V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)改造

陳 亭

(攀鋼集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院有限公司)

V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)改造

陳 亭

(攀鋼集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院有限公司)

攀鋼集團(tuán)某釩業(yè)公司近年產(chǎn)能增加，原V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)除塵能力下降，運(yùn)行不穩(wěn)定，故障率高，外排煙氣含塵濃度達(dá)不到現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)原V2O5焙燒爐除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造。在分析焙燒爐基本參數(shù)的基礎(chǔ)上，采用旋風(fēng)加布袋除塵器除塵的除塵方式，選擇覆膜濾料代替普通濾料，并對(duì)除塵工藝進(jìn)行改造，確定了除塵參數(shù)和設(shè)備。除塵系統(tǒng)改造后，達(dá)到了外排煙氣含塵濃度的標(biāo)準(zhǔn)，避免了停產(chǎn)事故，降低了維修工作量，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

V2O5焙燒爐 除塵系統(tǒng)

攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司下屬釩業(yè)公司V2O5作業(yè)區(qū)1#、2#電除塵器分別建于2005年10月和2001年10月，分別承擔(dān)1#、2#焙燒爐的除塵任務(wù)。在V2O5生產(chǎn)工序中，除塵系統(tǒng)主要有兩個(gè)作用：①凈化焙燒過程中產(chǎn)生的煙塵，確保煙氣達(dá)標(biāo)排放，并回收煙塵中所含的精釩渣；②根據(jù)工藝需要，保證焙燒爐內(nèi)壓力為微負(fù)壓。除塵系統(tǒng)投入使用后，外排煙氣含塵濃度不大于100 mg/Nm3，滿足生產(chǎn)和當(dāng)時(shí)的環(huán)保要求。

隨著公司近年來產(chǎn)能的提高，焙燒爐排出的煙塵超出了除塵系統(tǒng)的原設(shè)計(jì)的除塵能力，兩臺(tái)除塵器均出現(xiàn)了除塵能力下降、運(yùn)行不穩(wěn)定和故障率上升等一系列問題，影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。目前兩臺(tái)除塵器外排煙氣含塵濃度一般維持在 120 mg/Nm3左右。

由于國家對(duì)環(huán)保的重視程度不斷提高，現(xiàn)行《釩工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求焙燒爐的煙氣外排含塵濃度須控制在50 mg/Nm3以內(nèi)，該公司現(xiàn)有的兩臺(tái)除塵器無法滿足除塵要求，因此要對(duì)現(xiàn)有的V2O5焙燒爐進(jìn)行除塵系統(tǒng)改造。

1 除塵工藝技術(shù)改造

1.1 V2O5焙燒爐基本參數(shù)

(1)煙氣量：12 000 Nm3/(h·座)。

(2)煙氣溫度：360 ℃。

(3)煙氣含塵濃度：55 g/Nm3。

(4)煙氣主要成分。CO2占3.7%，O2占12.7%，N2占79.5%，CO占4.1%。

(5)煙塵成分：釩渣和碳酸鈉的混合物。

(6)煙塵粒度：+200 μm占85.5%，-200 μm占14.5%。

1.2 除塵方式的選擇[1]

除塵方式一般選擇技術(shù)上可行、投資經(jīng)濟(jì)的工藝方案。對(duì)于不同的現(xiàn)場(chǎng)條件，須有針對(duì)性地進(jìn)行除塵方式的選擇。目前國內(nèi)工藝類似的V2O5作業(yè)區(qū)除塵一般將含塵煙氣通過直接或間接換熱降低溫度后，再由布袋除塵器或旋風(fēng)加布袋的二級(jí)除塵過濾以收集粉塵，最后通過煙囪集中外排。若直接采用空氣冷卻，設(shè)備和管網(wǎng)占地面積大，而主要除塵設(shè)備布置在拆除電除塵器后的狹窄區(qū)域，場(chǎng)地不具備空氣冷卻設(shè)備與管網(wǎng)的布置條件?？紤]到煙氣粉塵濃度較高，采取旋風(fēng)除塵器加布袋除塵器的二級(jí)除塵對(duì)于有效過濾粉塵更加有利。因此，改造工程決定采用間接換熱降低煙氣溫度，再通過旋風(fēng)加布袋除塵器除塵。為防止因除塵系統(tǒng)部分設(shè)備故障導(dǎo)致焙燒爐停產(chǎn)，除塵系統(tǒng)采用3臺(tái)風(fēng)機(jī)(3臺(tái)并聯(lián)，2用1備)。

