摘要:本文以低壓長袋脈沖除塵器的應(yīng)用實(shí)例為基礎(chǔ)，闡述了該除塵器在有色金屬冶金爐煙塵治理中的應(yīng)用情況。分析總結(jié)了低壓長袋脈沖除塵器的使用經(jīng)驗(yàn)和特點(diǎn)，羅列遇到復(fù)雜工況時(shí)采取的不同措施。文中還對有色金屬冶金爐的除塵系統(tǒng)工藝流程等進(jìn)行了論述。

1.前言:
    近幾年來，我國環(huán)保煙塵治理工藝出現(xiàn)重大改進(jìn)，百花齊放。有色金屬工業(yè)煙塵的治理更是群芳斗艷，出現(xiàn)良芬不齊的格局。隨著<大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)修訂版>出臺(tái)，對煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)也提高了一個(gè)臺(tái)階，面對有色金屬煙塵的高溫度、高濃度、高濕度、高赫度—“四高產(chǎn)物”。袋式除塵器鶴立雞群，成為當(dāng)前有色金屬工業(yè)煙塵治理的主流環(huán)保設(shè)備是毋庸置疑的。筆者經(jīng)歷了鋅、鋁、銅、鎂、鎳、鑰、銻、鉛、錫等有色金屬工業(yè)煙塵治理設(shè)備的改造或重建，走過了多年的風(fēng)雨人潮，面對紊亂、冗雜的惡劣工況，總結(jié)了一縷瑣碎、辛酸的經(jīng)驗(yàn)愿與同仁一同探討。因此，本文將以有色金屬（鋅）工業(yè)煙塵治理除塵設(shè)備的應(yīng)用為基礎(chǔ)，闡述該除塵設(shè)備在有色金屬工業(yè)煙塵治理中的應(yīng)用情況。分析總結(jié)袋式脈沖除塵設(shè)備的使用經(jīng)驗(yàn)和特點(diǎn)，羅列遇到復(fù)雜工況時(shí)采取的不同措施。僅供同仁參考。

2.有色金屬的現(xiàn)狀:
    改革開放以來，我國有色金屬工業(yè)持續(xù)、快速、穩(wěn)定發(fā)展，2002年10大常見有色金屬總產(chǎn)量達(dá)到1000萬噸，位居世界_，主要有色金屬產(chǎn)量和占_產(chǎn)量的比例見表1。目前，我國有色金屬工業(yè)總體具備較強(qiáng)實(shí)力，電解鋁年產(chǎn)能力達(dá)到550萬噸;礦銅冶煉年生產(chǎn)能力_過130萬噸;礦產(chǎn)鋅鉛的冶金能力均居世界_位;錫、銻、鎂等金屬占_一半以上的份額。

表1  2002年主要有色金屬產(chǎn)量和占_產(chǎn)_的比列 
┌───┬───┬───┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐
│      │鋁    │銅    │鉛  │鋅  │鎂  │銻  │錫  │鎳  │
├───┼───┼───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤
│產(chǎn)量  │436   │巧8   │129 │211 │23  │12  │7   │5   │
│萬噸陣│      │      │    │    │    │    │    │    │
├───┼───┼───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤
│占_│16.8% │10.5% │202%│224%│50% │90% │28% │51% │
│產(chǎn)量  │      │      │    │    │    │    │    │    │
└───┴───┴───┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘

 

