提高袋式除塵器濾袋使用壽命

曾慶康

（銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司，安徽 銅陵 244000）

1 項(xiàng)目概述

銅陵有色銅冶煉工藝技術(shù)升級(jí)改造項(xiàng)目由“雙閃工程”和“奧爐改造工程”兩部分組成。其中“奧爐改造工程”于2016年3月18日開(kāi)工建設(shè)，2018年3月18日投料試生產(chǎn)。依托銅陵有色70年技術(shù)經(jīng)驗(yàn)沉淀，堅(jiān)守“創(chuàng)造成就未來(lái)”企業(yè)價(jià)值觀，最終實(shí)現(xiàn)當(dāng)年投產(chǎn)、當(dāng)年達(dá)產(chǎn)的目標(biāo)。

“奧爐改造工程”采用“奧爐熔煉-電爐貧化-智能數(shù)控吹煉-回轉(zhuǎn)式陽(yáng)極爐精煉”冶煉工藝，根據(jù)環(huán)境煙氣成分及工藝特點(diǎn)，配置3套環(huán)集系統(tǒng)。為打造“清潔生產(chǎn)、綠色生態(tài)”企業(yè)，確保環(huán)境煙氣經(jīng)環(huán)集脫硫系統(tǒng)處理后各項(xiàng)指標(biāo)滿足《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25467-2010)及修改單要求，于環(huán)境煙氣收集點(diǎn)和環(huán)集脫硫系統(tǒng)之間設(shè)置袋式除塵器[1]。

由于“奧爐改造工程”工藝設(shè)計(jì)及其原料、燃料、設(shè)備配置有別于當(dāng)前國(guó)內(nèi)、外銅冶煉企業(yè)，試生產(chǎn)初期袋式除塵器運(yùn)行效果不甚理想，主要表現(xiàn)為糊袋、濾袋破損、出口含塵高、濾袋壽命短等問(wèn)題。

2 袋式除塵器使用情況

自2018年試生產(chǎn)至今，環(huán)集濾袋共進(jìn)行5次更換，共計(jì)更換5000條。

第一次使用的為布袋除塵器廠家配套的濾袋，全部為PTFE材質(zhì)濾袋，拆卸方便，后因奧爐烘爐煙氣含水量過(guò)多，布袋除塵器前后壓差過(guò)大達(dá)3000多Pa，致使濾袋糊袋嚴(yán)重。第二次將1800條PTFE材質(zhì)的濾袋整體更換成亞克力材質(zhì)濾袋，因?yàn)V袋材質(zhì)不符合工況要求，使用20天后就出現(xiàn)了濾袋破損情況（底部穿孔和袋身撕裂），使用最長(zhǎng)的也就3個(gè)月，嚴(yán)重影響收塵效率。且在檢查布袋是否破損過(guò)程中，由于亞克力材質(zhì)濾袋基布較厚，使用后存在縮水情況，致使濾袋緊貼著袋籠，無(wú)法順利將布袋與袋籠分離檢查，只能采取破壞性拆卸布袋，最后使得袋籠結(jié)構(gòu)遭到破壞，濾袋和袋籠兩者都需要更換。中間陸續(xù)更換1400條亞克力材質(zhì)濾袋，總計(jì)3200條亞克力材質(zhì)濾袋。情況仍未得到改善。

為延長(zhǎng)布袋使用壽命、提高布袋使用效果、確保環(huán)集脫硫尾氣達(dá)標(biāo)排放、降低運(yùn)行成本，需要結(jié)合實(shí)際工況對(duì)布袋材質(zhì)進(jìn)行重新選擇，并優(yōu)化工況控制方式。

3 原因分析

3.1 材質(zhì)對(duì)比

結(jié)合本項(xiàng)目前期濾袋使用情況，對(duì)已使用的濾袋材質(zhì)進(jìn)行比較分析：

（1）PPS濾袋。PPS濾袋學(xué)名聚苯硫醚。是結(jié)晶性高性能熱塑性工程塑料，具有耐熱、耐酸堿、阻燃性等諸多特性,PPS運(yùn)行溫度為160℃-200℃。但是PPS抗氧化性能差，容易發(fā)生氧化腐蝕。

（2）PTFE濾袋。PTFE即聚四氟乙烯，能在240℃的溫度下連續(xù)使用，短時(shí)能夠承受260℃溫度，能耐全部PH值范圍內(nèi)的酸堿侵蝕。聚四氟乙烯合成纖維濾袋自潤(rùn)性極佳、不吸潮、能承受紫外線輻射。但PTFE纖維濾料的耐磨性一般，所以對(duì)濾袋框架有較嚴(yán)格的要求(光潔度)[2]。

（3）亞克力濾袋。亞克力具有很好的耐水解性能,適用于連續(xù)運(yùn)行溫度125℃-140℃的工況。對(duì)有機(jī)溶劑、氧化劑、無(wú)機(jī)及有機(jī)酸具有良好的抵抗力，耐水解性能很好，耐堿性能一般。

