摘　要　本文介紹了氧化球團(tuán)廠精礦干燥除塵的原理及應(yīng)用,探討了干法除塵系統(tǒng)控制方法,總結(jié)出干燥機(jī)煙氣干法除塵的成功經(jīng)驗(yàn),對比分析了在干燥機(jī)除塵上濕法與干法除塵的利弊。
    關(guān)鍵詞　精礦干燥機(jī)　除塵　煙氣
1 　前　言
    鞍鋼集團(tuán)弓長嶺礦球團(tuán)二廠干燥機(jī)室原采用的是沖激式除塵器(濕法除塵) 。投入運(yùn)行近半年后,發(fā)現(xiàn)該套除塵系統(tǒng)使  用效果不理想,主要表現(xiàn)為:除塵管道頻繁堵塞(每半個(gè)月要堵塞一次) ,工人清理管道的工作量相當(dāng)大;從除塵管道抽風(fēng)口處可以看到結(jié)露淌水,管道有不同程度的腐蝕;而且當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)量不足,導(dǎo)致干燥機(jī)前端的沸騰爐負(fù)壓不夠時(shí),爐膛內(nèi)火苗會在瞬間從爐門噴出,存在很大的安全隱患。有時(shí)除塵管道被泥漿堵死,導(dǎo)致精礦烘干不能正常進(jìn)行,嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。
    為了改變上述不利狀況,我們經(jīng)過論證分析,決定將干燥機(jī)室原有的濕法除塵系統(tǒng)改造成干法除塵,改造后取得了很好的效果。
2 　精礦干燥及原濕法除塵工藝簡介
2.1 　精礦干燥工藝
    精礦干燥采用的主要設(shè)備是ZT236290 轉(zhuǎn)筒干燥機(jī),其作用是將含有11 %以上水分的精礦粉進(jìn)行干燥,使其含濕量降為5 %左右,干燥精礦粉量為30 t/ h 。干燥原理是對流傳熱干燥,這也是目前在工業(yè)上應(yīng)用最普遍的一種干燥方式。它所采用的介質(zhì)是來自干燥機(jī)前端的沸騰爐所產(chǎn)生的熱廢氣,沸騰爐內(nèi)加入燃料煤,并用增壓風(fēng)機(jī)鼓入助燃空氣,經(jīng)過充分燃燒后在爐膛內(nèi)產(chǎn)生700 ℃～800 ℃的熱廢氣。在除塵風(fēng)機(jī)形成的負(fù)壓作用下,高溫氣體流經(jīng)轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)與濕精礦粉充分接觸換熱,高溫氣流將熱能傳到物料(精礦粉) 表面,再由表面?zhèn)髦廖锪?精礦粉) 內(nèi)部,使水分從物料內(nèi)部以液態(tài)或氣態(tài)擴(kuò)散透過物料表面,然后,水汽通過物料表面的氣膜而擴(kuò)散至熱氣體中。干燥機(jī)主要參數(shù)列于表1 。

2.2 　原濕法除塵工藝及現(xiàn)狀分析
    原有除塵系統(tǒng)是用水力除塵,選用的是沖激式除塵器( 見表2 ) , 除塵器風(fēng)量為90 000 m3/ h ,用水量240 kg/ h ,含水汽含塵煙氣經(jīng)過水力沖激式除塵器后凈化外排。該除塵設(shè)備的阻力可達(dá)2 000 Pa 以上。
    生產(chǎn)中該除塵設(shè)備暴露的最大問題是,在抽風(fēng)點(diǎn)處隨處可見有水淌出,除塵管道經(jīng)常堵塞。造成管道堵塞的主要原因是濕法除塵容易結(jié)露,經(jīng)過一段時(shí)間后,結(jié)露越來越嚴(yán)重,最終濕塵在管道內(nèi)堆積形成堵塞。在干燥爐窯的除塵設(shè)計(jì)和運(yùn)行中,排煙的溫度是重要因素之一。如果排煙溫度過低,在壁溫低于露點(diǎn)處將發(fā)生蒸汽凝結(jié),并使金屬管道腐蝕。而凝結(jié)下來的
水(酸性) 與熱面上的積灰起化學(xué)反應(yīng),引起積灰硬化,時(shí)間長了會導(dǎo)致堵灰,使煙道阻力增大,迫使引風(fēng)機(jī)的出力下降,沸騰爐內(nèi)負(fù)壓不能維持,影響到生產(chǎn)。

