，在濾袋束的前端設(shè)置有長(zhǎng)2m、寬7.2m 的氣流分布+重力沉降室(慣 性 機(jī) 械 除 塵)，煙氣進(jìn)入除塵器殼體后流速急劇降低，同時(shí)在與氣流分布板沖擊和擾流過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)前端慣性機(jī)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(guò)濾負(fù)荷。
2.2 干燥除塵器基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
除塵器采用外濾過(guò)濾方式，濾袋以同心圓狀吊掛在花板上，濾袋內(nèi)有袋籠支撐。濾袋口中的彈簧漲圈是不銹鋼材質(zhì)，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(nèi)邊形成雙層密封結(jié)構(gòu)，確保 過(guò) 濾 室 和 凈 氣 室 之 間 的 嚴(yán) 密 隔 絕，見(jiàn)圖5。
2.3 干燥濾料的選擇
根據(jù)前期使 用 的 P84 和氟美斯兩種濾料的情況來(lái)看，均不能完全滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)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(shù)見(jiàn)表1。
2.4 袋籠及花板的改進(jìn)
1)袋籠
袋籠呈近似橢圓形狀，采用10mm×4mm 碳鋼縱筋線(xiàn)，所有的筋線(xiàn)都采用點(diǎn)焊連接，形成袋籠并去除毛刺，避免損傷布袋。袋籠經(jīng)過(guò)浸油防腐處理，或采用表面高溫有機(jī)硅涂料處理，防止煙氣腐蝕。
2)花板
花板為大 型 孔 板 結(jié) 構(gòu)，濾袋孔呈同心圓布置。花板由4個(gè)1/4扇形花板焊接組裝成整圓形構(gòu)件，再進(jìn)行花板的整體吊裝。現(xiàn)場(chǎng)花板安裝圖見(jiàn)圖6。
2.5 旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)清灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
將除塵器清灰系統(tǒng)改造為回轉(zhuǎn) 動(dòng) 態(tài) 清 灰 模 式。旋轉(zhuǎn)風(fēng)管由位于頂部的一個(gè)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速約為1r/min。旋轉(zhuǎn)風(fēng)管連續(xù)不停地旋轉(zhuǎn)，使噴吹清灰臂轉(zhuǎn)動(dòng)至不同的角度位置，按一定的間隔時(shí)間，對(duì)噴嘴下方的濾袋噴吹清灰。經(jīng)過(guò)若干個(gè)循環(huán)的噴吹，即可完成對(duì)所有濾袋的反吹清灰。清灰機(jī)構(gòu)下部如圖7所示。
2.6 電氣控制設(shè)計(jì)
1)自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)控制根據(jù)工藝及控制邏輯要求，采用 PLC可編程控制器和上位 PC 機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)袋式除塵器系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)及自動(dòng)程序控制。
檢測(cè)和監(jiān)視對(duì)象主要有：濾袋內(nèi)外壓差及超高報(bào)警、清灰壓力、旋轉(zhuǎn)風(fēng)管運(yùn)行狀態(tài)、除塵器投運(yùn)狀態(tài)、灰斗料位狀態(tài)、除塵器進(jìn)出口煙溫及煙溫超標(biāo)報(bào)警等。
控制對(duì)象主要有：清灰系統(tǒng)脈沖閥、清灰回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等。
袋式除塵器 的 集 中 控 制，通 過(guò) 上 位 PC 機(jī) 的 人機(jī)操作界面實(shí)現(xiàn)。按照預(yù)先設(shè)定的操作方式，可實(shí)現(xiàn)袋式除塵器各系統(tǒng)的自動(dòng)控制或一對(duì)一的手動(dòng)控制。
3 回轉(zhuǎn)窯電收塵器設(shè)計(jì)改進(jìn)
3.1 結(jié)構(gòu)改造
