摘　要　本文介紹了氧化球團廠精礦干燥除塵的原理及應用,探討了干法除塵系統控制方法,總結出干燥機煙氣干法除塵的成功經驗,對比分析了在干燥機除塵上濕法與干法除塵的利弊。
    關鍵詞　精礦干燥機　除塵　煙氣
1 　前　言
    鞍鋼集團弓長嶺礦球團二廠干燥機室原采用的是沖激式除塵器(濕法除塵) 。投入運行近半年后,發現該套除塵系統使  用效果不理想,主要表現為:除塵管道頻繁堵塞(每半個月要堵塞一次) ,工人清理管道的工作量相當大;從除塵管道抽風口處可以看到結露淌水,管道有不同程度的腐蝕;而且當系統風量不足,導致干燥機前端的沸騰爐負壓不夠時,爐膛內火苗會在瞬間從爐門噴出,存在很大的安全隱患。有時除塵管道被泥漿堵死,導致精礦烘干不能正常進行,嚴重影響了生產。
    為了改變上述不利狀況,我們經過論證分析,決定將干燥機室原有的濕法除塵系統改造成干法除塵,改造后取得了很好的效果。
2 　精礦干燥及原濕法除塵工藝簡介
2.1 　精礦干燥工藝
    精礦干燥采用的主要設備是ZT236290 轉筒干燥機,其作用是將含有11 %以上水分的精礦粉進行干燥,使其含濕量降為5 %左右,干燥精礦粉量為30 t/ h 。干燥原理是對流傳熱干燥,這也是目前在工業上應用最普遍的一種干燥方式。它所采用的介質是來自干燥機前端的沸騰爐所產生的熱廢氣,沸騰爐內加入燃料煤,并用增壓風機鼓入助燃空氣,經過充分燃燒后在爐膛內產生700 ℃～800 ℃的熱廢氣。在除塵風機形成的負壓作用下,高溫氣體流經轉筒式干燥機與濕精礦粉充分接觸換熱,高溫氣流將熱能傳到物料(精礦粉) 表面,再由表面傳至物料(精礦粉) 內部,使水分從物料內部以液態或氣態擴散透過物料表面,然后,水汽通過物料表面的氣膜而擴散至熱氣體中。干燥機主要參數列于表1 。

2.2 　原濕法除塵工藝及現狀分析
    原有除塵系統是用水力除塵,選用的是沖激式除塵器( 見表2 ) , 除塵器風量為90 000 m3/ h ,用水量240 kg/ h ,含水汽含塵煙氣經過水力沖激式除塵器后凈化外排。該除塵設備的阻力可達2 000 Pa 以上。
    生產中該除塵設備暴露的最大問題是,在抽風點處隨處可見有水淌出,除塵管道經常堵塞。造成管道堵塞的主要原因是濕法除塵容易結露,經過一段時間后,結露越來越嚴重,最終濕塵在管道內堆積形成堵塞。在干燥爐窯的除塵設計和運行中,排煙的溫度是重要因素之一。如果排煙溫度過低,在壁溫低于露點處將發生蒸汽凝結,并使金屬管道腐蝕。而凝結下來的
水(酸性) 與熱面上的積灰起化學反應,引起積灰硬化,時間長了會導致堵灰,使煙道阻力增大,迫使引風機的出力下降,沸騰爐內負壓不能維持,影響到生產。

3 　改造方案
3.1 　改造方案的確定
    因原有的水力除塵有諸多不合理的因素:水力除塵系統設備處理的煙氣溫度較低,且煙氣又呈過飽和狀態,僅通過環境保溫不足以保證煙氣溫度保持在露點以上;濕法除塵收集下來的泥漿通過鏈板機時易產生“浮鏈”現象,且泥漿不易處理;原有的設計管線較長,且無保溫措施,含水煙塵極易沉積。
    根據現場情況,我們提出了將水力沖激式除塵器改為長袋低壓脈沖布袋除塵器的方案,以達到降低除塵系統的運行阻力、提高除塵效率的目的。考慮系統中除塵管道的降溫和除塵器的降溫,方案中明確了所有管道須保溫,除塵器本體全部要保溫,而且在我廠的特定情況下,必須將煙氣溫度提高到露點溫度以上,保證在有一定自然降溫的情況下不會結露(濕法系統即使保溫也無法做到這一點) 。
    綜合上述多方面的原因,將除塵管道分為三路:一是轉筒干燥機尾部的主抽風點,其作用是維持干燥氣流的負壓和沸騰爐內的負壓,使干燥順利進行;二是皮帶機的落料點;三是從沸騰爐引出的熱風管。
3.2 　除塵改造理論設計
3.2.1 　計算并確定煙氣的露點溫度
    露點溫度的計算公式為:

由式(2) 、(3) 可知,當總壓一定時,只要知道此時的飽和蒸汽壓Ps 時,就可以得到露點t d ,從T2H 圖上也可以得到此時的露點溫度。根據我們的運行經驗數據和計算得出的露點溫度在60 ℃左右。
3.2.2 　除塵系統保溫
    除塵系統保溫的目的是控制除塵系統內煙氣的溫降,包括除塵設備和除塵管道的降溫。
    1) 除塵器的保溫
    為運行安全,應保證除塵器的出口煙氣溫度比露點溫度高2～5 ℃,通常使除塵器的入口煙氣溫度比露點溫度高20～40 ℃,即除塵器內的溫降取為18～35 ℃。根據如下公式(4) [1 ]計算除塵器的保溫層厚度:

經計算得δ= 105 mm(材料選用巖棉) 。除塵管道也需保溫,熱風管保溫層厚度150 mm ,主管和支管保溫層厚度100 mm。
3.3 　控制方案的確定
    因受各種客觀因素的影響,生產中工況條件會發生變化,所以系統設計時必須考慮各種工況條件下的工藝參數。參數的選取主要是圍繞如何精確有效地控制好煙氣溫度來進行,即除塵器系統的設計溫度必須控制在100～150℃范圍內。要達到這個設計條件,系統控制是關鍵,本設計中考慮用三個閥門對煙氣量和溫度實行控制:
    1) 在熱風管處加兩個閥門,一是冷風閥,一是風量準比例調節閥,當準比例調節閥后的煙氣溫度小于300 ℃時,冷風閥自動關閉;當溫度高于450 ℃時冷風閥打開,保證熱風管的煙氣溫度在300 ℃～450 ℃之間。
    2) 在除塵主管上設有一冷風閥準比例調節,當除塵器進口煙氣溫度超過200 ℃時此閥自動調節開度。
3.4 　保障除塵器穩定運行的措施
    1) 本方案將袋式除塵器的清灰問題,即如何保持設備阻力的穩定作為首要問題,所以我們采用了被實踐證明具有最強清灰能力的低壓脈沖噴吹清灰方式。
    2) 采用耐高溫針刺氈。這種濾料長期工作溫度為200 ℃,并可承受瞬時高溫240 ℃;通過對針刺氈進行抗油抗水處理,可使這種材料對潮濕的粉塵也有較強的脫離性能,在溫度較低時也能獲得較好的清灰效果。
    3) 在除塵器進風管上設冷風閥,通過電腦控制系統對除塵器進口和出口溫度進行監測,超溫時報警,同時立即開啟冷風閥。配備的一次元件和調控系統具有快速反應性能,因而可做到及時調控。
    4) 為防止除塵器內溫度過低,我們采用了從沸騰爐燃燒室內引出部分高溫氣體至除塵器入口的技術,該技術可使低溫煙氣升溫至露點以上。通過對除塵器進口和出口的溫度監測,由電腦控制系統調節熱風混入量。高溫煙氣從燃燒室一經引出,即混入冷風,使其溫度下降,這樣可防止兩股氣流溫差過大而產生的混合不均,這部分風管可采用普通鋼管。
4 　技術經濟損益分析
4.1 　除塵改造前后對比概況
    球團二廠精礦烘干機室除塵系統改造前后的對比列于表3 。

4.2 　技術經濟損益分析
    (1) 計算熱風管所需煤量
    改造后的除塵工藝中采用熱風管加熱干燥筒尾氣,單位時間內熱風管內煙氣所含熱量為Q1 (kJ / h) ,加熱這部分熱氣體所需燃煤為Gm(kg/ h) 。系統按平均最大混風量計算,根據如下衡等式計算所需煤量:

按照平均最大量計算,所需燃煤為50 kg/ h ,煤的成本按市場均價(400 元/ 1 000 kg) ,則所用煤的成本為50 kg/ h ×0140 元/ kg = 20 (元/ h) 。
    (2) 計算水力除塵回收的精礦粉干燥所需煤量
    因在烘干工藝中,進窯與出窯的精礦粉干燥的含濕量是一定的,即從進口的11 %～16 %到出口的2 %～5 % ,也就是說這一部分的水分烘干所需能量是定值。而用水力除塵所收集下的精礦粉含水量達到50 %以上,該部分精礦粉由返回皮帶進烘干機后需要用煤烘干,相比而言,這部分能量消耗在干法除塵就沒有,因為返回皮帶的是干灰。所以需將干法中的熱風管所耗能量與濕法中的回收濕礦所耗能量進行比較。按210 g/ m3 精礦粉,回收精礦粉量,用下面公式計算:

從濕式除塵器進入烘干機的礦粉干燥按實際數據計算,所需煤量為:35 kg/ h ,所需成本為35 kg/ h ×0140 元/ kg = 14 (元/ h) 。
    綜合上述計算,得出兩個系統煤耗的經濟技術對比列于表4 。

5 　結　論
　　綜上所述,我們得出以下結論:在弓長嶺球團二廠的條件下,用干法除塵方案對精礦干燥進行改造是經濟的、科學的、可行的。改造工程完成投入運行后,除塵效率高、能耗低,解決了原濕式除塵器管道易堵塞、銹蝕的問題。該干式除塵工藝和設備能滿足國家新頒布的排放標準,排放濃度控制在30 mg/ m3 以下,滿足了日益嚴格的環保要求。生產和計算表明,改造后的除塵系統能耗沒有明顯增加,運行維護費用則大大降低。

參考文獻

1 　張殿印,王純1 除塵工程設計手冊