3 　改造方案
3.1 　改造方案的確定
    因原有的水力除塵有諸多不合理的因素:水力除塵系統(tǒng)設(shè)備處理的煙氣溫度較低,且煙氣又呈過飽和狀態(tài),僅通過環(huán)境保溫不足以保證煙氣溫度保持在露點(diǎn)以上;濕法除塵收集下來的泥漿通過鏈板機(jī)時(shí)易產(chǎn)生“浮鏈”現(xiàn)象,且泥漿不易處理;原有的設(shè)計(jì)管線較長,且無保溫措施,含水煙塵極易沉積。
    根據(jù)現(xiàn)場情況,我們提出了將水力沖激式除塵器改為長袋低壓脈沖布袋除塵器的方案,以達(dá)到降低除塵系統(tǒng)的運(yùn)行阻力、提高除塵效率的目的。考慮系統(tǒng)中除塵管道的降溫和除塵器的降溫,方案中明確了所有管道須保溫,除塵器本體全部要保溫,而且在我廠的特定情況下,必須將煙氣溫度提高到露點(diǎn)溫度以上,保證在有一定自然降溫的情況下不會結(jié)露(濕法系統(tǒng)即使保溫也無法做到這一點(diǎn)) 。
    綜合上述多方面的原因,將除塵管道分為三路:一是轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)尾部的主抽風(fēng)點(diǎn),其作用是維持干燥氣流的負(fù)壓和沸騰爐內(nèi)的負(fù)壓,使干燥順利進(jìn)行;二是皮帶機(jī)的落料點(diǎn);三是從沸騰爐引出的熱風(fēng)管。
3.2 　除塵改造理論設(shè)計(jì)
3.2.1 　計(jì)算并確定煙氣的露點(diǎn)溫度
    露點(diǎn)溫度的計(jì)算公式為:

由式(2) 、(3) 可知,當(dāng)總壓一定時(shí),只要知道此時(shí)的飽和蒸汽壓Ps 時(shí),就可以得到露點(diǎn)t d ,從T2H 圖上也可以得到此時(shí)的露點(diǎn)溫度。根據(jù)我們的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算得出的露點(diǎn)溫度在60 ℃左右。
3.2.2 　除塵系統(tǒng)保溫
    除塵系統(tǒng)保溫的目的是控制除塵系統(tǒng)內(nèi)煙氣的溫降,包括除塵設(shè)備和除塵管道的降溫。
    1) 除塵器的保溫
    為運(yùn)行安全,應(yīng)保證除塵器的出口煙氣溫度比露點(diǎn)溫度高2～5 ℃,通常使除塵器的入口煙氣溫度比露點(diǎn)溫度高20～40 ℃,即除塵器內(nèi)的溫降取為18～35 ℃。根據(jù)如下公式(4) [1 ]計(jì)算除塵器的保溫層厚度:

經(jīng)計(jì)算得δ= 105 mm(材料選用巖棉) 。除塵管道也需保溫,熱風(fēng)管保溫層厚度150 mm ,主管和支管保溫層厚度100 mm。
3.3 　控制方案的確定
    因受各種客觀因素的影響,生產(chǎn)中工況條件會發(fā)生變化,所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮各種工況條件下的工藝參數(shù)。參數(shù)的選取主要是圍繞如何精確有效地控制好煙氣溫度來進(jìn)行,即除塵器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度必須控制在100～150℃范圍內(nèi)。要達(dá)到這個(gè)設(shè)計(jì)條件,系統(tǒng)控制是關(guān)鍵,本設(shè)計(jì)中考慮用三個(gè)閥門對煙氣量和溫度實(shí)行控制:
    1) 在熱風(fēng)管處加兩個(gè)閥門,一是冷風(fēng)閥,一是風(fēng)量準(zhǔn)比例調(diào)節(jié)閥,當(dāng)準(zhǔn)比例調(diào)節(jié)閥后的煙氣溫度小于300 ℃時(shí),冷風(fēng)閥自動關(guān)閉;當(dāng)溫度高于450 ℃時(shí)冷風(fēng)閥打開,保證熱風(fēng)管的煙氣溫度在300 ℃～450 ℃之間。
    2) 在除塵主管上設(shè)有一冷風(fēng)閥準(zhǔn)比例調(diào)節(jié),當(dāng)除塵器進(jìn)口煙氣溫度超過200 ℃時(shí)此閥自動調(diào)節(jié)開度。
3.4 　保障除塵器穩(wěn)定運(yùn)行的措施
    1) 本方案將袋式除塵器的清灰問題,即如何保持設(shè)備阻力的穩(wěn)定作為首要問題,所以我們采用了被實(shí)踐證明具有最強(qiáng)清灰能力的低壓脈沖噴吹清灰方式。
    2) 采用耐高溫針刺氈。這種濾料長期工作溫度為200 ℃,并可承受瞬時(shí)高溫240 ℃;通過對針刺氈進(jìn)行抗油抗水處理,可使這種材料對潮濕的粉塵也有較強(qiáng)的脫離性能,在溫度較低時(shí)也能獲得較好的清灰效果。
    3) 在除塵器進(jìn)風(fēng)管上設(shè)冷風(fēng)閥,通過電腦控制系統(tǒng)對除塵器進(jìn)口和出口溫度進(jìn)行監(jiān)測,超溫時(shí)報(bào)警,同時(shí)立即開啟冷風(fēng)閥。配備的一次元件和調(diào)控系統(tǒng)具有快速反應(yīng)性能,因而可做到及時(shí)調(diào)控。
    4) 為防止除塵器內(nèi)溫度過低,我們采用了從沸騰爐燃燒室內(nèi)引出部分高溫氣體至除塵器入口的技術(shù),該技術(shù)可使低溫?zé)煔馍郎刂谅饵c(diǎn)以上。通過對除塵器進(jìn)口和出口的溫度監(jiān)測,由電腦控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)熱風(fēng)混入量。高溫?zé)煔鈴娜紵�室一�?jīng)引出,即混入冷風(fēng),使其溫度下降,這樣可防止兩股氣流溫差過大而產(chǎn)生的混合不均,這部分風(fēng)管可采用普通鋼管。
4 　技術(shù)經(jīng)濟(jì)損益分析
4.1 　除塵改造前后對比概況
    球團(tuán)二廠精礦烘干機(jī)室除塵系統(tǒng)改造前后的對比列于表3 。

