田 源

（合肥水泥研究設計院，合肥 230051）

1 前言

LMC低壓長袋分箱脈沖袋除塵器是國內(nèi)某水泥研究設計院根據(jù)立窯煙氣特點開發(fā)研制的袋除塵器，這種除塵器體積小、重量輕、價格低、安裝周期短、除塵效率高，成功解決了部分水泥廠的立窯消煙除塵問題。為了發(fā)揮其本身的技術特點，針對高溫煙氣和粉塵性質，對其相關配置進行了進一步改善后成功應用于電石爐、硅鐵爐等礦熱爐和全密閉電石爐尾氣與煤粉混燒爐的煙氣處理，不僅節(jié)省了設備投資，而且具有不少相對于其它類型袋除塵器的優(yōu)點和特點。

2 礦熱爐煙氣的特點

電石和硅鐵都是通過電爐冶煉生產(chǎn)的，屬于礦熱爐產(chǎn)品。礦熱爐從爐型上來說分為開放式爐、半密閉電石爐和全密閉爐三種。爐型不同，其煙氣性質也完全不同。開放式礦熱爐煙氣量大，煙溫低，一般不超過200℃；半密閉礦熱爐煙溫較高，一般達到400℃以上，煙氣量大幅降低；全密閉礦熱爐煙溫最高，高達600℃～1000℃，但煙氣量很小。除與爐型有關外，不同的地區(qū)、工藝流程、操作手段、原材料都會對礦熱爐的煙氣特征產(chǎn)生影響。一般來說，電石爐和硅鐵爐的煙氣特征及粉塵性質如表1～表6所示。

表1 不同爐型電石爐的煙氣工藝參數(shù)

表2 電石爐煙氣中粉塵的化學成分

表3 電石爐煙氣中粉塵的粒徑分布

表4 半封閉式硅鐵電爐煙氣參數(shù)

表5 硅鐵（75%）爐煙氣中粉塵的化學成分

表6 硅鐵爐爐煙氣中粉塵的粒徑分布

從表1～表6中的參數(shù)可以看出，礦熱爐煙氣溫度高、風量大、成分復雜，同時粉塵的性質比較特殊，粉塵顆粒細，比表面積大，比重小，同時還具有一定的黏性，清灰難，粉塵中含有較多的焦炭粉塵，腐蝕性比較強。

3 礦熱爐用LMC袋除塵器的特點

由于出爐煙氣溫度高于LMC袋除塵器和濾袋的使用溫度，高溫煙氣需經(jīng)過強制風冷器降溫后進入除塵器；如果能降至130℃以下，則可采用普通濾料。雖然濾袋成本降低了，但由于煙氣溫度與環(huán)境溫度差梯度較小時，冷卻系數(shù)降低，無形中大大增大了冷卻面積，增加了設備投資，而且溫度變動范圍縮小后，對濾袋的保護難度增大；所以，經(jīng)綜合考慮，將進入除塵器的溫度控制在250℃以下，采用高溫濾料是最佳的方案。

礦熱爐LMC袋除塵器的特點有：

（1）采用下進氣結構，并在灰斗內(nèi)設置阻流板，避免了煙氣對濾袋的直接沖刷以及可能進入的火星對濾袋的傷害；

（2）由于礦熱爐煙氣含塵濃度不高，而且粉塵比重小，綜合各廠家的工藝布置，采用錐形灰斗，并增設雙層閥及儲灰小倉控制，防止了灰斗漏風增加收塵器的負荷，而且避免了粉塵在灰斗內(nèi)的二次揚塵；同時，灰斗增設了震動器以輔助卸灰；

（3）采用低壓脈沖噴吹清灰，脈沖氣流噴射時，瞬間空氣由于文丘里管誘導作用而抽吸周圍流速高于本身數(shù)倍的二次氣流沖入濾袋，引起濾袋表面的粉塵層的拉伸、壓縮、剪切，使粉塵層破裂，對于長達6m的濾袋清灰效果明顯；同時壓縮空氣耗量少，清灰能耗低，對不耐折的以玻纖為基布的復合高溫氈損傷小，延長了濾袋壽命；

（4）采用分室停風清灰，將氣缸置于設備外側，避免了高溫煙氣的直接接觸，且便于氣缸的檢修；由于粉塵顆粒細、比重小，分室停風清灰相對于在線清灰有效避免了粉塵再吸附嚴重的現(xiàn)象；

（5）花板采用特殊布置，結構緊湊；比鋼耗小，僅為15kg/m2左右；設備占地面積小，一次性投資費用低；設備采用箱體結構，熱膨脹應力可通過框架支撐結構補償；

（6）由于頂蓋取消鉸鏈式連接，采用上揭式頂蓋，避免了高溫氧化造成鉸鏈脫落的情況；所有密封件均采用耐高溫材料；

（7）控制系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)記錄儀對入口煙氣溫度進行實時記錄，同時采用模塊對溫度進行監(jiān)控，低溫報警和高溫自動摻冷風，超高溫風機實現(xiàn)自動直排；有利于總結整個工藝系統(tǒng)的溫度控制；防止溫度波動對系統(tǒng)和濾袋壽命的影響；可隨時查詢歷史記錄，方便廠方的使用管理；控制參數(shù)易于調節(jié)，通過液晶屏提供系統(tǒng)參數(shù)實時監(jiān)控；