1)如圖8，在原有回轉(zhuǎn)窯電除塵器殼體基礎(chǔ)上，保留進(jìn)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(shí)現(xiàn)慣性除塵作用，預(yù)先除去煙氣中的粗顆粒，同時(shí)也保證了煙氣進(jìn)入濾袋束之前的流量合理分配，實(shí)現(xiàn)了合理的空氣流速場(chǎng)，避免了局部煙氣流速過(guò)快引起對(duì)局部濾袋過(guò)度磨損現(xiàn)象。
2)保留第1、第2電場(chǎng)作為氣流分布和重力沉降預(yù)除塵，第3、第4電場(chǎng)的空間改造為袋式除塵器的過(guò)濾室單元。
3)電 除 塵 器 的 立 柱 支 架、灰 斗 不 做 改 動(dòng) 繼 續(xù)使用，殼體全部更 換;拆 除 電 除 塵 器 第3和 第4電場(chǎng)的頂蓋、電極板 及 高 壓 靜 電 設(shè) 備 等 附 屬 設(shè) 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(cè)殼體人孔門(mén)全部拆除，只在原有第3電場(chǎng)設(shè)計(jì)一個(gè)布袋檢查人孔，工作門(mén)設(shè)置為雙層結(jié)構(gòu)以強(qiáng)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(tǒng);花板層上新建凈氣室及出氣喇叭口，出氣口與原系統(tǒng)的出氣煙道連通;除塵器現(xiàn)有的平臺(tái)和樓梯可繼續(xù)保留使用。
6)外保溫采用100mm 厚玻璃巖棉整體包裹，外部鋪設(shè)彩鋼板。
3.2 收塵器改造
為解決反吹清灰系統(tǒng)由多個(gè)單元組成的弊端，將清灰系統(tǒng)改造為一種回轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)清灰裝置，該系統(tǒng)僅由一套噴吹組件及控制器構(gòu)成。
1)在保證除塵器過(guò)濾面積滿(mǎn)足工藝要求的前提下，如圖9所示，將傳統(tǒng)的圓形濾袋及袋籠改型為橢圓形;同時(shí)將濾袋的排布形式由行列式改為同心圓圓周環(huán)布，以匹配旋轉(zhuǎn)噴吹臂的噴嘴布設(shè)。
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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(chǔ)氣罐上部安裝有一個(gè)大型脈沖隔膜閥，脈沖閥的出氣口與花板上方的豎直旋轉(zhuǎn)風(fēng)管連通。如圖10所示，旋轉(zhuǎn)風(fēng)管下部分支出3根組合清灰臂，各清灰臂上有數(shù)量不等的噴嘴，分別對(duì)準(zhǔn)花板上濾袋孔分布的各同心圓。
3.3 材質(zhì)選擇
為強(qiáng)化濾料性能，濾袋材質(zhì)采用超細(xì)玻纖+P84混紡針刺氈，袋籠呈近似橢圓形狀，總長(zhǎng)8050mm，三段設(shè)計(jì)，袋籠設(shè)計(jì)輕便堅(jiān)固，結(jié)構(gòu)合理結(jié)實(shí)，采用10mm×4mm 碳鋼縱筋線(xiàn)。
3.4 PLC低壓脈沖噴吹自動(dòng)控制
1)新改造的布袋收塵器采用低壓脈沖自動(dòng)控制技術(shù)。在除塵器運(yùn)行過(guò)程中，濾袋內(nèi)外的壓差隨著濾袋積灰的增多而增加，當(dāng)壓差達(dá)到清灰設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出清灰指令，將儲(chǔ)氣罐中的氮?dú)鈬娙霝V袋內(nèi)完成 清 灰，直 至 濾 袋 內(nèi) 外 壓 差 降 到 設(shè) 定 值[4]。最終，濾袋內(nèi)外壓差始終保持在一個(gè)理想的設(shè)定值范圍內(nèi)，除塵效率得到最優(yōu)化控制;反吹氣源的升溫降壓控制，進(jìn)一步改善了除塵器結(jié)露腐蝕，同時(shí)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(shí)間內(nèi)提供足夠的清灰氣量，有效地降低清灰頻率，延長(zhǎng)清灰間隔時(shí)間，從而有效地延長(zhǎng)濾袋的使用壽命。
2)操作上，在系統(tǒng)運(yùn)行初期，布袋表面在系統(tǒng)設(shè)定650Pa的壓差下，布袋表面能附著10t左右的煙灰，用來(lái)保護(hù)布袋。
4 改造后除塵器的優(yōu)點(diǎn)
1)采用旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)清灰技術(shù)，僅需配置1只大型電磁脈沖閥，實(shí)現(xiàn)整機(jī)免維護(hù)。
