新型高效濾筒在某鋼廠軋鋼工序除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用

李桂林,程 華，哈 蕊，楊志宇，王 東，尹浩彬，張玉寶，萬力凝

（首鋼股份公司遷安鋼鐵公司，河北遷安 064400）

引言

鋼鐵行業(yè)，作為大氣污染物主要排放源，對京津冀地區(qū)大氣環(huán)境影響巨大，遠超環(huán)境承載力的污染排放強度，是京津冀及周邊地區(qū)大氣重污染形成的主因。河北省在2018年9月19日發(fā)布了《河北省鋼鐵工業(yè)大氣污染物超低排放標準》，自2019 年1月1 日起實施，軋鋼工序粉塵排放標準由15 mg/m3修改為10 mg/m3。

面對新標準要求，某鋼鐵公司冷軋酸洗工序除塵系統(tǒng)不能穩(wěn)定滿足超低排放要求，必然要進行升級改造，如果對除塵器整體進行改造，以提高處理效率的方式，將會造成時間、空間和資金的緊張和浪費，為了解決該問題，該鋼鐵公司利用現(xiàn)有除塵器，將覆膜布袋更換為百褶式高效濾筒，未對主體進行其他改造。更換為高效濾筒后增加了過濾面積、降低了過濾風速、提高了過濾能力。通過1年多的實踐和數(shù)據(jù)跟蹤分析，該軋鋼工序粉塵排放濃度非常穩(wěn)定，且完全達到超低排放標準的要求，同時，減少了布袋更換頻率，降低了檢修費用和能耗費用，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益。

1 該軋鋼工序的工藝流程

1.1 軋鋼車間工藝流程

該軋鋼車間生產(chǎn)鋼種為寬度為800 mm～1 300 mm 的冷軋帶鋼，原料為熱軋板卷，軋鋼工序分為入口段、酸洗段、軋機段。熱軋板卷在熱軋工序完成后的冷卻過程中會在帶鋼表面產(chǎn)生并附著大量的氧化鐵皮，冷軋帶鋼在進入軋機軋制前需對熱軋板卷表面的氧化鐵皮進行酸洗，為確保良好的酸洗效果，減少鹽酸消耗，冷軋機組在工藝段常采用直頭機及拉矯機對帶鋼表面的氧化鐵皮進行破除，在此過程中會產(chǎn)生大量漂浮的氧化鐵粉，如果不采取措施收集，空間內(nèi)的粉塵濃度能夠達到1 g/m3，遠遠超過了國家的規(guī)定限值。為了保證帶鋼的表面質(zhì)量、設(shè)備的穩(wěn)定運行和防止環(huán)境污染，需要將此過程中產(chǎn)生的鐵粉進行收集，一般在此工藝階段，均設(shè)置布袋除塵器。軋鋼車間酸洗段工藝流程圖如圖1所示。

圖1 軋鋼車間酸洗段工藝流程

1.2 除塵車間除塵系統(tǒng)原理

該軋鋼車間拉矯及焊機工序密封在100 m×30 m×5 m 的密閉空間中，全室空間體積共15 000 m3，按照每小時換風6～8 次計算，風量最高達到120 000 m3/h，該空間設(shè)計了3個吸風口，一臺120 000 m3/h的離心風機，所吸入的含塵空氣送入一座低壓脈沖布袋除塵器中，該除塵器共分為四個單元，每個單元182 條濾袋，共計728 條濾袋，濾袋規(guī)格為0.16 m×6 m，利用籠骨固定安裝在除塵倉中，過濾面積達到2 180 m2，過濾風速0.92 m/min。生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的含塵空氣，經(jīng)布袋除塵器過濾后，排放到大氣中，排放的污染物濃度能夠達到當時布袋除塵器出口設(shè)計值20 mg/m3，基本在7～15 mg/m3波動。吸附在濾袋表面的氧化鐵粉，經(jīng)過壓力為0.6 MPa 的壓風脈沖式吹掃，落至鐵粉倉內(nèi)，打包收集。該除塵器的四個除塵倉，采用三在線一離線的模式運行，每次循環(huán)周期為180 s。

2 改造要求及改造思路

根據(jù)《河北省鋼鐵工業(yè)大氣污染物超低排放標準》，顆粒物排放標準改為10 mg/m3。同時，根據(jù)當?shù)卣嚓P(guān)文件要求，過濾風速要求低于0.8 m/min。針對過濾風速的要求，在總風量不變的情況下，只有增加總過濾面積才能夠?qū)崿F(xiàn)，而現(xiàn)有除塵器的主體空間有限，已經(jīng)不能夠再增加布袋數(shù)量。如果增加除塵箱體，所需要投入的資金較高，改造時間較長，難以在短時間內(nèi)達到要求。

經(jīng)過多次論證，確定將現(xiàn)使用的布袋更換為折疊式高效濾筒，以增加過濾面積，達到降低過濾風速的要求，且該高效濾筒過濾效率較高，在除塵器入口廢氣工況不變的情況下，能夠確保出口污染物濃度低于10 mg/m3。