3.有色金屬工業(yè)煙塵特點(diǎn)分析及除塵措施：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    3.1煙氣量的確定。有色冶金鋁的種類繁多，_是同一類有色金屬爐也因結(jié)構(gòu)的差異而影響實(shí)際煙氣量，例如冶煉爐的漏風(fēng)系數(shù)、冶煉爐的工作制度等都會(huì)改變其實(shí)際煙氣量。甚至，差之毫厘，謬之千里。
    3.2煙氣溫度的調(diào)節(jié)。有色金屬爐出口煙氣溫度高的達(dá)1200 °C，低的_80~100°C。為適應(yīng)收塵設(shè)備的要求，高溫?zé)煔鈅進(jìn)行冷卻（有風(fēng)冷、水冷等），低溫要考慮露點(diǎn)問題，必要時(shí)還要采用保溫、加熱或調(diào)人熱風(fēng)的方法，以_煙氣不結(jié)露，防止除塵設(shè)備腐蝕或煙塵粘結(jié)（特別是袋式除塵器布袋粘結(jié)增阻和電除塵器_板粘結(jié)癱瘓）。
    3.3煙塵粒徑的危害。煙塵粒徑是選用收塵流程、確定收塵設(shè)備的基礎(chǔ)條件。有色冶煉的煙塵粒徑分布不均勻，機(jī)械塵一般大于10hm，有的甚至小于0.01um。_細(xì)煙塵給收塵凈化帶來了較大困難，對人體的傷害嚴(yán)重。不管是除塵效率高的布袋除塵器、電除塵器，還是淘汰的水浴除塵都不易操作。
    3.4粉塵微型結(jié)構(gòu)。機(jī)械塵一般為不規(guī)則多棱立方體和片狀，揮發(fā)塵一般近似球狀，纖維狀或結(jié)晶體。不規(guī)則和具有棱角的機(jī)械塵、硬度高的煙塵對旋風(fēng)收塵器、管道和風(fēng)機(jī)的磨損嚴(yán)重。球狀煙塵不易放出電荷而易于沉降，故不宜用電收塵器而宜用旋風(fēng)收塵器。不規(guī)則狀和纖維狀煙塵不易穿透濾布，采用袋式收塵器比較合適。
    3.5煙塵密度分密度和堆積密度。前者隨煙塵成分而異，后者與煙塵粒度有關(guān)。煙塵密度對沉塵室和旋風(fēng)收塵器的收塵效率影響很大。堆積密度對煙塵的貯存和再飛揚(yáng)有較大關(guān)系，如煙塵的密度和堆積密度之比大于10，煙塵的二次飛揚(yáng)將_嚴(yán)重。
    3.5煙塵的靜電特性。由于煙塵經(jīng)常處激烈的碰撞摩擦或受放射性照射、電暈放電等影響，一般都帶有電荷，這種靜電特性對煙塵的捕集和清灰都有很大影響。不同煙塵和物料具有不同的帶電順序，當(dāng)其互相接觸時(shí)按照各自順序帶電。如袋式收塵器，如果所選濾料與煙塵的帶電順序比較接近，則帶電量少。

