電收塵器與高溫過濾收塵器工藝的比較

周亮亮，楊衛(wèi)嚴(yán)

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西 南昌 330031）

1 引言

華東某冶煉廠是一家具有四十年歷史，專業(yè)處理含鉛廢料的生產(chǎn)企業(yè)。為滿足日益嚴(yán)峻的環(huán)保要求，該廠計(jì)劃新建一套節(jié)能、環(huán)保、自動(dòng)化水平高的側(cè)吹爐系統(tǒng)處理含鉛廢料，同時(shí)加快推進(jìn)冶煉煙氣的超低排放改造。

隨著國(guó)家提倡循環(huán)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，將含鉛廢料資源化不僅可以回收有價(jià)資源，而且保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。目前含鉛廢料的處理主要是采用鼓風(fēng)爐或反射爐工藝，存在氧化還原效率低，自動(dòng)化程度不高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，環(huán)保不達(dá)標(biāo)等問題，已屬于我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011 年）淘汰類項(xiàng)目［1］。側(cè)吹爐工藝是一種處理含鉛廢料的新工藝，具有工藝流程短，生產(chǎn)效率高，綜合能耗低，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。側(cè)吹爐系統(tǒng)產(chǎn)出的高溫含塵煙氣因含SO2、SO3和H2O 組分，煙氣的處理工藝需要考慮高溫含塵、露點(diǎn)高等因素。若采用電收塵器工藝，收塵器出口的煙氣含塵濃度較高，最高可達(dá)500 mg/Nm3，必須在電收塵器之后增設(shè)煙氣洗滌系統(tǒng)，否則難于滿足后續(xù)脫硫工段的處理要求。若采用高溫過濾收塵器工藝，可以保證收塵器出口煙氣含塵濃度在20 mg/Nm3以內(nèi)，能夠滿足后續(xù)脫硫工段的處理要求。

文中分析了電收塵器和高溫過濾收塵器兩種煙氣處理工藝，并從工藝的可靠性、建設(shè)投資和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行了比較，為相關(guān)冶煉煙氣處理工藝的選擇提供參考和借鑒。

2 側(cè)吹爐系統(tǒng)的煙氣狀況

采用側(cè)吹爐系統(tǒng)處理含鉛廢料，產(chǎn)出的高溫含塵煙氣進(jìn)入余熱鍋爐冷卻降溫，余熱鍋爐出口煙氣的狀況如下：

煙氣量：38203 Nm3/h；

煙氣溫度：350℃；

煙氣中的含塵濃度：185.4 g/Nm3；

煙氣成分如表1 所示。

表1 煙氣成分

煙塵成分如表2 所示。

表2 煙塵成分

3 工藝流程及主要收塵原理

為滿足后續(xù)脫硫工段的處理要求，采用兩種工藝流程對(duì)側(cè)吹爐煙氣進(jìn)行處理。處理后的尾氣滿足國(guó)標(biāo)《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 31574-2015 的要求，現(xiàn)有企業(yè)大氣污染物顆粒物濃度排放限值為30 mg/Nm3［2］。

3.1 電收塵器工藝流程

電收塵器煙氣處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 電收塵器煙氣處理工藝流程

從側(cè)吹爐余熱鍋爐出口排出的煙氣溫度350℃，含塵濃度185.4 g/Nm3，煙氣露點(diǎn)190℃的煙氣進(jìn)入電收塵器凈化，收塵器出口煙氣含塵濃度在500 mg/Nm3以內(nèi)，再由排風(fēng)機(jī)送往煙氣洗滌系統(tǒng)進(jìn)一步凈化，洗滌系統(tǒng)出口煙氣含塵濃度降到20 mg/Nm3以內(nèi)，再進(jìn)入脫硫系統(tǒng)處理，處理后的尾氣達(dá)標(biāo)排放。

3.2 電收塵器主要收塵原理

該流程中的關(guān)鍵收塵設(shè)備是電收塵器，其工作原理是煙氣通過設(shè)備煙道時(shí)，對(duì)放電極施加一個(gè)高壓電流引發(fā)電暈放電并使塵粒帶電，當(dāng)電量達(dá)到一定程度時(shí)，在電場(chǎng)力的作用下塵粒向收塵極移動(dòng)，最后沉積在收塵極板上。定時(shí)擊打收塵極板，使具有一定厚度的煙塵在自重和振動(dòng)的雙重作用下進(jìn)入收塵器下方的灰斗中，從而達(dá)到清除煙氣中煙塵的目的。電收塵器能捕集細(xì)小的煙塵，設(shè)備阻力小、耐高溫、自動(dòng)化程度較高。電收塵器的收塵效率受煙塵比電阻的影響很大，煙塵的比電阻與煙塵成分、煙氣溫度和成分有關(guān)。電收塵器捕集煙塵的最佳比電阻為104～1010 Ω.cm，氧化鉛煙塵在177℃的比電阻為1011 Ω.cm［3］，屬于高比電阻煙塵，比較難收集。