1.3 濾料的選擇

由于煙塵粒徑較小，用普通濾料過濾，需要降低過濾風(fēng)速(一般小于0.5 m/min)來保證過濾效果，但存在除塵器體積龐大、投資檢修費(fèi)用高、檢修難度大等問題。綜合考慮，決定采用美塔斯針刺氈防腐覆膜濾料代替普通濾料。由該濾料制成的濾袋采用微孔聚四氟乙烯材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)過濾技術(shù)中的一次粉塵層，粉塵不易粘結(jié)在濾袋上，降低了清灰能耗，提高了清灰效果，可在保證過濾效果的前提下，顯著提高過濾風(fēng)速。

1.4 除塵工藝改造措施[2]

拆除現(xiàn)有1#、2#焙燒爐的除塵系統(tǒng)，新建兩套除塵系統(tǒng)，分別對(duì)2座焙燒爐進(jìn)行除塵。焙燒爐爐頂?shù)臒煔?360 ℃)經(jīng)換熱器間接冷卻至150 ℃，經(jīng)旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器兩級(jí)過濾后，再經(jīng)煙囪高空排放。除塵器收集的粉塵經(jīng)輸送設(shè)備返回工藝流程重新利用，風(fēng)機(jī)采用無極變頻調(diào)速。隨時(shí)檢測(cè)進(jìn)入除塵器的煙氣溫度，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí)，打開野風(fēng)閥，混入冷風(fēng)，保護(hù)除塵器濾袋。除塵系統(tǒng)采用集中PLC控制，并進(jìn)行CRT監(jiān)視。流程為：焙燒爐→換熱器→旋風(fēng)除塵器→脈沖布袋除塵器→離心引風(fēng)機(jī)→消聲器→煙囪達(dá)標(biāo)排放。

2 除塵系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算與設(shè)備組成

2.1 系統(tǒng)風(fēng)量

(1)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的確定。進(jìn)入換熱器前的參數(shù)：煙氣溫度t=360 ℃，煙氣量L=12 000 Nm3/h(工況流量為29 407 m3/h)，管道內(nèi)煙氣流速V=16 m/s，風(fēng)管管徑為φ內(nèi)=800 mm，管壁厚δ=6 mm，則管道材料選擇Q235-B。

(2)換熱器與布袋除塵器參數(shù)。煙氣溫度t=150 ℃，煙氣流量L=12 000 Nm3/h(工況流量為 19 651 m3/h)，管道內(nèi)煙氣流速V=16m/s，則風(fēng)管管徑為φ內(nèi)=650 mm，管壁厚δ=6 mm，管道材料選擇Q235-B。

(3)除塵器后風(fēng)管參數(shù)。煙氣溫度t=150 ℃，煙氣流量L=14 400 Nm3/h(工況流量為23 582 m3/h)，流速V=14 m/s，管徑為φ內(nèi)=770 mm，管壁厚δ=5 mm，管道材料選擇Q235。

(4)煙囪及煙囪前的風(fēng)管參數(shù)(2套除塵系統(tǒng)共用1個(gè)煙囪)。煙氣溫度t=150 ℃，工況流量為2×23 582 m3/h =47 164 m3/h，流速V=14 m/s，則管徑為φ內(nèi)1 090 mm，管壁厚δ=6 mm，管道材料Q235。

(5)系統(tǒng)工況流量為19 651 m3/h，風(fēng)機(jī)風(fēng)量L=23 582 m3/h(150 ℃/h)。

2.2 系統(tǒng)阻力

(1)布袋除塵器前管網(wǎng)阻力。換熱器前管網(wǎng)阻力(360 ℃、0.089 MPa)△P1=nξv2ρ/2=226 Pa。式中,n為局部阻力點(diǎn)數(shù)；ξ為局部阻力系數(shù)；v為煙氣在管內(nèi)的流速，m/s；ρ為煙氣的密度，kg/m3。

換熱器與布袋除塵器間管網(wǎng)阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P2=425 Pa，其中煙氣流速v取16 m/s。

