朱佩璋
某热轧厂20世纪90年代建成投产时,未设置除尘设施。2001年改造增加了机组不锈钢钢种轧制能力,生产能力也得到提高,机组运行时产生的烟气量和浓度也随之提高了很多。为改善环境、实现清洁生产,提高职业卫生水平,故需增设轧机烟尘净化设施。
1 现场调研情况
为了有针对性地处理含尘烟气,对现场进行了充分的调研,同时委托专业部门对烟气进行了多次取样测试。测试结果表明,轧机在轧制过程中,尤其是轧制不锈钢钢板时的烟气,其成分主要为铁的氧化物(FeO,Fe2O3);粒径超细,具体为:5 μ m 以下的65%,2 μ m 以下的 5%;含尘浓度较高,为 0.5 g/(N◦m3)～6 g/(N◦m3)左右;同时含油含水,含油率3%～4%(重量百分比),含水率 3%～8%(重量百分比);烟气温度:80℃。另外,由于轧机设备改造前不需设置除尘系统,厂房内场地相对狭窄,新增设除尘设备不得妨碍生产操作的要求。
2 除尘系统工艺
2.1 工艺流程
除尘系统工艺流程为:含尘气体通过吸尘罩、流量调节阀、除尘管道后进入除尘器,净化空气从进入风机经烟囱排出厂房外的大气中,除尘器收集的粉尘进入灰斗,卸至密闭小车内运出。
2.2 系统布置
根据现场机组布置与操作运行情况,将整个除尘系统均布置于厂房内主轧线轧机的传动侧南面,以利于工艺流程顺畅。根据生产设备烟尘排放地点,在轧机前、后设置除尘罩。由于是对已有生产设备进行改造,故除尘罩的设置不仅要保证轧制不锈带钢时产生的烟气全部捕捉不外逸,而且必须基于已有设备结构设置,满足生产运行和操作检修要求。经过多方结合讨论,轧机前除尘罩设计为将轧机立辊前部用四扇大门封闭并设抽风口,中间双扇可折叠以便于换辊检修;后部吸尘罩则用可拆卸的活动钢板封闭在轧机上方并留检修门,以便于主轴、电机的更换;除尘罩顶部标高不超过10.5 m,便于天车正常运行以及除尘罩的日常维修和保养。经过计算,本系统设计总风量为160 000 m3/h。
3 除尘器的选择
目前,除尘系统中使用最普遍的布袋除尘器由于滤袋在处理此温度(80℃)含油、含水烟气时会受潮板结堵塞不能使用;干式静电除尘器则由于烟气中含油、含水造成粉尘粘附性增大,捕集效果急剧下降;湿式静电除尘对粉尘适应性较差,本工程烟气随着钢种的变化,含尘量、粒径、比电阻均会产生相应的变化,因此,湿式静电除尘捕集效率也会发生变化,造成排放浓度不易保证持续稳定,同时现场没有污水处理场地,限制了湿式电除尘器的应用;旋风、迷宫等机械除尘设备由于除尘效果差、体积较大等因素,本次工程无法选用。经过反复比选,最终选用了塑烧板除尘器。
塑烧板除尘器使用塑烧板代替过滤部件的除尘器,适合规模不大、气体中含有一定水分、油分的扬尘场合。其工作原理与普通袋式除尘器基本相同,但属于表面过滤,主要是筛分效应。具体优点如下:1)除尘效率高。因其本身特有的结构和表面过滤方式的特点,除尘效率极高,处理后的排放浓度通常小于10 mg/m3,特别适合于本工程烟气中超细粉尘的处理。试验表明,对2 μ m以下超细粉尘的捕集具有很高的除尘效率,能够满足本工程中要求的烟尘排放浓度——小于20 mg/(N◦m3)。而且还降低了过滤板的表面阻力,减小了除尘器本体的设备阻力。2)强耐湿、耐油性能。由于塑烧板制成过滤片的材料特性及表面和孔隙经过氟化树脂处理,具有完全的疏水性,最适宜处理高含水量或含油量的粉尘。