    3.6煙塵的比電阻是煙塵導(dǎo)電性能的標(biāo)志，它與煙塵的成分、煙氣溫度和煙氣成分有關(guān)，煙塵的比電阻對電收塵器的性能影響_大。電收塵器捕集煙塵的_比電阻為10~10∩cm，如氧化鉛、三氧化三砷、氧化銻、氧化鋁、硫磺、三氧化硅等的比電阻大于10∩·cm屬于高比電阻煙塵，金屬粉末、煤粉的比電阻小于10∩·cm屬于低比電阻粉塵。比如電石爐煙氣比電阻高，不可采用電除塵設(shè)備。
    3.7煙塵的潤濕性分為親水和疏水性兩類。親水性煙塵有石灰石、無機(jī)氧化物等;疏水性煙塵有木炭，硫、孔雀石、硫化鋅、硫化鐵、硫化鉛等。如對于親水性煙塵在袋式除塵中_要格外注意濾袋的材質(zhì)選擇。
    3.8煙塵粒度較粗和球狀煙塵的潤濕性比粒度小和形狀不規(guī)則的煙塵為好，小于Sam的煙塵懸浮于煙氣中，很難被潤濕，只有在水和煙塵間有很高的相對速度的條件下，沖破煙塵周圍的氣膜，煙塵才被水潤濕，如文氏管，沖擊式收塵器等即起此種作用。由外界因素使多個(gè)小粒徑煙塵結(jié)合成大粒徑煙塵，這種持性稱煙塵的凝聚性，在高溫條件下呈不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的微塵，互相碰撞而凝聚。_聲波、電暈電場有促使凝聚的作用，煙塵圍繞懸浮的水滴時(shí)亦可凝聚，文丘里收塵器即有此種作甩。
    3.9煙塵的粘結(jié)性和煙塵的含水、溫度、粒度、幾何形狀、化學(xué)成分等有關(guān)。煙塵粘結(jié)性的強(qiáng)弱可用粘結(jié)力表示。從微觀上看，粘結(jié)力包括分子力、毛細(xì)粘結(jié)力和靜電力，其中毛細(xì)粘結(jié)力起主導(dǎo)作用。各類煙塵的粘結(jié)性按粘結(jié)強(qiáng)度分類見下表2。煙塵粘結(jié)性強(qiáng)，易使煙道、冷卻設(shè)備的收塵器內(nèi)壁粘結(jié)而堵塞，降低冷卻效率，點(diǎn)收塵器_板和_線上煙塵不易清掉，造成反電暈和電暈閉鎖現(xiàn)象，影響收塵效率，袋收塵器濾布上的煙塵_不盡，增加過濾阻力。

表2煙塵粘結(jié)性分類
┌──┬─────┬─────┬───────────┐
│分類│粘結(jié)性    │粘結(jié)強(qiáng)度Pa│煙塵名稱              │
├──┼─────┼─────┼───────────┤
│一類│無粘結(jié)性  │<60       │干曠渣粉、干石粉、    │
│    │          │          │    干粘土            │
├──┼─────┼─────┼───────────┤
│二類│微粘結(jié)性  │60~100    │未燃燒_的飛灰、    │
│    │          │          │  焦炭粉、干鎂粉、    │
│    │          │          │頁巖灰、干滑石粉、    │
│    │          │          │  高爐灰、爐料粉      │
├──┼─────┼─────┼───────────┤
│三類│中等粘結(jié)性│300~600   │_燃燒的飛灰、      │
│    │          │          │泥煤粉、濕鎂粉、      │
│    │          │          │金屬粉、黃鐵粉、      │
│    │          │          │氧化鋅、氧化鋁、      │
│    │          │          │氧化錫、干水泥、      │
│    │          │          │炭黑、干牛奶粉、      │
│    │          │          │      鋸末            │
├──┼─────┼─────┼───────────┤
│四類│強(qiáng)粘結(jié)性  │>600      │潮濕空氣中的水泥、    │
│    │          │          │石膏粉、雪花石膏粉、  │
│    │          │          │  熟料灰、含鈉鹽、    │
│    │          │          │纖維塵（石棉、棉纖維、 │
│    │          │          │      毛纖維）         │
└──┴─────┴─────┴───────────┘
    3.10煙塵的化學(xué)活性。某些粒徑小、比表面積大的煙塵，當(dāng)含有未被氧化的金屬、碳、硫化物和元素硫等物質(zhì)，在煙塵熱量不能及時(shí)散開而又與空氣接觸時(shí)，常可能引起自燃。如煙化爐爐煙塵，揮發(fā)窯煙塵、鉛鼓風(fēng)爐煙塵和銅密閉鼓風(fēng)爐煙塵等都有自燃的可能，氧化劇烈時(shí)可引起爆炸，表3為一些粉塵爆炸的下限濃度數(shù)據(jù)。針對有爆炸危險(xiǎn)系數(shù)的煙塵_采用防爆措施（比如安裝防爆閥）。