3.3 高溫過濾收塵器工藝流程

高溫過濾收塵器煙氣處理工藝流程如圖2 所示。

圖2 高溫過濾收塵器煙氣處理工藝流程

從側(cè)吹爐余熱鍋爐出口排出的煙氣溫度350℃，含塵濃度185.4 g/Nm3，煙氣露點(diǎn)190℃的煙氣進(jìn)入高溫過濾收塵器凈化，收塵器出口煙氣含塵濃度降到20 mg/Nm3以內(nèi)，再由排風(fēng)機(jī)送往脫硫系統(tǒng)處理，處理后的尾氣達(dá)標(biāo)排放。

3.4 高溫過濾收塵器主要收塵原理

高溫過濾收塵器是一種高效的煙氣凈化設(shè)備，與布袋收塵器的收塵原理相似，但又有所區(qū)別，主要區(qū)別在于濾芯的材質(zhì)。該設(shè)備采用金屬間化合物多孔材料作為濾芯截留煙氣中的煙塵，煙塵過濾層形成后更加有利于煙塵的截留。由于煙塵濾餅的堆積造成煙氣流動(dòng)阻力的逐漸增大，達(dá)到一定的壓降或是經(jīng)過一定的預(yù)設(shè)定過濾時(shí)間后，就通過反向脈沖噴吹清除截留的煙塵，并因重力作用落入收塵器的灰斗中。金屬間化合物多孔材料是在真空或氫氣氣氛中燒結(jié)，形成燒結(jié)金屬粉末過濾介質(zhì)，其結(jié)構(gòu)孔隙率可達(dá)20%～40%［4］。金屬間化合物多孔材料具有金屬鍵和共價(jià)鍵的混鍵結(jié)構(gòu)，具有良好的基體橋接能力，抗氧化性能好，耐酸、堿性能好，耐高溫，機(jī)械強(qiáng)度高，線膨脹系數(shù)低，可加工、可焊接、抗振性能好等特點(diǎn)。高溫過濾收塵器諸多的良好性能源于濾芯的特殊微孔結(jié)構(gòu)，濾芯的金相結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 濾芯的金相結(jié)構(gòu)

4 工藝設(shè)備參數(shù)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比

4.1 電收塵器工藝設(shè)備參數(shù)

（1）電收塵器設(shè)備參數(shù)。

技術(shù)規(guī)格：干式、臥式、單室，五電場(chǎng) F=74 m2；

設(shè)備重量：350 t；

設(shè)備用電情況：380 V/ 340 kVA；

設(shè)備報(bào)價(jià)：520 萬(wàn)元；

設(shè)備主要部件材質(zhì)：殼體材質(zhì)為不銹鋼S31603（022Cr17Ni12Mo2）； 放電極（管、刺）材質(zhì)為不銹鋼S31603（022Cr17Ni12Mo2）；收塵極板材質(zhì)為SPCC 冷軋鋼。

（2）高溫排風(fēng)機(jī)設(shè)備參數(shù)。

技術(shù)規(guī)格：

Q=125000 m3/h，H=16100 kPa，T=300℃；

設(shè)備用電情況：10 kV/1000 kW；

設(shè)備報(bào)價(jià)：150 萬(wàn)元；

設(shè)備主要部件材質(zhì)：

S31603（022Cr17Ni12Mo2）。

（3）煙氣洗滌系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)。

設(shè)備用電情況：380 V/ 46 kW；

設(shè)備報(bào)價(jià)：300 萬(wàn)元；煙氣洗滌系統(tǒng)工作過程中需補(bǔ)充新水量約9.5 m3/h。需排出廢水量約3 m3/h，其中主要含5.7%的稀硫酸，以及從煙氣中洗下的煙塵，廢水中含固量約8 g/L。

我轉(zhuǎn)過頭看見托莉站在我身后，忽然有一種回到個(gè)性測(cè)試室的感覺，眼前浮現(xiàn)出四面環(huán)繞的鏡子、接到前額的插線，這本身就讓我產(chǎn)生一種想逃避的感覺，一見到托莉，這種感覺再次涌上心頭。沒想到會(huì)再見到她。

4.2 高溫過濾收塵器工藝設(shè)備參數(shù)

