袋式除塵器與熔鋁爐煙塵治理
1、概述
熔鋁爐與保溫爐的燃料通常為柴油、天然氣或煤氣，燃燒廢氣主要含有CO2、CO、N、H0、A10，粉塵、炭粉、氯化鹽（NaC1、KC1）及少量酸性氣體（HC1、C1、ccl）。其中，粉塵濃度約為300～600mg／m3；HC1約280mg／m3（保溫爐精練時）；C12約為161mg／m3（保溫爐精練時）熔鋁爐粉塵的粒徑分布：≤1m的占72．5％；1～30m的占14．9％；≥30m的占12．6％。熔鋁爐的煙塵特點是粉塵細而輕，當燃料為柴油或天然氣時濕度較大，有一定的腐蝕性。對于較細粉塵的治理須采用高效除塵器，如電除塵器或袋式除塵器。由于電除塵經(jīng)煙氣調(diào)質(zhì)后易結(jié)露產(chǎn)生酸霧，腐蝕極板與機體構(gòu)件，所以不適用于熔鋁爐煙氣治理，且已有過失敗的案例。因此熔鋁爐煙氣治理比較切合實際的技術(shù)就是袋式除塵器，關(guān)鍵是選擇合理的機型和合適的濾料。
2、袋式除塵器
袋式除塵器是目前應(yīng)用廣泛、實用高效的除塵設(shè)備，技術(shù)發(fā)展成熟，種類繁多。濾料和結(jié)構(gòu)是袋式除塵器的根本。
2．1袋式除塵器的濾料
濾料是袋式除塵器的核心，除塵器的效率、阻力及壽命都與濾料有關(guān)。
2．1．1國內(nèi)生產(chǎn)及應(yīng)用較多的濾料
①耐溫l30℃以下的聚脂類濾布：滌綸“208”絨布、“729”筒形聚脂平布、滌綸針刺氈等；
②耐溫220~（2以下的合成纖維濾布，其主要纖維有諾美克斯（NOMEX）、芳礬綸、聚唔二唑，可以做成機織平布，也可以做成針刺氈；
③耐溫260qC以下的玻纖布，通常都經(jīng)過“硅油一石墨一聚四氟乙烯”處理。此外，還有玻纖針刺氈和玻纖膨體紗。
2．1．2國外品牌濾料
國外濾料品種很多，現(xiàn)在許多外商也通過獨資或合資的方式在國內(nèi)生產(chǎn)，可以滿足各種不同條件下（如溫度、耐酸、堿性等）的需要，其中值得注意的有以下幾種：①聚丙烯酸纖維（Dralon—T），耐溫135qC，具有良好的性能，特別在耐酸方面優(yōu)于聚脂和諾美克斯，是工業(yè)爐窯煙氣除塵較為理想的濾料；
②Ryton（賴登）和P一84濾料。這兩種濾料耐溫較高，分別達190℃和260~（2，并具有良好的除塵效率、阻力特性和耐酸性能，用于熔鋁爐收塵比較理想，但其造價要比Dralon—T高；
③聚四氟乙烯（Teflon）濾料，性能很好，也可以用于熔鋁爐煙氣除塵，只是造價也偏高，難以廣泛應(yīng)用；
④玻纖濾料。國外在玻纖濾料應(yīng)用方面非常注重濾料的處理，除了硅油、石墨、聚四氟乙烯（STG）處理外，還有防酸處理、TeflonB處理；特別是近年來提出的Blue—Max—CRF／70處理方法，可明顯改善玻纖性能尤其是柔韌性和抗疲勞性。這些處理技術(shù)使玻璃纖維的應(yīng)用范圍大為擴大，美國的工業(yè)窯爐煙氣凈化系統(tǒng)主要采用經(jīng)過這些方法處理的玻纖濾料，其性能價格比也比較適中。用玻璃纖維制成的針刺氈，除了有良好的耐熱性能外，還有足夠的強度，可用于脈沖袋式除塵器，例如美國的Huy~s就是用超細玻璃纖維制成的針刺氈；