三者主要技術(shù)指標(biāo)如表所示：

表1 三種材質(zhì)濾袋性能比較表

10 抗氧化性 差 優(yōu) 優(yōu)11 抗水性 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu)12 抗磨損 良 差 良13 抗折性 良 良 良

3.2 使用情況分析

3.2.1 環(huán)境煙氣處理流程簡(jiǎn)述

為實(shí)現(xiàn)環(huán)境煙氣處理后達(dá)標(biāo)排放，奧爐工序和吹煉爐工序均獨(dú)立配置袋式除塵器，每臺(tái)袋式除塵器后設(shè)有風(fēng)機(jī)，環(huán)境煙氣通過(guò)各區(qū)域環(huán)集點(diǎn)收集后經(jīng)除塵器、風(fēng)機(jī)后，兩者匯集輸送至環(huán)集脫硫系統(tǒng)作進(jìn)一步處理。

考慮到奧爐工況較為復(fù)雜，結(jié)合吹煉爐工序環(huán)境煙氣更為穩(wěn)定，為提高環(huán)集系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定作業(yè)能力，在袋式除塵器前后增加聯(lián)通管路，方便煙氣的切換，防止因故障影響正常生產(chǎn)。

正常作業(yè)期間，閥門2和閥門5關(guān)閉，奧爐工序與吹煉爐工序環(huán)集系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行；某套環(huán)集系統(tǒng)故障時(shí)，關(guān)閉對(duì)應(yīng)袋式除塵器進(jìn)出口閥門，環(huán)境煙氣共用一套環(huán)集系統(tǒng)。

環(huán)境煙氣處理流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 環(huán)境煙氣處理流程圖

3.2.2 前期使用壽命短原因分析

在充分分析幾種材質(zhì)濾袋理化性能的基礎(chǔ)上根據(jù)前期各個(gè)批次濾袋使用情況，從工藝特點(diǎn)、煙氣性質(zhì)及操作方式三個(gè)方面對(duì)濾袋使用壽命低進(jìn)行分析。

（1）工藝特點(diǎn)。本廠區(qū)采用“奧爐熔煉-電爐貧化-智能數(shù)控吹煉-回轉(zhuǎn)式陽(yáng)極爐精煉”銅冶煉工藝，其中奧爐熔煉為連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)出料作業(yè)模式；貧化電爐設(shè)有4個(gè)冰銅排放口、2個(gè)放渣口，均采用間斷排放模式；智能數(shù)控吹煉爐通過(guò)行車運(yùn)輸冰銅、粗銅、爐渣等中間物料，屬間斷作業(yè)模式。

正常作業(yè)期間，奧爐區(qū)域各環(huán)境集煙點(diǎn)收集煙氣流量、溫度、成分穩(wěn)定，電爐區(qū)域因采用間斷作業(yè)方式，環(huán)境集煙點(diǎn)閥門根據(jù)作業(yè)需求選擇性啟閉，因此環(huán)境煙氣量波動(dòng)較大，且由于采用天然氣保溫，因此環(huán)境煙氣中含有一定量的水分；吹煉爐工序除采用間斷作業(yè)模式，各環(huán)境集煙點(diǎn)作業(yè)情況與電爐區(qū)域類似外，由于進(jìn)出料期間伴有強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)，造成瞬間煙氣量較大、溫度高、SO2濃度高，除進(jìn)出料過(guò)程，爐體大部分時(shí)間位于作業(yè)狀態(tài)，此時(shí)煙氣全部進(jìn)入制酸系統(tǒng)，鮮有煙氣進(jìn)入環(huán)境集煙系統(tǒng)，此時(shí)該區(qū)域進(jìn)入環(huán)集系統(tǒng)的煙氣以空氣為主。

非正常作業(yè)期間，奧爐烘爐煙氣短期內(nèi)并入環(huán)集系統(tǒng)，此時(shí)奧爐區(qū)域環(huán)境煙氣流量較正常作業(yè)期間小、溫度高、水分高、氧濃高、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，期間吹煉工序可能處于正常作業(yè)狀態(tài)，亦可能處于停爐狀態(tài)。

鑒于本項(xiàng)目工藝特點(diǎn)，進(jìn)入環(huán)境系統(tǒng)煙氣的流量、溫度、成分等均具有波動(dòng)性、間斷性的特點(diǎn)。

（2）煙氣性質(zhì)。為掌握環(huán)集系統(tǒng)煙氣成分變化情況，特對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)各個(gè)階段進(jìn)行跟蹤抽檢，部分抽檢結(jié)果如表2所示。

表2 環(huán)集系統(tǒng)煙氣抽檢部分結(jié)果

表2的結(jié)果顯示兩個(gè)環(huán)集系統(tǒng)煙氣成分隨著工況的變化出現(xiàn)極大波動(dòng)，雖然經(jīng)過(guò)濾袋過(guò)濾后能夠滿足環(huán)集脫硫系統(tǒng)的工況需求，由于煙氣成分及流量的波動(dòng)，容易造成濾袋掛灰效果不佳、糊袋、局部破損等問(wèn)題，造成濾袋使用壽命短。