（8）根據(jù)粉塵性質選用不同高溫濾料。

LMC設備的基本結構如圖1。

圖1 LMC設備的基本結構示意

4 LMC袋除塵器在礦熱爐煙氣治理上的應用

4.1 在電石爐上的應用

貴州紅果某電石廠10,000kVA新建電石爐，考慮到投資和爐罩、爐口除塵溫度不同，分別采用了兩套系統(tǒng)，具體工藝見圖2。爐罩系統(tǒng)LMC84-8設備參數(shù)見表7；爐口卸料系統(tǒng)LMC84-3設備參數(shù)見表8。

圖2 工藝流程圖

表7 爐罩系統(tǒng)LMC84-8設備參數(shù)

表8 爐口卸料系統(tǒng)LMC84-3設備參數(shù)

根據(jù)電石粉塵的性質，對于高溫電石煙氣，采用由耐酸性強的玻璃纖維與耐酸堿等化學性能最好的萊頓纖維（美塔斯）混合制成的，并由耐酸配方予以處理而制成的玻纖復合氈；而對于溫度不高的爐口卸料煙氣，相當于集中收塵，采用普通濾料，但增設保護措施，即可實現(xiàn)煙塵的捕集。

整套系統(tǒng)自從2010年11月運行以來，不僅實現(xiàn)了達標排放，而且運行狀況一直穩(wěn)定；取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

4.2 在硅鐵爐上的應用

寧夏中寧縣某冶煉廠兩臺6300kVA硅鐵爐考慮到硅粉收集的需要，在系統(tǒng)中增加了硅粉分離器，同時，作為火花捕集器使用。具體工藝如圖3。除塵系統(tǒng)LMC84-6的設備參數(shù)見表9。

圖3 工藝流程圖

表9 除塵系統(tǒng)LMC84-6設備參數(shù)

此套系統(tǒng)中，LMC除塵器是當作硅粉收集裝置來使用的，根據(jù)硅粉的性質，采用了FMS9806復合氈，其由玻璃纖維與P84纖維混合實行雙面針刺工藝并選用適合的后處理工藝，最終成型；由于P84纖維本身具有的特殊性，其纖維表面呈葉子型斷面結構，對粉塵的捕捉能力較強，粉塵大多被集中到氈的表面，很難滲透到氈的內(nèi)部，易清灰，運行阻力小。由于進入除塵器的粉塵濃度已大大降低，過濾風速最高可以達到1.2m/min；這兩套系統(tǒng)自2011年10月運行以來，粉塵排放濃度穩(wěn)定在30mg/m3左右，且收集的硅粉純度超過90%。根據(jù)廠家測算，設備投運2年即可收回投資，同時，工人的操作環(huán)境也得到了極大改觀，尤其是加卸料時煙霧彌漫的現(xiàn)象得到了明顯的改觀。

4.3 在煤氣混燒鍋爐上的使用

河北張家口某電石廠25,000kVA全密閉電石爐煙氣，由于含有大量的煤氣和焦油氣體，且溫度高達800℃左右，為防止焦油析出和煤氣排放，采用了3000kW鍋爐發(fā)電，完全燃燒煤氣和焦油氣體。由于爐膛壓力經(jīng)常達不到發(fā)電要求，故鍋爐內(nèi)常需噴入煤粉。具體工藝如圖4。除塵系統(tǒng)LMC84-6的設備參數(shù)見表10。

圖4 工藝流程圖

表10 除塵系統(tǒng)LMC84-6設備參數(shù)

為避免鍋爐異常情況的出現(xiàn)，保留原有的排煙系統(tǒng)，實現(xiàn)兩套系統(tǒng)的切換；由于煙氣的含濕量為4%、含硫量4～8mg/Nm3，濾袋采用玻纖為基布，PPS作為面層和PTFE滲透式覆膜的復合氈，同時采用了溫度模塊控制，有效避免了低溫結露及濾袋腐蝕，高溫時自動摻冷風和超高溫（250℃）切換功能（尤其是鍋爐啟動、停爐、事故發(fā)生時，打開旁路，對除塵器隔離保護）；為防止分室清灰對爐膛壓力的影響，采用低過濾風速及在線和離線清灰互換；風機采用電動調節(jié)；上述系統(tǒng)剛運行不久，僅從目前的使用效果看，系統(tǒng)運行是穩(wěn)定的。如果尾部風機采用變頻調速，加上數(shù)據(jù)記錄儀的溫度波動記錄，對于廠方的使用和管理將更加方便。

5 結論

實際應用表明，LMC除塵器進出口壓差范圍基本穩(wěn)定在1200～1500Pa，幾臺設備在使用期間沒有出現(xiàn)破袋和燒袋現(xiàn)象，運行穩(wěn)定可靠，排放濃度均符合國家排放標準要求；其在礦熱爐高溫煙氣治理應用上的實踐證明，可廣泛應用于其它高溫煙氣的治理。同時，由于該設備的體積小、重量輕，對于老廠改造具有現(xiàn)實意義。