⑤GORE—TEX濾料。這是一種薄膜濾料，是由一層很薄的、極其光滑、多微孔的膨體聚四氟乙烯薄膜和底布粘結(jié)而成。根據(jù)耐溫的要求，底層布可以采用滌綸氈、諾美克斯氈、玻纖氈或織布。底布只起支撐薄膜和增大強度的作用。由于薄膜上的微孔非常細，粉塵不易侵入基材纖維，易清灰，其除塵效率可達99．999％以上。采用GORE—TEX濾料，排放濃度很低，可以將含塵空氣經(jīng)除塵后送回車間，實現(xiàn)空氣再循環(huán)，這對采暖車間的節(jié)能具有重要意義。熔鋁爐煙塵溫較低、煙氣易結(jié)露、含油含水，采用這種防油防水性好、不易糊袋的濾料就顯得很有意義。但是，熔鋁爐燃燒尾氣含有有毒氣體，不允許進行空氣循環(huán)，因此在這種應(yīng)用中無節(jié)能作用。
⑥抗靜電濾料。在一些有可能發(fā)生爆炸的除塵系統(tǒng)（如煤粉系統(tǒng)）中，袋式除塵器經(jīng)常會發(fā)生爆炸和燃燒，因此應(yīng)采用防靜電濾料。這種濾料通常是在基布上按一定間距均勻地布置一些導(dǎo)電纖維。導(dǎo)電纖維的材質(zhì)與基布相同，但其表面涂有金屬層（主體為鐵元素，添加少量鎳、鉻、鉬、鈷、錳等元素），纖維直徑0．142mm。有些熔鋁爐的燒咀燃燒不充分，粉塵中炭
粉含量很高，致使收塵系統(tǒng)有爆炸嫌疑，可考慮選用防靜電濾料，以防萬一。
2．2各種袋式除塵器的結(jié)構(gòu)與清灰
多年來我國先后引進了許多國家的袋式除塵器，再加上消化改進，還有外商的介人，因此國內(nèi)市場上的袋式除塵器種類很多。
2．2．1脈沖噴吹清灰袋式除塵器
袋式除塵器的結(jié)構(gòu)與清灰方式密切相關(guān)。脈沖清灰袋式除塵器有以下幾種：
①離線分室停風低壓噴吹脈沖袋式除塵器。其主要特點是分室組合，清灰時逐室停風、上進風過濾。過濾風速1．5rrdmin，組合后的處理風量可達1x107．2×lo'rn3／h。壓縮空氣壓力為0．2-0．3MPa。離線清灰對熔鋁爐收塵很有利，由于清灰*，，可降低運行費用；除塵器阻力小
②在線低壓長袋大型袋式除塵器。其主要特點是除塵袋長達6m，必要時可再加長1-2m；采用直通型雙薄膜片閥，噴吹壓力0．15-0．3MPa，過濾風速1．5～2．25rdmin；分單元組合，組合后的處理風量可達1．1x10m3／h；
③氣箱式高壓脈沖清灰袋式除塵器。這是由美國富爾公司引進的技術(shù)，采用分室結(jié)構(gòu)，停風整室脈沖噴吹清灰。噴吹壓力0．5-0．7MPa，過濾風速1．2rrdmin，處理風量可達2．7x10m3／h。該除塵器也是離線清灰，對熔鋁爐收塵比較理想；
④回轉(zhuǎn)臂脈沖噴吹袋式除塵器。這是澳大利亞魯奇公司的技術(shù)。通?；剞D(zhuǎn)臂反吹袋式除塵器是用高壓風機反吹的，而魯奇是用大型脈沖閥（整個除塵器只用一個脈沖閥）及壓縮空氣噴吹。噴吹壓力0．2-0．25MPa，清灰強度大。濾袋長度可達6m，斷面為橢圓形，與回轉(zhuǎn)臂垂直布置?；剞D(zhuǎn)臂為雙肩，一側(cè)臂吹單數(shù)圈，另一側(cè)臂則吹雙數(shù)圈。過濾風速1．2m／min，處理風量可達1．9x10m3／h。此項技術(shù)清灰強度大，對于熔鋁爐收塵也應(yīng)是不錯的選擇；
⑤模塊式旁插扁袋脈沖除塵器。以美國唐納森公司的技術(shù)為代表，各單元逐列非分室在線清灰，過濾風速1—2m／rain，噴吹壓力0．50．7MPa。由于是模塊設(shè)計，安裝很方便，zui高可有8層濾袋。但由于是在線清灰，濾袋層數(shù)過多時對于細而輕的飄塵清灰不利。當用于熔鋁爐收塵時，如果場地空間允許，宜按4層（高度方向）濾袋設(shè)計組合，以利清灰。
