低壓脈沖袋式除塵器在某廢鋁熔燒車間煙氣凈化系統中的應用

陳　磊　任甲澤　汪光輝

(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；3.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司)

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低壓脈沖袋式除塵器在某廢鋁熔燒車間煙氣凈化系統中的應用

陳磊1,2,3任甲澤1,2,3汪光輝1,2,3

(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；3.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司)

摘要某廢鋁回收公司原有一套煙氣凈化系統，由于粉塵排放濃度長期超標，室內及廠區環境粉塵污染嚴重。根據工業除塵相關技術手冊以及粉塵治理工程經驗，結合現場煙塵污染特性與工藝特點，對原有凈化系統進行了改造。設計采用低壓脈沖袋式除塵器取代原有系統中的旋風收塵器，改造后熔燒車間室內空氣中的粉塵濃度大幅度降低，凈化系統顆粒物排放濃度達到了國家排放標準，顯著改善了職工作業環境與廠區環境。

關鍵詞低壓脈沖袋式除塵器廢鋁熔燒煙氣凈化系統粉塵治理

安徽省馬鞍山市某廢鋁回收公司位于市區北郊，是一家主要經營廢舊鋁回收利用的民營企業，其生產原料是各種廢舊鋁制品，采用火法熔煉工藝，將廢鋁投入熔燒爐熔煉后進行鍛造，同時采用炒灰法回收金屬鋁。廢鋁熔燒車間生產工藝中的熔燒、炒灰等工序產生大量的含塵煙氣，由于原煙氣凈化系統設計不合理且除塵設備凈化效果差，導致粉塵排放超標，嚴重污染了車間與周邊環境。參照《工業企業設計衛生標準》(GBZ1—2010)、《工作場所有害因素職業接觸限值化學有害因素》(GBZ2.1—2007)、《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297—1996)，為保護職工身體健康和解決煙氣污染問題，擬對原有煙氣凈化系統進行改造，采用低壓脈沖袋式除塵器取代原有系統中的旋風收塵器，提高除塵效率，確保崗位粉塵濃度與凈化系統粉塵排放濃度均達到國家標準。

1廢鋁熔煉煙氣治理工藝

1.1廢鋁熔煉技術及其煙氣特性

廢鋁回收一般需鑄成鋁合金錠，其生產工藝主要是廢鋁熔化、扒渣、精煉、鑄造等，為提高產出率，常采用炒灰法對廢鋁精煉時產生的鋁灰進行回收利用。我國廢鋁再生利用多采用火焰式熔煉爐作為熔煉設備，主要以煤、焦炭、重油、柴油、煤氣、天然氣等為燃料。熔煉過程中的污染物來源主要有：①燃料在燃燒過程中產生的大量顆粒物(金屬氧化物、非金屬氧化物、碳粒灰分等)與含硫、碳、磷、氮的氣態污染物；②廢鋁自身含有的油污以及夾雜的可燃物在燃燒過程中產生的大量含硫、碳和氮的氧化物；③在熔煉過程中，為減少燒損、提高鋁回收率并確保鋁合金質量而添加的固體溶劑與精煉劑等，該類添加劑熔化后與融體中的雜質反應，產生浮渣及有害氣體，極易對環境造成污染。

1.2傳統廢鋁熔燒車間煙氣治理工藝

廢鋁熔煉煙氣中既含有固體顆粒物，含有各類氣態污染物，因此煙氣治理工藝中需同時考慮除塵與有害氣體凈化等2個環節。傳統的廢鋁熔煉煙氣除塵設備有重力沉降室、旋風除塵器、濕式噴霧除塵器等，其中旋風除塵器具有結構簡單、除塵效率相對較高的優點，在中小型廢鋁熔煉企業應較普遍。由于煙氣中有害氣體種類繁多，分別處理較困難，考慮到氣態污染物中大部分為酸性物質，一般采用堿液噴淋法對其進行酸堿中和處理(圖1)。

圖1　傳統廢鋁熔燒車間煙氣治理工藝流程

1.3原有煙氣凈化系統存在的問題

該廢鋁回收公司采用旋風除塵器與堿液噴淋塔組合的凈化工藝，運行初期該套系統對粉塵污染的控制效果較好，隨著產量增加以及原料來源的日趨復雜，除塵效率明顯下降，排放濃度遠超過現有的國家標準，煙囪時常冒出黑煙。針對原有凈化系統粉塵排放濃度超標的問題，該企業曾對原系統除塵設備進行過改造，即采用1臺反吹風袋式除塵器替代旋風除塵器進行收塵，但僅運行數周，系統阻力急劇上升，經檢查發現，濾袋表面部分被黑色柏油狀物質覆蓋，且存在糊袋現象，在重新更換過濾袋后，該現象仍時有發生，為確保生產系統的正常運行，該企業隨后改換回旋風除塵器系統。