（1）高溫過濾收塵器設(shè)備參數(shù)。

技術(shù)參數(shù)：5 個(gè)室，F(xiàn)=1742 m2；

設(shè)備重量：50 t；

設(shè)備用電情況：470 kW /15 kW；

設(shè)備報(bào)價(jià)：590 萬(wàn)元；

收塵器系統(tǒng)包括：開車預(yù)熱系統(tǒng)、反吹加熱系統(tǒng)、停車置換系統(tǒng)。公用工程開車時(shí)電耗：470 kW，正常運(yùn)行時(shí)電耗：15 kW。壓縮空氣耗量：2.5 Nm3/min。

設(shè)備主要部件材質(zhì)：殼體材質(zhì)為不銹鋼S31603（022Cr17Ni12Mo2）；濾芯材質(zhì)為金屬間化合物多孔材料，支撐體及密封件為不銹鋼S31603（022Cr17Ni12Mo2）。

（2）高溫排風(fēng)機(jī)設(shè)備參數(shù)。

技術(shù)規(guī)格：

Q=115800 m3/h，H=6500 kPa，T=300℃；

設(shè)備用電情況：10 kV /400 kW；

設(shè)備報(bào)價(jià)：100 萬(wàn)元；

設(shè)備主要部件材質(zhì)：

S31603（022Cr17Ni12Mo2）。

4.3 電收塵器工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本

（1）電收塵器。

維護(hù)費(fèi)用：18 萬(wàn)元/a；

電耗：340×330×24×0.75=202 萬(wàn)元/a。

（2）高溫排風(fēng)機(jī)。

電耗：1000×330×24×0.75=594 萬(wàn)元/ a。

（3）煙氣洗滌系統(tǒng)。

電耗：46×330×24×0.75=27.3 萬(wàn)元/ a；

水耗：9.5×330×24×2.73=20.5 萬(wàn)元/ a；

廢水處理費(fèi)：3×330×24×9=21.4 萬(wàn)元/ a。

4.4 高溫過濾收塵器工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本

（1）高溫過濾收塵器。

維護(hù)費(fèi)用：77.4萬(wàn)元/ a（按照濾芯4.5年折舊）；

電耗：開車及停車時(shí)：470×12×0.75=0.42萬(wàn)元/ 次（開車時(shí)利用電加熱器對(duì)收塵器進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間12 h），按照每年停車2 次計(jì) 算：0.42×2=0.84 萬(wàn) 元/ a。 正常運(yùn)行 時(shí)15×330×24×0.75=8.9 萬(wàn)元/ a（主要是反吹壓縮空氣加熱、脈沖閥、卸灰閥和控制系統(tǒng)耗電）；

壓縮空氣消耗費(fèi)：

2.5×4.5×330×24×0.75=6.7 萬(wàn)元/ a

（2）高溫排風(fēng)機(jī)。

電耗：400×330×24×0.75=237.6 萬(wàn)元/ a。

電收塵器工藝和高溫過濾收塵器工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比如表3 所示。

通過對(duì)比分析，得出：

①高溫過濾收塵器工藝優(yōu)勢(shì)非常明顯。

②高溫過濾收塵器工藝主要設(shè)備投資比電收塵器工藝少280 萬(wàn)元。

③高溫過濾收塵器工藝每年的技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本比電收塵器工藝少551.8 萬(wàn)元。

表3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比

5 設(shè)備綜合性能的比較

從電收塵器和高溫過濾收塵器的綜合性能方面進(jìn)行比較，高溫過濾收塵器具有收塵效率高，能耗低，可長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，詳細(xì)情況如表4 所示。

表4 電收塵器和高溫過濾收塵器綜合性能比較

6 結(jié)論

（1）通過對(duì)比，在利用側(cè)吹爐處理含鉛廢料的工藝中，高溫過濾收塵器比電收塵器更適合用于處理高溫、高塵、高含水的冶煉煙氣。

（2）從工藝的可靠性、設(shè)備投資和技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本等方面比較，高溫過濾收塵器具有很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

（3）高溫過濾收塵器工藝屬于干法收塵，收塵過程中沒有新水補(bǔ)充，也沒有廢水產(chǎn)生。

雖然高溫過濾收塵器有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但還是存在一定的問題，如濾芯材質(zhì)在高溫條件下會(huì)出現(xiàn)隨溫度升高而迅速氧化、腐蝕導(dǎo)致強(qiáng)度下降的現(xiàn)象，因此在使用過程中有最高使用溫度的限制［6］。相信未來(lái)隨著濾芯材質(zhì)的復(fù)合化發(fā)展，可以克服上述弊端，高溫過濾收塵器一定可以得到廣泛地應(yīng)用。