膜分離技術在焙燒爐電除塵改造中的應用

1 項目背景

（1）山東某鋁業(yè)公司在焙燒氫氧化鋁生產(chǎn)氧化鋁過程中，使用的生產(chǎn)設備是循環(huán)流化床焙燒爐，焙燒爐在生產(chǎn)過程中，氫氧化鋁為原料，天然氣作為燃料，產(chǎn)生的含塵煙氣經(jīng)過電收塵器凈化后經(jīng)本體出口煙道排入大氣中。凈化后的煙氣能達到現(xiàn)有的排放要求，但隨著越來越嚴格的環(huán)保要求，依靠原來設計的收塵器已不能滿足國家和地方對爐窯煙氣排放的新要求。

（2）根據(jù)（DB37/2376-2013）《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合標準》的要求，現(xiàn)有企業(yè)大氣污染物排放濃度限值，應該按照所在控制區(qū)分別執(zhí)行下列表中“重點控制區(qū)”和“一般控制區(qū)”。本公司所在地是生態(tài)環(huán)境敏感度較高的區(qū)域，環(huán)境容量較小，人口密度大，屬于重點控制區(qū)。對窯爐煙塵排放治理改造必須按排放濃度限值10mg/Nm

的要求進行改造治理。自2020年1月1日起為第四時段

（3）《京津冀協(xié)同發(fā)展生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》中要求，到2020年，京津冀地區(qū)PM2.5年均濃度控制在64微克/立方米左右，主要污染物排放總量大幅削減，區(qū)域城鄉(xiāng)環(huán)境基礎設施體系基本完善。

生態(tài)環(huán)境遭受人為的嚴重破壞，生態(tài)環(huán)境日益惡化，自然森林植被、灌木、樹少林稀，極大地削弱了植被涵養(yǎng)水源、保持水源、調(diào)節(jié)氣候、減少蒸發(fā)的作用，致使本區(qū)地表、地下水資源短缺，地表河流及山間溪溝水流量逐年減少。該區(qū)內(nèi)許多巖溶泉水正因為周邊生態(tài)環(huán)境遭受破壞，導致流量逐年減少，甚至枯竭斷流。此外，由于生態(tài)環(huán)境的破壞，每逢豐水雨季徑流量大還造成水土流失，直接淤積江河及巖溶地下空間，從而引發(fā)嚴重的洪澇災害。

（4）國家發(fā)展改革委辦公廳《關于組織申報京津冀及重點地區(qū)污染治理工程2016年中央預算內(nèi)投資備選項目的通知》，京津冀等重點地區(qū)大氣霧霾綜合防治。主要包括：京津冀及周邊地區(qū)（僅限于北京、天津、河北、山西、內(nèi)蒙、山東、河南）重點行業(yè)(非電行業(yè))脫硫脫硝高效除塵，揮發(fā)性有機物治理，揚塵抑制等項目。本項目是氧化鋁行業(yè)(非電行業(yè))高效除塵項目符合《通知》要求。

2.2.4 結果比較 3種預處理方法得到的枸杞子外觀和色澤無顯著差異；但特性量值是否發(fā)生顯著變化需要進一步實驗加以驗證；但減壓干燥法較液氮凍干法、凍干法更省時，節(jié)能。

（5）在（環(huán)辦大氣函〔2018〕875 號）《關于推進重污染天氣應急預案修訂工作的指導意見》的基礎上，對 2019 年重污染天氣應急預案提出的指導意見。本項目符合氧化鋁行業(yè)分級管控績效，差異化指標A級企業(yè)的標準

新時代建設什么樣的鄉(xiāng)村，如何建設現(xiàn)代鄉(xiāng)村，是推進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略必須面對的關鍵問題。對此，習近平總書記多次明確指出，堅持鄉(xiāng)村全面振興，關鍵要抓重點、補短板、強弱項，實現(xiàn)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)、人才、文化、生態(tài)、組織五個方面的振興，推動農(nóng)業(yè)農(nóng)村全面進步、農(nóng)民穩(wěn)步發(fā)展。實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，不僅是新時代的重大歷史命題，也是生動而豐富的實踐課題。