（3）操作方式。為適應(yīng)奧爐連續(xù)作業(yè)而電爐、吹煉爐間斷作業(yè)的生產(chǎn)方式，兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)環(huán)集風(fēng)機(jī)開(kāi)度適時(shí)調(diào)整，開(kāi)度范圍50-85%，風(fēng)機(jī)排氣量15萬(wàn)至25萬(wàn)立方米/小時(shí)，該模式下，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效益最優(yōu)化，更符合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境煙氣收集需求，但由于風(fēng)量始終處于較大幅度波動(dòng)，煙氣速度、溫度及濾袋前后壓差變化較大，濾袋工況不穩(wěn)定，難以確保其使用壽命。

由于冶煉工藝特殊性，項(xiàng)目試運(yùn)行前期，將烘爐煙氣引入環(huán)集系統(tǒng)，由于該作業(yè)時(shí)段煙氣量小、溫度高、水分含量大，經(jīng)長(zhǎng)距離管道運(yùn)輸后，煙氣溫降較大，甚至低于其露點(diǎn)，致使大量液態(tài)水分粘附在濾袋表面，與煙氣中粉塵結(jié)合、反應(yīng)，容易造成糊袋、燒袋現(xiàn)象，致使布袋使用時(shí)間短[4]。

為脫除煙氣中水分及部分硫氧化物，在袋式除塵器進(jìn)口處通過(guò)生石灰添加裝置定時(shí)、定量向煙氣內(nèi)噴入生石灰，為防止生石灰過(guò)早沉降，未能在濾袋表面形成二次過(guò)濾層(濾床)，生石灰添加位置靠近除塵器入口處，由于煙氣流速不穩(wěn)定，生石灰掛灰效果不佳。

前期濾袋使用過(guò)程中因發(fā)生收縮而緊緊貼附在袋籠表面，無(wú)法實(shí)現(xiàn)濾袋與袋籠分開(kāi)點(diǎn)檢，為確保過(guò)濾效果，必須定期將濾袋與袋籠整體破壞性取出檢查，造成濾袋更換量增大。

4 解決措施

結(jié)合上述分析，在滿足使用效果的前提下，為提高濾袋使用壽命，降低生產(chǎn)成本，確保環(huán)保達(dá)標(biāo)，于2019年3月第三次整體更換了1800條濾袋，取得一定效果，整改措施如下：

（1）此次更換濾袋采用50%亞格力和50%PPS混紡的材質(zhì)，兼具一定耐酸、耐堿、耐磨、耐水性能，成本可控。

（2）穩(wěn)定環(huán)境煙氣量，通過(guò)優(yōu)化三臺(tái)環(huán)集風(fēng)機(jī)出口管道結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2、圖3）[3]，調(diào)整奧爐、電爐與吹煉爐三者之間進(jìn)出料銜接方式，均衡各時(shí)間段進(jìn)出料頻次和環(huán)境煙氣發(fā)生量，實(shí)現(xiàn)環(huán)集風(fēng)機(jī)恒定運(yùn)行，煙氣量、流速、壓力、濾袋進(jìn)出口壓差長(zhǎng)期穩(wěn)定，為濾袋壽命的提高奠定了基礎(chǔ)條件。

圖2 改造前管道結(jié)構(gòu)

圖3 改造后管道結(jié)構(gòu)

（3）調(diào)整生石灰添加位置。在穩(wěn)定環(huán)境煙氣量的前提下，根據(jù)煙氣流速重新確定生石灰添加位置，由于風(fēng)速的提高，新位置較前期距離除塵器進(jìn)口更遠(yuǎn)，確保在調(diào)整后的風(fēng)速下，生石灰不會(huì)過(guò)早沉降，同時(shí)不會(huì)大量集聚在除塵器末端，以提高濾袋掛灰效果，一方面形成二次過(guò)濾層提高濾袋過(guò)濾效果，另一方面形成保護(hù)層提高濾袋使用時(shí)長(zhǎng)。

（4）調(diào)整烘爐煙氣處理方式。前期未考慮到烘爐煙氣高溫、高水、少量的特點(diǎn)，致使工況嚴(yán)重偏離濾袋正常使用范圍，因此針對(duì)烘爐煙氣的這種特點(diǎn)，對(duì)各環(huán)集點(diǎn)啟閉時(shí)間及相互間匹配方式重新進(jìn)行明確，實(shí)現(xiàn)大風(fēng)量、溫度適中的控制目標(biāo)，結(jié)合生石灰添加點(diǎn)及用量的調(diào)整，烘爐煙氣的負(fù)面影響得到有效遏制。

5 運(yùn)行效果

通過(guò)不斷嘗試摸索，目前環(huán)集除塵器濾袋使用壽命由前期不到2個(gè)月延長(zhǎng)至不少于10個(gè)月，通過(guò)取樣分析，過(guò)濾后煙氣各項(xiàng)指標(biāo)均符合《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，取得良好效果。