表3部分粉塵爆炸下限濃度
┌────┬──────┬────┬──────┐
│粉塵名稱│爆炸下限濃度│粉塵名稱│爆炸下限濃度│
│        │    g/m'    │        │    咖J     │
├────┼──────┼────┼──────┤
│鋁粉    │3545        │氧化鋁粉│40          │
├────┼──────┼────┼──────┤
│鋅粉    │500         │煤粉    │35          │
└────┴──────┴────┴──────┘

4.低壓長袋脈沖的實(shí)例：
    4.1低壓長袋脈沖除塵器系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
    4.1.1外濾式過濾:含塵煙氣由人口進(jìn)人塵氣通道，然后折下進(jìn)人灰斗。當(dāng)氣流撞擊導(dǎo)流板，轉(zhuǎn)向收塵器袋室時(shí)，粗顆粒靠慣性落人灰斗底部，細(xì)粉塵隨氣流上升，氣流通過濾袋時(shí)，粉塵即被阻留在濾袋表面。凈氣通過各濾袋口匯集到凈氣箱內(nèi)，經(jīng)過各室出風(fēng)蝶閥進(jìn)人凈氣排風(fēng)管道排出。
    4.1.2分室離線清灰:每室濾袋分成數(shù)組，每組數(shù)條，每套脈沖噴吹組件處理一組濾袋。隨過濾過程的不斷進(jìn)行，濾袋外表層積塵逐漸增多，當(dāng)收塵器阻力升至_值時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)人清灰程序。首先.，_室切換蝶閥關(guān)閉，脈沖閥打開，壓縮空氣通過噴吹管向每條濾袋噴射氣流，使濾袋產(chǎn)生變形、震動(dòng)、達(dá)到清灰目的;清灰結(jié)束后，切換蝶閥再次打開，該室又進(jìn)人過濾狀態(tài)。接著_室、第三室……依次進(jìn)人清灰狀態(tài)。由于某室清灰時(shí)脫離了過濾狀態(tài)，而其他各室仍處于過濾狀態(tài)，故清灰和過濾互不干擾。