改造后除塵系統(tǒng)工藝參數(shù)及指標：

2 項目現(xiàn)狀

2.1 焙燒爐收塵系統(tǒng)現(xiàn)狀

氧化鋁廠東線1#、2#爐及西線2#焙燒爐收塵方式為：靜電除塵器和濾網(wǎng)式電收塵串聯(lián)使用?，F(xiàn)有流程如圖1：

卵巢惡性腫瘤是嚴重威脅女性生命安全的腫瘤。美國2018年癌癥發(fā)病及死亡統(tǒng)計結果[1]顯示，卵巢惡性腫瘤是致死人數(shù)最多的婦科腫瘤。由于卵巢解剖位置較深，且卵巢癌缺乏特異性癥狀及體征，臨床上難以早期發(fā)現(xiàn)、及時診治，大部分的患者就診時已發(fā)展至晚期，5年生存率不足30%[2]。因此，尋找新的生物靶點，為卵巢癌的早診早治、預后評價及靶向治療提供依據(jù)，有重要的臨床意義。

電除塵器規(guī)格為24/7.5/2＊14/0.4，由德國魯奇設計，山東鋁業(yè)公司設計院轉(zhuǎn)化，西安西礦環(huán)?？萍加邢薰局圃臁ＴO計排放按≤100mg/Nm

設計。1、2電場由于設備運行使用多年，并多次受到高溫沖擊致使電除塵器的電場內(nèi)部件變形、磨損、損壞嚴重，導致電除塵器除塵效率大大降低。

3.2.1 布袋除塵器的原理及特點

醫(yī)療與教學是綜合性大學附屬醫(yī)院主要工作，如何制定智能完善的管理方案，協(xié)調(diào)好醫(yī)療與教學之間的關系是醫(yī)院管理人員需要考慮的問題。梳理整個流程結構，制定量化管理機制動態(tài)調(diào)整各類工作時間，均衡工作強度，采用全過程管理機制，采用消息機制推送各流程重要信息，高效地協(xié)調(diào)醫(yī)療與臨床教學工作。

（1）原1、2電場設備主要參數(shù)見表2

（2）當前運行時參數(shù)：

正常運行時煙氣溫度200±10℃

設計溫度（℃）：350℃

小珍得了寶似的，攥著手往回跑。我抬腳就攆，母親一把拽住我，狠狠地說：“趕啥熱鬧！別以為我不知道你放學也去了梨園！”

水蒸氣在總廢氣中所占比例：36.6%

（3）串聯(lián)第三電場技術參數(shù)見表3。

原靜電收塵器經(jīng)多幾年使用，效率下降；濾網(wǎng)式電收塵運行不穩(wěn)定，顆粒物排放不能穩(wěn)定在10mg/Nm

以下。特別是系統(tǒng)開停爐時，超標嚴重，滿足不了日益嚴峻的環(huán)保要求，也達不到A類企業(yè)的標準要求。為規(guī)避環(huán)保法律風險，必須對收塵系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，顆粒物排放濃度達到環(huán)保排放要求。因此迫切需要對三臺爐的收塵系統(tǒng)進行優(yōu)化改造。

第二氧化鋁廠西線1#焙燒爐收塵方式為：靜電除塵器和布袋收塵器串聯(lián)使用。目前該系統(tǒng)運行良好，僅對電除塵電場進行改造，提高收塵效率。

當前運行時參數(shù)：正常運行時煙氣溫度--200±10℃；煙氣量--230000m

/h（工況）；水蒸氣在總廢氣中所占比例--36.6%。

2.2 高溫窯收塵改造中膜分離技術的應用

2018年采用金屬濾袋對兩條高溫窯收塵系統(tǒng)進行技術改造，煙氣量～92800m

/h溫度≥280℃的高溫含塵煙氣直接進入YT除塵器進行精細化除塵，除塵后的凈煙氣含塵量≤5～10mg/Nm

，進行脫硝后進入下一工段。膜分離技術工藝除塵系統(tǒng)，粉塵流動性好，處理煙氣溫度高，可以達到350℃，除塵效率高、可為潔凈煙氣脫硝工藝創(chuàng)造有利條件。