3 濾筒的規(guī)格及特性分析

3.1 濾筒規(guī)格

該軋鋼車間布袋除塵器所采用的濾筒型號為S160 型百褶式高效濾筒，除塵器原有四個單元不變，每個單元182 條濾筒，共計728 條濾筒，單條濾筒的規(guī)格為0.16 m×2 m，褶深采用常規(guī)的25 mm，褶數(shù)采用了46褶，總過濾面積達到3 349 m2，遠大于原濾袋過濾面積2 180 m2，過濾風速小于0.6 m/min，該濾筒安裝不需要使用籠骨，采用金屬封蓋、用環(huán)氧粘接劑封口，封蓋外表面設(shè)有高彈性環(huán)形密封墊圈，安裝方便，密封性好。

3.2 濾筒特性分析

（1）通過對該濾筒實際樣品進行解體展開測量，該百褶式高效濾筒與現(xiàn)裝濾袋，在同樣尺寸的情況下，可以提高3倍的過濾面積，降低過濾風速明顯。高效濾筒褶皺詳圖見圖2。

圖2 百褶式高效濾筒褶皺圖

（2）該濾筒占用空間小，可以增加顆粒物的沉降空間，在降低過濾風速的同時，減少濾筒磨損，降低濾筒更換頻次。百褶式濾筒與覆膜濾袋安裝布置對比情況，詳見圖3。

圖3 百褶式濾筒與普通濾袋安裝布置對比圖

（3）該高效濾筒材質(zhì)選用的紡黏聚酯濾料，為表面過濾機理，過濾效率高，防止粉塵對濾料內(nèi)部的堵塞，針對該濾料，進行了解剖，并在電鏡下同普通覆膜濾袋濾料進行了對比觀察，其表面材質(zhì)密度遠遠大于普通覆膜布袋濾料。濾料解剖后電鏡觀察對比如圖4。

圖4 百褶式濾筒與普通濾袋材質(zhì)電鏡觀察對比圖

（4）該濾筒采用了一體式設(shè)計，濾筒內(nèi)部有不銹鋼網(wǎng)、外部利用綁帶固定，不需要籠骨，安裝方便。濾筒本體及安裝情況見圖5。

圖5 百褶式濾筒本體與入口密封

4 改造完成后使用效果

（1）初期除塵效果：濾筒安裝完成后，對濾筒除塵裝置進出口氣體污染物濃度進行監(jiān)測，除塵效果達到超低排放標準，除塵效率達到99.9%，進口氣體污染物濃度＞10 g/m3，出口氣體中粉塵含量<10 mg/m3，基本維持在2～4 mg/m3，除塵器出口污染物排放濃度詳見圖6。

圖6 改造后除塵器出口污染物排放濃度在線監(jiān)測數(shù)據(jù)

（2）24 個月后除塵效果：經(jīng)過24 個月的穩(wěn)定運行，出口氣體中粉塵含量仍然維持在2～4 mg/m3，完全達到排放標準要求。24 個月后除塵器出口污染物排放濃度數(shù)據(jù)詳見圖7。

圖7 除塵器出口污染物排放濃度在線監(jiān)測數(shù)據(jù)

（3）濾筒安裝后，對除塵系統(tǒng)壓差進行了跟蹤，該系統(tǒng)運行壓差下降了18%，由使用布袋時的3 300 Pa，下降為使用濾筒的2 700 Pa，利用壓差節(jié)電公式進行計算，年可節(jié)電20 萬kWh，降低電費10萬元。濾筒更換前后，系統(tǒng)壓差變化情況詳見圖8。

圖8 濾筒安裝前后該除塵系統(tǒng)壓差變化趨勢圖

（4）經(jīng)過24個月的運行，檢查該濾筒，內(nèi)表面無污染，無泄漏；外表面有浮塵，輕彈濾材表面，塵灰即可脫落。

（5）在24 個月的運行期間，未進行過更換檢修并通過對濾筒內(nèi)外表面觀察及各類檢測數(shù)據(jù)論證，推測該濾筒使用壽命在3年以上。

（6）原濾袋采購費用為178 元/條，每年更換一次，委托檢修費用3.5 萬元，年投入費用為164 584元。更換為濾筒后，采購費用為625 元/條，截止目前未進行過更換，根據(jù)技術(shù)協(xié)議要求，最多可以使用5 年，按照最低3 年使用壽命進行計算，每3 年投入費用為490 000 元，年投入費用為163 333 元，如果按照5年使用壽命計算，年投入費用為98 000元。結(jié)合年節(jié)約電費10 萬元計算，改造完成后，年最少降低運行成本10 萬元，最多能夠達到16.6 萬元，具有一定的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

該軋鋼車間布袋除塵器改造中使用的百褶式高效濾筒效果明顯，除塵器出口的污染物濃度能夠達到《河北省鋼鐵工業(yè)大氣污染物超低排放標準》要求，除塵器運行效果良好，濾筒使用壽命長、運行穩(wěn)定。同時，在達到了環(huán)保標準的情況下，減少了濾筒的更換和檢修費用，降低了系統(tǒng)運行壓差，節(jié)約電能，與使用濾袋相比，總體降低成本費用可觀。