    4.1.3雙排灰閥結(jié)構(gòu):由于電石爐粉塵中含有大量炭粉顆粒，在有氧條件下將發(fā)生燃燒，該系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了中間儲(chǔ)灰斗，其進(jìn)、出口均有排灰閥，確保卸灰口不漏風(fēng)。
    4.1.4自動(dòng)化運(yùn)行:低壓長袋脈沖除塵器自動(dòng)化程度很高，清、卸灰動(dòng)作均由PLC自動(dòng)控制執(zhí)行。另外，當(dāng)溫度_限時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，防燒袋能力很強(qiáng)。
    4.2應(yīng)用實(shí)例一優(yōu)美科富虹（湖南）鋅業(yè)有限公司煙氣收塵
    4.2.1工藝分析
    鋅粉爐高溫廢氣干法凈化有相當(dāng)難度。主要影響因素是鋅粉爐高溫含塵廢氣的煙氣、粉塵的性質(zhì)和成分_復(fù)雜。
    先說廢氣。溫度高達(dá)500~6000C，_進(jìn)行可靠冷卻降溫;廢氣中含有原料煤帶來的水分，要預(yù)防濾袋結(jié)露堵塞。廢氣中含有原料煤揮發(fā)分揮發(fā)出來的沾勃性很強(qiáng)的煤焦油成分，不僅會(huì)私襲堵袋，造成布袋除塵器阻力居高不下，故障頻繁，甚至無法排煙。
同時(shí)還會(huì)戮附于冷卻器熱交換面金屬內(nèi)壁上造成積灰，導(dǎo)致冷卻器冷卻能力下降，從而引起后面的布袋除塵器燒袋。廢氣中還含有so2，其酸腐蝕性也是一個(gè)不可忽視的問題。另外，由燃燒故障引起的co濃度過高在除塵系統(tǒng)的應(yīng)急措施中也應(yīng)當(dāng)考慮。
    再說粉塵。與大多數(shù)有冶煉過程的有色冶金爐窯在煙氣含塵量上有很大不同的是，其它爐窯煙氣含塵量都達(dá)到10~100G/Nm'甚至_，比鋅粉爐煙氣含塵量高出許多倍。鋅粉爐煙氣含塵濃度很低，平時(shí)僅為80~150mg/Nm'，爐體漏鋅時(shí)，才可能達(dá)到6000mg/Nm'。增加的粉塵基本上都是Zn0粉塵。鋅粉爐廢氣所含粉塵的主要成分絕大部分為原料煤的灰分所形成的粉煤灰，如SiO2 , Fe2O3 , A12O, CaO等。這些化學(xué)組分的較粗粉塵盡管粒徑分布不同，除了常規(guī)的沖刷、磨損和產(chǎn)生靜電外，對布袋除塵器來說危害性都不大。特別需要指出的是PM2.5以下（即粒徑≤2.5um的_細(xì)粉塵總和，約占廢氣含塵量的50% ）等高溫下形成的_細(xì)粉塵，對布袋除塵器安全運(yùn)行有重大危害，_引起高度重視。_細(xì)粉塵危害有兩方面:
    一是_細(xì)粉塵會(huì)滲透到濾袋纖維組織內(nèi)部，使濾袋透氣性能下降，通風(fēng)阻力升高。該問題通常解決辦法是選擇表面過濾的易清灰濾袋，如采用Teflon（即特氟隆，又叫聚四氟乙稀PTFE）覆膜濾料等，同時(shí)加強(qiáng)清灰設(shè)計(jì)，并選擇較低過濾風(fēng)速（加大設(shè)計(jì)）。
    二是這種_細(xì)粉塵中所含的金屬微粉（如_細(xì)鋅粉等）化學(xué)活性非常高，地下煙道漏人的空氣中所含的O2會(huì)迅速將其氧化，并生成Zn0等金屬氧化物_細(xì)粉塵。因廢氣質(zhì)量遠(yuǎn)大于這些_細(xì)粉塵，其氧化熱會(huì)很快被廢氣吸收，基本上無燃燒、爆炸危險(xiǎn)。盡管如此，我們在除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)中仍考慮了事故漏鋅狀態(tài)下應(yīng)急的防燃、防爆和_火花等措施。廣西南丹縣某廠鋅粉爐爆炸事故值得我們引以為戒。
    鋅粉爐煙氣、粉塵性質(zhì)和化學(xué)組分詳情見用戶提供的《技術(shù)要求書灰2007年7月9日）和我公司提供的《典型有色冶金冶煉爐煙氣粉塵特性分析表》（鋅粉爐部分）。
    傳統(tǒng)上有色金屬冶煉爐除塵設(shè)計(jì)絕大多數(shù)采用旋風(fēng)除塵器+水噴淋室，或采用旋風(fēng)除塵器+水膜除塵器，甚至還有采用直接水浴式的。后來又用電除塵器進(jìn)行煙塵治理。實(shí)踐證明:電除塵器對有色金屬冶煉爐高溫含塵廢氣中的_細(xì)粒子捕集能力_有限，根本無法達(dá)到我國工業(yè)爐窯煙塵濃度鑒50mg/Nm，的排放標(biāo)準(zhǔn)，更不要說達(dá)到歐洲工業(yè)爐窯煙塵濃度≤10mg/Nm'的排放標(biāo)準(zhǔn)。用當(dāng)今的環(huán)保除塵技術(shù)衡量，以上所列出這些除塵器均屬非常落后的低效除塵系統(tǒng)。因而_按新的環(huán)保要求，并使用當(dāng)今__的，能夠?qū)崿F(xiàn)長期、穩(wěn)定、可靠達(dá)標(biāo)排放的袋式除塵器對傳統(tǒng)除塵系統(tǒng)加以改造。這是我國環(huán)保科技工作者多年辛勤研究得出的科學(xué)結(jié)論。