2．2．2反吹風清灰袋式除塵器
①分室反吹及大氣反吹袋式除塵器。這種除塵器又分正壓反吹和負壓反吹兩種型式，國內(nèi)生產(chǎn)較多。貴陽鋁鎂院研制的設(shè)備，每個單元7條扁袋，過濾面積27rn2，組合后的處理風量可達1x10m／h。其特點是上部側(cè)向進風，分單元停風，離線反吹風清灰，過濾風速0．5—2．2rrdmin，也可采用回轉(zhuǎn)切換定位噴吹清灰并加脈動閥，清灰效果將大大優(yōu)于一般整室反吹。缺點是制造精度要求高，箱體接縫長，閥門多，氣密性較差；
②回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器。這種除塵器是目前國內(nèi)應(yīng)用zui廣泛的一種除塵器，特別適用于中小型塵源，因而近年來發(fā)展較快，在結(jié)構(gòu)上也已有多種改進。其中主要的改進有：（a）在濾袋下部氣流人口處設(shè)旋風圈，避免人口含塵氣流直接沖刷濾袋；（b）反吹旋臂改為雙肩（或三肩）形式，自平衡性能好，反吹咀的前、后帶拖板或僅帶后拖板；（c）反吹呈脈動型，以加強清灰效果。采用步進定位噴吹，以代替勻速回轉(zhuǎn)反吹，可使每個濾袋的反吹時間從0．5s增加到3～5s；（d）利用小部分反吹氣流推動反吹旋臂，取消減速機構(gòu)；（e）采用平車揭蓋、回轉(zhuǎn)揭蓋、分片揭蓋及回轉(zhuǎn)頂蓋噴吹。目前，這種除塵器過濾面積zui大可達2000m，袋長達7m。此外，還開發(fā)出了內(nèi)濾式回轉(zhuǎn)反吹袋式除塵器和雙層圓袋回轉(zhuǎn)反吹袋式除塵器。經(jīng)濟實用、維護管理簡便是這種設(shè)備的zui大特點，對于小型的熔鋁爐比較適用。
2．2．3振打清灰除塵器
鞍鋼設(shè)計院研制過這種設(shè)備，其特點是將濾袋拉緊安裝在剛度大的單體箱框架上，整個單體箱推人除塵器內(nèi)，采用積木式單元組合，高度方向每室內(nèi)可布置6～8層單體箱，單位容積內(nèi)的過濾面積可達40rn2／rn3，水平方向根據(jù)需要可由多個室組成。采用分室停風、用撓臂錘振打整個框架進行清灰。過濾風速0．45～0．7Tn，min。這種除塵器對于缺乏清灰氣源的小型熔鋁爐煙塵治理非常實用。
2．2．4筒狀折疊形濾筒除塵器這種除塵器是美國唐納森公司技術(shù)（CartridgeFil—ter），其特點是每個濾筒上的濾料折疊成多鄒褶筒形，因而過濾面積可增大很多，每個濾筒高約0．6～1．0nl，直徑325mm，單筒過濾面積可達18m，單位容積內(nèi)的過濾面積可達142m2／m3；濾料采用合成纖維（耐溫135℃），厚度較薄，但密度大，過濾效率可達99．999％以上，過濾風速0．39～0．65m／min；采用脈沖噴吹清灰。這種除塵器，如果能控制好煙溫，保證煙氣不結(jié)露用于熔鋁爐煙塵治理想必很理想；問題是一旦煙氣結(jié)露，粉塵糊入濾料折縫便很難清除。
2．2．5袋式除塵器的輔助技術(shù)，為了提高袋式除塵器的性能，特別是降低除塵器的阻力，可采用以下輔助
①聲波清灰器。針對熔鋁爐煙塵細而輕、不易清灰的特點，可以嘗試加設(shè)聲波清灰器以輔助清灰。據(jù)國外經(jīng)驗，在一些大型除塵器上，采用聲波輔助清灰可使除塵器阻力降低250～750Pa。今后應(yīng)進一步跟蹤這方面的技術(shù)發(fā)展；