2低壓脈沖袋式除塵器的應用

2.1除塵器選型

低壓脈沖袋式除塵器是在布袋除塵器的基礎上改進的新型高效脈沖袋式除塵器，采用淹沒式脈沖閥，具有噴吹時間短、噴吹壓力低、清灰能力強等優點。廢鋁熔燒及炒灰粉塵主要成分為金屬氧化物、非金屬氧化物、碳粒灰分等，其粉塵粒徑微細，相對密度較小，采用旋風除塵器、反吹風袋式除塵器等設備的凈化效果較差，清灰困難，且易產生二次揚塵。對此，設計采用1臺低壓脈沖袋式除塵器作為凈化設備，除塵器規格參數見表1。

表1　除塵器參數

2.2濾料選擇

廢鋁熔燒系統煙氣溫度較高，在正常熔燒時，經檢測，距熔燒爐8m煙道處的溫度為180 ℃，同時，煙氣中含有SO2、HCl、HF等大量酸性氣體以及油霧。顧及到上述工況煙氣條件，選擇PPS加PTFE覆膜濾料作為過濾材料。PPS耐高溫針刺氈濾料是由聚苯硫醚纖維加工制成，具有良好的耐酸堿腐蝕性，長時工作溫度約190 ℃，短時工作溫度可達220 ℃，適用于濕度大、濃度高、黏附性強且含化學成分較多的煙氣除塵中。PPS加PTFE覆膜濾料是將聚四氟乙烯微孔濾膜用特殊工藝復合于PPS耐高溫針刺氈濾料上的覆膜濾料。由于PTFE材料具有低摩擦系數、耐高溫、耐腐蝕、良好的防水透氣性等優點，覆膜后，濾料既保存了PPS的性能，又增加了防水性，同時降低了濾袋表面的摩擦系數，使得清灰更加容易。

2.3廢鋁熔燒煙氣除塵工藝影響因素

(1)溫度。當熔燒爐煙氣溫度異常過高時，易造成燒袋，需設計噴霧降溫或采取旁路應急措施。煙氣溫度較低時易結露，需采取保溫措施防止糊袋。

(2)油霧。煙氣中的油霧黏附性較強，附著的油污嚴重影響了濾袋的過濾性能。采用PTFE覆膜濾料可使得油霧難以附著于濾袋表面，同時可采取預涂灰技術進一步消除油霧黏附，即在熔燒爐運行前將石灰粉噴入除塵器中，使濾料表面形成粉塵層，可有效防止油霧黏附于濾袋表面，徹底避免其對濾袋的損害。

(3)腐蝕性。酸露腐蝕會影響PPS的過濾性能，為防止酸露出現，應采取保溫、防漏風、噴粉吸附酸霧等措施，并控制排煙溫度高于酸露點20 ℃。

(4)氧化。PPS濾料耐氧化性能差，在煙氣中氧含量超過10%的情況下將使得PPS纖維脆化，嚴重影響了使用壽命，因此需將煙氣氧含量控制于較低水平以保護濾料。

3應用效果

低壓脈沖袋式除塵器投入運行后，該企業廢鋁熔燒車間內的粉塵濃度大幅度降低，崗位粉塵濃度符合職業接觸限值，煙氣凈化系統的顆粒物排放濃度低于20mg/m3，符合國家現行排放標準。除塵系統運行前后各產塵點的粉塵濃度檢測結果及煙囪粉塵排放濃度檢測結果見表2。

表2　粉塵濃度檢測結果

4結語

低壓脈沖袋式除塵器配備耐高溫覆膜濾袋，在確保粉塵排放濃度達到國家排放標準的同時，有效解決了一般袋式除塵器在處理廢鋁熔燒煙氣時易糊袋、燒袋、腐蝕、使用壽命短等問題。安徽省馬鞍山市某廢鋁回收公司的應用效果表明，該套除塵設備在廢鋁回收行業的粉塵治理方面具有較好的應用前景。

(收稿日期2016-03-01)

陳磊(1984—)，男，工程師，碩士，243000 安徽省馬鞍山市經濟技術開發區西塘路666號。