4.2 　技術(shù)經(jīng)濟(jì)損益分析
    (1) 計(jì)算熱風(fēng)管所需煤量
    改造后的除塵工藝中采用熱風(fēng)管加熱干燥筒尾氣,單位時(shí)間內(nèi)熱風(fēng)管內(nèi)煙氣所含熱量為Q1 (kJ / h) ,加熱這部分熱氣體所需燃煤為Gm(kg/ h) 。系統(tǒng)按平均最大混風(fēng)量計(jì)算,根據(jù)如下衡等式計(jì)算所需煤量:

按照平均最大量計(jì)算,所需燃煤為50 kg/ h ,煤的成本按市場均價(jià)(400 元/ 1 000 kg) ,則所用煤的成本為50 kg/ h ×0140 元/ kg = 20 (元/ h) 。
    (2) 計(jì)算水力除塵回收的精礦粉干燥所需煤量
    因在烘干工藝中,進(jìn)窯與出窯的精礦粉干燥的含濕量是一定的,即從進(jìn)口的11 %～16 %到出口的2 %～5 % ,也就是說這一部分的水分烘干所需能量是定值。而用水力除塵所收集下的精礦粉含水量達(dá)到50 %以上,該部分精礦粉由返回皮帶進(jìn)烘干機(jī)后需要用煤烘干,相比而言,這部分能量消耗在干法除塵就沒有,因?yàn)榉祷仄�帶的是干灰。所以需將干法中的熱風(fēng)管所耗能量與濕法中的回收濕礦所耗能量進(jìn)行比較。按210 g/ m3 精礦粉,回收精礦粉量,用下面公式計(jì)算:

從濕式除塵器進(jìn)入烘干機(jī)的礦粉干燥按實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算,所需煤量為:35 kg/ h ,所需成本為35 kg/ h ×0140 元/ kg = 14 (元/ h) 。
    綜合上述計(jì)算,得出兩個(gè)系統(tǒng)煤耗的經(jīng)濟(jì)技術(shù)對比列于表4 。

5 　結(jié)　論
　　綜上所述,我們得出以下結(jié)論:在弓長嶺球團(tuán)二廠的條件下,用干法除塵方案對精礦干燥進(jìn)行改造是經(jīng)濟(jì)的、科學(xué)的、可行的。改造工程完成投入運(yùn)行后,除塵效率高、能耗低,解決了原濕式除塵器管道易堵塞、銹蝕的問題。該干式除塵工藝和設(shè)備能滿足國家新頒布的排放標(biāo)準(zhǔn),排放濃度控制在30 mg/ m3 以下,滿足了日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。生產(chǎn)和計(jì)算表明,改造后的除塵系統(tǒng)能耗沒有明顯增加,運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用則大大降低。

參考文獻(xiàn)

1 　張殿印,王純1 除塵工程設(shè)計(jì)手冊