綜上所述，山東某鋁業(yè)公司現(xiàn)有焙燒爐產(chǎn)生大量高溫含塵煙氣，現(xiàn)有電除塵器和布袋收塵器除塵后煙氣及顆粒物含塵量無法滿足當?shù)嘏欧畔拗担瑹o法達到A級企業(yè)標準，對除塵系統(tǒng)進行改造勢在必行。

日本的侵略給山東的教育事業(yè)帶來了空前的浩劫，嚴重阻礙了山東教育的發(fā)展歷程，破壞了山東民眾受教育的權利，使山東民眾的文盲率迅速提高，文化素質(zhì)迅速降低，嚴重影響了黨的抗日政策宣傳。

效果評價：對所有學員個案完成時間、開題報告完成時間(首次提交初稿)、1年內(nèi)發(fā)表文章數(shù)量、科研立項數(shù)量進行統(tǒng)計，各年度間差異性比較采用t檢驗，計量資料以均數(shù)表示，P<0.05有統(tǒng)計學意義。

煙氣量：230000 m

/h（工況）

竹溪街在火車站附近。坐在竹溪街就能聽到火車進站的聲音。從他家里出來，十分鐘就到了火車站。濱湖站是大站，也是老站，據(jù)說是一九二二年修建的。小時候，他覺得這廣場老大老大的，廣場上見不到幾個人，現(xiàn)在看這廣場太小了，尤其是火車進站，車站出口，人就起了堆，要想找人，只能在人縫中瞅來瞅去，盯著一個個人看。何牦坐在一塊水泥板上，那塊水泥板剛好對著濱湖車站的出口，不管南來也好，北往也好，只要有火車進站，只要有人出站，神經(jīng)就高度緊張，怕錯過時機，接不到歐陽橘紅。

進口溫度（℃）：≥280℃

出口溫度（℃）：≥230℃

設計除塵氣體流速：1.0m/min

設計除塵能力(m

/h·臺)：92800m

/h

除塵器阻力（kPa）：≤1.2kPa

進口煙氣中粉塵濃度：16～20g/Nm

出口煙氣中粉塵濃度：≤10mg/Nm

采用YT柔性膜及膜分離技術對兩條高溫窯收塵系統(tǒng)進行技術改造，改造投運后金屬濾袋除塵器運行平穩(wěn)，經(jīng)過多次在線監(jiān)測，顆粒物排放濃度均在2mg/Nm

左右，遠遠低于10mg/Nm

的粉塵濃度要求，YT柔性膜及膜分離技術在1、2#高溫窯收塵改造中的成功運用為焙燒爐收塵改造奠定了基礎。

3 建設方案

3.1 收塵器改造方案

本項目是在保持現(xiàn)有設備繼續(xù)使用的條件下，對焙燒爐收塵器保留第一、二電場，并將東線1#、2#、西線2#焙燒爐收塵器第三電場改成濾袋除塵器，達到A級企業(yè)排放標準。工藝流程示意圖如圖2。

3.2 收塵工藝及設備選擇

2016年開始，借鑒日本古河產(chǎn)機株式會社不銹鋼濾網(wǎng)技術，在原1、2電場后面串聯(lián)了第三電場。目前正常運行時可以達到10mg/Nm

以下的排放指標，但距離全時段、全工況的穩(wěn)定運行還有一定差距，主要是開停爐過程中會超過10mg/Nm

，因此還有進一步改進的必要。焙燒爐煙氣成分見表1.