布袋除塵器后管網(wǎng)阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P3=423 Pa，其中煙氣流速取14 m/s。

換熱器阻力(360 ℃、0.089 MPa)△P4=500 Pa，旋風(fēng)除塵器阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P5=800 Pa，布袋除塵器阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P6= 1 770 Pa，消聲器阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P7=200 Pa。

150 ℃時(shí)、0.089 MPa情況下的阻力即系統(tǒng)阻力：Σ△P=△P1+△P2+△P3+△P4+△P5+△P6+△P7+△P8=4 394 Pa。

要克服該阻力，在150 ℃、0.089 MPa情況下需要的最小全壓為4 394 Pa，折算到200 ℃、0.101 3 MPa情況下的最小全壓H=4 473 Pa，風(fēng)機(jī)全壓1.15H=5 144 Pa。

2.3 主要設(shè)備組成

依據(jù)參數(shù)計(jì)算結(jié)果，選擇的主要設(shè)備如下。

(1)離心風(fēng)機(jī)，型號(hào)Y9-19№12.5D，3臺(tái)，風(fēng)量L=23 582 m3/h，全壓H=5 361 Pa，配套電機(jī)參數(shù)55 kW/380 V[2]。

(2)氣箱脈沖布袋除塵器，型號(hào)PPCS96-8，2臺(tái)，處理風(fēng)量L=23 582 m3/h，全過濾面積S=576 m2，凈過濾面積S凈=480 m2，設(shè)備阻力△P≤ 1 770 Pa。

(3)旋風(fēng)除塵器，型號(hào)XF-a，2臺(tái)?？諝鈸Q熱器，型號(hào)ZR-Ⅱ-120型，2臺(tái)。

3 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)[3]

(1)采用兩套除塵系統(tǒng)，減少停產(chǎn)事故。由于兩座焙燒爐分別采用獨(dú)立的除塵系統(tǒng)而不是共用一套除塵，避免了除塵系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)、兩座焙燒爐要同時(shí)停產(chǎn)的問題。采用3臺(tái)除塵風(fēng)機(jī)，進(jìn)一步降低了焙燒爐因除塵系統(tǒng)故障而停產(chǎn)的概率。

(2)采用覆膜濾料，降低日常維護(hù)的工作量。與普通濾料每年需更換濾袋相比，正常使用情況下，覆膜濾料可實(shí)現(xiàn)2年1換，節(jié)約了運(yùn)行成本。

4 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

釩業(yè)公司V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)改造工程共投資326.45萬元(不含設(shè)備增值稅)。除塵系統(tǒng)每天回收精釩渣1.7 t，每年按330 d計(jì)，則年回收量為561 t，精釩渣目前市價(jià)按1 500元/t計(jì)，則每年銷售收入為84.15萬元。每年消耗電費(fèi)47.9萬元，全年空氣壓縮費(fèi)33.26萬元，修理費(fèi)9.74萬元，折舊費(fèi)21.12萬元，年成本合計(jì)112.02萬元，年實(shí)際運(yùn)行成本為27.87元。年實(shí)際運(yùn)行成本與類似項(xiàng)目進(jìn)行比較，處于較低水平。

另外，釩業(yè)公司V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)改造工程的完成，有利于改善崗位工人勞動(dòng)環(huán)境及周邊居民的生活環(huán)境，具有很好的社會(huì)效益。

5 結(jié) 論

通過對(duì)V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)的改造，使生產(chǎn)工藝更加科學(xué)合理，降低了維修工作量和備件消耗，降低了系統(tǒng)故障率。釩業(yè)公司V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)改造于2013年底正式投產(chǎn)。經(jīng)監(jiān)測(cè)外排濃度達(dá)標(biāo)(不大于50 mg/Nm3)，符合設(shè)計(jì)預(yù)期值。

[1] 郭豐年，龍步云，徐連達(dá)，等.鋼鐵企業(yè)采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

[2] 陸耀慶，陳 濤，等.供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987.

[3] 陳 亭.釩制品廠V2O3焙燒爐除塵系統(tǒng)改造[J].中國資源綜合利用，2011(4)：42-44.

2015-10-10)

陳 亭(1984—)，男，工程師，617063 四川省攀枝花市。