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(shù)，可以有效延長(zhǎng)濾袋的使用壽命。
3)凈氣室的進(jìn)氣端墻設(shè)置有檢修門(mén)，平時(shí)對(duì)濾袋和清灰機(jī)構(gòu)的檢查，通過(guò)檢修門(mén)運(yùn)行人員可以非常方便地進(jìn)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(shè)有照明裝置，可以隨時(shí)進(jìn)行檢修維護(hù)。由于旋轉(zhuǎn)風(fēng)管可以用手自由地轉(zhuǎn)動(dòng)，維修人員能很方便地進(jìn)入凈氣室內(nèi)的任何部位，進(jìn)行更換濾袋或檢查作業(yè)。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(fēng)管拆除，才能進(jìn)行檢修工作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
4)該袋籠分為上、中、下三節(jié)，相互間有簡(jiǎn)單的彈簧片內(nèi)鎖裝置，拆卸和組裝都很方便，袋籠上部帶有6mm 厚的碳鋼護(hù)環(huán)，無(wú)需使用工具，就能很方便地將過(guò)濾布袋的綁扣鎖在孔上，維護(hù)人員在孔板面上行走也不會(huì)造成對(duì)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(xiàn)超高溫的情況，有可能燒壞濾袋。因此，必須對(duì)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(shè)在除塵器進(jìn)口 煙道上的熱電偶來(lái)檢測(cè)，然后將熱電偶的溫度信號(hào)傳送至 PLC，PLC 對(duì)溫度值進(jìn)行邏輯判斷，同 時(shí) 發(fā)出相應(yīng)報(bào)警或指令。為了有效避免煙氣溫度過(guò)高對(duì)濾袋造成傷害，在布袋倉(cāng)四周安裝氮?dú)忾y門(mén)并自動(dòng)控制。當(dāng)煙 氣 溫 度 超 過(guò) 設(shè) 定 值 時(shí)，PLC 發(fā) 出 指 令，打開(kāi)氮?dú)忾y門(mén)，使氮?dú)馔ㄈ氩即鼈}(cāng)，從而避免布袋溫度升高著火。
5 應(yīng)用效果
1)低壓脈沖旋轉(zhuǎn)反吹袋式除塵技術(shù)在蒸汽干燥尾氣凈化除塵和回轉(zhuǎn)窯脫硫干燥尾氣除塵的應(yīng)用，徹底根治了除塵器內(nèi)部煙氣結(jié)露問(wèn)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(lái)的8個(gè)月大幅提高至2年以上，因局部濾袋更換造成的停車(chē)頻次大幅減少，除塵器整體運(yùn)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(wèn) 題，蒸汽干燥尾氣含塵濃度由原來(lái)的平均1137mg/m3降至平均65mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，下同)，有價(jià)金屬得到有效回收。
3)回轉(zhuǎn)窯除塵器收塵效率由使用電收塵器時(shí)的87.82%提高至使用布袋的99.92%，改造后漏風(fēng)率大幅度下降，由原先最高的25%下降至3%，保障了系統(tǒng)長(zhǎng) 周 期 連 續(xù) 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(jìn)入末端制酸系統(tǒng)，避免發(fā)生影響硫酸產(chǎn)品質(zhì)量的事件。出口煙氣含塵濃度大幅度下降，減少了制酸系統(tǒng)處理酸泥的量，增加了冶煉回收率。
4)回轉(zhuǎn)窯電除塵器年耗電105萬(wàn)元，改造后的回轉(zhuǎn)窯低壓脈沖旋轉(zhuǎn)反吹袋式除塵器年運(yùn)行費(fèi)用僅為45萬(wàn)元，大大減少了運(yùn)行成本。
6 結(jié)語(yǔ)
低壓脈沖旋轉(zhuǎn)反吹袋式除塵技術(shù)在相較工況最復(fù)雜的蒸汽干燥尾氣凈化除塵和回轉(zhuǎn)窯脫硫干燥尾氣除塵中的成功應(yīng)用表明，它的低壓大氣量、檢修維護(hù)簡(jiǎn)便、運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)可以在冶煉及其他行業(yè)更廣泛地應(yīng)用。——論文作者：吝凱，張鵬，趙懷宇，董旭，盧英杰
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