对除尘器的内壁采用了高强度树脂涂层,不但表面光滑不容易板结而且增加了使用寿命。3)清灰效果好。由于塑烧板固有特性及其光滑处理的表面,此种氧化铁粉尘不会与之发生化学反应和附着现象;滤片的刚性结构也使得脉冲反吹时滤片无变形,滤片表层的粉尘极易被清除。另外,干式出灰有利于收集下来粉尘的回收利用。4)压力损失稳定。因塑烧板除尘机理为表面过滤,粉尘不深入塑烧板内部,因此在使用初期,压力损失增长较快,但很快就趋于稳定,阻力波动范围比普通布袋除尘器小得多。5)结构紧凑,占地小。占地面积小,特别适合狭窄场地使用。经过实地测量,本工程中使用的设备可以在厂房内机旁狭窄场地布置。6)使用寿命长、维护检修方便。塑烧滤片的刚性结构,大大延长了其使用寿命;滤片无变形,不需要经常维护、检修。需清洗时,仅需拆下滤板进行清洗处理,且更换便利。
4 主要设备选型及控制
1)塑烧板除尘器选型及控制。根据所需处理风量、场地情况,选择两台塑烧板除尘器并联安装运行,除尘器选择脉冲在线清灰,无需停机,当除尘器处于运行工况时,其清灰控制选择按时间、压差混合方式工作,控制由PLC系统自动完成,保证了除尘系统始终在良好的运行状态;除尘器出灰时,采用上下料位的综合控制方式,在集灰斗上设有高料位器,当灰斗内粉尘达到高料位时在控制柜有报警显示。PLC自动化主控设备采用西门子产品,除尘器的工作情况(正常过滤或反吹清灰状态)可通过计算机控制系统进行监控并远传。以上控制均可手动完成。
主要技术参数:除尘器处理风量:2×(78 000～83 730)m3/h。总过滤面积:3 024 m2。过滤风速:0.87 m/min～0.92 m/min。入口含尘浓度:≤10 g/(N◦m3)。排放浓度:≤20 mg/(N◦m3)。除尘器阻力:≤1 800 Pa。
2)离心引风机。由于输送含氧化铁皮的空气,因此风机的结构形式、叶轮及蜗壳应有较好的抗磨性能,叶轮制作完毕后要进行动、静平衡试验,要求运行平稳;壳体外表面设隔声设施,噪声的测量应遵守《工业企业噪声卫生标准》的规定;风机配置有足够的检测控制功能以实现风机(电机)运行、停机、故障、温度、振动值等控制和显示。上述所有检测及报警信号应具备远传至中心控制室的功能,风机和除尘器可实现连锁控制。
流量:160 000 m3/h。全压:4 500 Pa～5 000 Pa。配套电机功率:N=315 kW/10 kV。
5 实施后的成果
项目实施后经过四年运行,显示除尘系统效果良好,轧制不锈带钢时产生的烟气全部捕捉,无烟尘外逸,完全达到了预期的目的以及甲方要求。经环保部门多次测试,处理后烟气粉尘排放浓度均小于13 mg/(N◦m3),岗位粉尘小于8 mg/(N◦m3),真正达到了环保的高标准要求。运行四年来,始终保持稳定的高效率,无部件损坏更换。经计算,此除尘系统减少粉尘年排放量约600 t,净化粉尘回收后年创造价值约为42万元。
6 结语
本工程中运用塑烧板除尘器净化热连轧粗轧机烟尘是在生产设备改造后为适应我国大力提倡环保、日益重视安全生产、职业卫生的社会形势的要求下增设的,在粗轧机除尘中应用尚属首次,经过实际运行显示,本系统的设计选型是完全成功的,取得了良好的社会效益与经济效益。
[1] 张殿印,张学义.除尘技术手册[M].北京:冶金工业出版社,2002.