原理：布袋除塵器主要是利用濾料對含塵氣體進行過濾凈化，以達到除塵的目的。首先是含塵氣體通過清潔的濾料，此時起過濾作用的主要是濾料纖維的阻留。其次，當阻留的粉塵不斷增加，一部分粉塵嵌進到濾料內(nèi)部，一部分覆蓋在濾料表面形成粉塵層，此時主要依靠粉塵層過濾含塵氣體。含塵氣體進入除塵器后，氣流速度下降，煙塵中較大顆粒直接沉淀至灰斗，其余塵粒從外至內(nèi)穿過濾袋進行過濾，清潔煙氣從濾袋內(nèi)側(cè)排放，飛灰被阻留在濾袋外側(cè)。隨著積灰的不斷積累，除塵濾袋內(nèi)外側(cè)的壓差逐步增加，當壓差達到設定值時，脈沖閥膜片自動打開，脈沖空氣通過噴嘴噴進濾袋，濾袋膨脹，從而使附著在濾袋上的粉塵脫落，達到除塵的效果。

特點：袋式除塵器采用分室停風脈沖噴吹清灰技術，清灰能力強，除塵效率高，排放濃度低，能耗少，鋼耗少，占地面積少；采用分室停風脈沖噴吹清灰，噴吹一次就可達到徹底清灰的目的，降低了清灰能耗。同時，濾袋與脈沖閥的疲勞程度也相應減低，從而成倍地提高濾袋與閥片的壽命；采用上部抽袋方式，換袋時抽出袋籠后，臟袋投入箱體下部灰斗，由人孔處取出，改善了換袋操作條件；箱體采用氣密性設計，密封性好，檢查門用優(yōu)良的密封材料，制作過程中以煤油檢漏，漏風率很低；進、出口風道布置緊湊，氣流阻力小。

3.2.2 膜分離技術除塵器的原理及特點

YT柔性膜濾芯煙氣凈化原理及特點：為有效的從含塵煙氣中清除粉塵，采用金屬間化合物多孔材料（YT膜濾芯）來有效地使粉塵截留在濾芯表面，待粉塵形成濾餅后，通過反向脈沖噴氣，利用噴嘴管卷吸凈煙氣把在一個預先確定的壓降或時間內(nèi)形成的濾餅清除掉。一定容積的高壓卷吸氣體以相反的方向流過濾芯，濾餅因重力作用掉下進入除塵器的灰斗部分，通過逐級在線排灰系統(tǒng)把這些固體顆粒物質(zhì)外排或回收利用。一是過濾阻力小，過濾處理量大。柔性膜厚度0.5mm，柔性膜通過化學反應形成具有較小的曲折因子的孔，所以YT柔性膜過濾阻力小，處理通過量大，空氣通透量不小于300m

/m

·kPa·h。二是耐溫性能好。YT膜是金屬膜，是金屬粉末通過特殊工藝，使用專用設備制備而成，其化學性能穩(wěn)定，430℃內(nèi)不發(fā)生氧化、硫化，連續(xù)工作溫度高達350℃，在450℃可短時運行。三是過濾精度高。YT柔性膜平均孔徑5μm，孔徑均勻分布在膜上，過濾精度達0.1μm，通過多次的運行實踐，過濾后顆粒物含塵量小于5mg/Nm

。遠遠低于10mg/Nm

的排放濃度要求。

1.3.2 水稻種植管理。6月底，將蝦塘的成蝦捕撈90%后，排水，將剩余的蝦都排到環(huán)溝內(nèi)，田面留低于5 cm的水層，施有機肥225～300 kg/hm2，翻耕、拉平。

除塵器漏風率控制性：除塵器設計漏風率≤2%、“在除塵器進口（法蘭）溫度不小于290℃時，除塵器出口（法蘭）處溫度不小于260℃”的要求，除塵器頂板采用整體式頂板結構，每臺焙燒爐僅留2個濾芯吊裝孔，吊裝孔采用法蘭連接，除塵器整體孔洞少，且孔洞密封效果好，整體漏風率低。

除塵器濾芯材質(zhì)及后期再利用：金屬間化合物柔性膜濾芯，是由YT金屬膜和吊籠等支撐結構組成，在運行約5年后可回收材料再利用。為防止二次污染，濾芯性能指標不達標后，可對濾芯進行回收。

式中： Rmn為m個事物n維復合模糊物元； Mi為第i個事物， i= 1,2,…,m； Cj為第j項特征，j= 1,2,…,n；xij為第i個事物的第j項特征對應的模糊量值，即隸屬度.