②預(yù)附層技術(shù)。為了防止粘性粉塵糊袋，將特制的粉塵預(yù)附在濾袋上，可使除塵器阻力明顯降低，而除塵器效率又有所提高。美國BILA公司的預(yù)附層粉塵為Neutralite，其主要成分為SiO2、A1203、Na20、K20、MgO、CaO、Fez0等。預(yù)附層粉塵還可起到吸附有害氣體的作用。熔鋁爐煙塵濕度大，粉塵易受潮而板結(jié)糊袋，應(yīng)嘗試采用這項技術(shù)；
③煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)。據(jù)美國北達科他大學(xué)的實驗，在除塵器前加入19mg／m3的氨、43rag／m3的s0可使阻力明顯降低，但其機理還有待進一步研究。
3、系統(tǒng)說明
3.1、工藝流程
熔銅爐產(chǎn)生的煙氣被吸塵罩收集后，經(jīng)進風管進入脈沖袋式除塵器，粉塵被阻留在濾袋外，干凈的氣體經(jīng)濾袋、風機、達標排放至大氣。袋式除塵器收集的粉塵進入貯灰倉回收利用。系統(tǒng)工藝流程如下：
熔銅爐煙氣
進風總管手動蝶閥
吸塵罩




脈沖袋式除塵器



達標排放
離心通風機

回收利用
貯灰倉回收利用
粉塵


3.2、煙氣溫度控制
為了保護濾袋并延長其使用壽命，進入除塵器的煙氣溫度不得超過120℃,因此在吸風口附近和除塵器前的煙氣通道上各設(shè)置一測溫點（測溫表），測溫點之間裝有混風閥，混風閥打開時，管道內(nèi)混入冷風，從而達到控制煙氣溫度的目的。
3.3、煙氣捕集部分
在不影響工藝及工人操作和檢修的前提下，盡量罩住爐門及各個揚塵點。當除塵器工作時，罩內(nèi)產(chǎn)生負壓，而且高溫煙氣又具有一定的上升力，依靠吸力及上升力使產(chǎn)生的粉塵及煙氣不斷的被吸入罩內(nèi)進入除塵器。捕集罩的特點:
①冶煉全過程捕集，捕集率高。
②除塵系統(tǒng)工藝的短流程化，系統(tǒng)阻力低。
③煙氣溫度波動不會出現(xiàn)高溫或低溫現(xiàn)象,不燒布袋,不易結(jié)露。
④操作簡單，維護方便。
3.4、噴吹系統(tǒng)用氣要求
壓縮空氣氣源接入除塵器專設(shè)的儲氣罐，并進行除油、脫水處理。經(jīng)減壓閥減壓后將潔凈空氣供給除塵器。
4、處理效果預(yù)測
①煙氣經(jīng)過處理后，排放的干凈氣體可達到國家標準《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》（GB9078-1996），第二時段Ⅱ級標準zui高允許排放濃度、煙氣黑度限值，即：
序號污染物zui高允許排放濃度排氣筒高二級zui高允許排放速率
1顆粒物<120 mg/Nm345m2.9kg/h
2氮氧化物<120 mg/Nm345m0.64 kg/h

②貴公司熔銅爐車間經(jīng)以上通風除塵治理后，工人工作環(huán)境大為改觀，公司對外樹立了良好的外部形象，達到了經(jīng)濟、環(huán)保、社會效益三豐收的目的。為國家可持續(xù)發(fā)展及構(gòu)建和諧社會做出了貢獻！
5、結(jié)語
袋式除塵器技術(shù)成熟，種類繁多，性能各有千秋。對于熔鋁爐煙塵治理，應(yīng)選用耐熱、防腐、低阻高效、經(jīng)濟實用、維護簡便的袋式除塵器。