3.3 布袋除塵和金屬濾袋除塵指標對比

布袋除塵和金屬濾袋除塵指標對比見表3。

從對比表中可以看出使用金屬濾袋除塵器耐溫高，系統(tǒng)阻力低，運行穩(wěn)定，占地面積小，所以焙燒爐收塵器改造采用金屬濾袋除塵器。

UM軟件基于現(xiàn)代計算機輔助工程技術，從建模到仿真和后處理融合了許多優(yōu)秀的算法和程序，從各個方面增強軟件的實用性。UM使用簡單方便。用戶圖形界面友好，設計非常人性化，將多體系統(tǒng)的數(shù)學模型都隱藏在程序內(nèi)核，便于用戶操作。同時，UM也是一個開放的系統(tǒng)，其良好的開放性和兼容性，便于與其他軟件(如ANSYS、ADAMS/CAR等)聯(lián)合使用，具有一套自己的程序風格和標準語言，可以根據(jù)相關語法就能做進一步的開發(fā)。

4 主要建設內(nèi)容

4.1 對1、2電場改造

對東線1#、2#焙燒爐和西線2#焙燒爐電收塵原一、二級電場進行堵漏、保溫整修等配套治理，確保第三電場煙氣治理的基本工況條件。對西線1#焙燒爐電收塵整體改造，在保留原殼體的基礎上，更換破損的極板極線，對收塵器重新保溫。

4.2 東線1#、2#焙燒爐和西線2#焙燒爐電收塵第三電場改為金屬濾袋除塵器

改造內(nèi)容如下：保留現(xiàn)有第三電場殼體，將內(nèi)部濾網(wǎng)電極、陰極小框架以及所有振打裝置拆除，將上部保溫箱拆除，東線1#、2#頂部管道排障，然后對除塵器內(nèi)部進行改造。設計安裝上部花板，花板尺寸為兩塊6020×6450mm。對除塵器殼體進行加固。對上部頂蓋進行改造，為方便更換濾袋，上部頂蓋需要開人孔檢修門，上部頂蓋需要重新設計，安裝和制造。對上部頂蓋部位保溫，按照重新設計安裝的頂蓋，進行保溫。設計安裝濾袋的脈沖清灰裝置。設計安裝脈沖清灰裝置的檢修平臺。每臺金屬濾袋收塵器清灰需要配套建設2臺空壓機， Q=10m

/min，90kw。

濾袋布局見圖3。

改造后工藝參數(shù)及指標見表4

5 結論

5.1 性能保證指標見表5

5.2 運行結論

焙燒爐收塵器的改造于2019年5月完成運行至今，運行結論：金屬濾袋收塵器可以達到1～2mg/Nm

的粉塵排放指標。除塵器系統(tǒng)阻力400～500Pa。

焙燒爐收塵器改造投運后,金屬濾袋除塵器連續(xù)運行穩(wěn)定，經(jīng)過多次在線監(jiān)測，顆粒物排放濃度值均為1～2mg/Nm

左右。設備阻力小于500Pa，超出了項目預期，對于氧化鋁企業(yè)循環(huán)流化床焙燒爐收塵器的改造提供了較好的模式。整個焙燒爐煙氣排放達到A級企業(yè)標準要求，具有良好的社會效益。

（1） 《工業(yè)除塵設備設計手冊 》 化學工業(yè)出版社 2012年6月

（2） 《冶金工程設計》第3冊《機電設備與工業(yè)爐窯設計》冶金工業(yè)出版社2006年6月。

（3） 成都某科技有限公司產(chǎn)品說明