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(duì)京津冀地區(qū)大氣環(huán)境影響巨大，遠(yuǎn)超環(huán)境承載力的污染排放強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)》，自2019 年1月1 日起實(shí)施，軋鋼工序粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)由15 mg/m3修改為10 mg/m3。

面對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行升級(jí)改造，如果對(duì)除塵器整體進(jìn)行改造，以提高處理效率的方式，將會(huì)造成時(shí)間、空間和資金的緊張和浪費(fèi)，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(duì)主體進(jìn)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(fēng)速、提高了過濾能力。通過1年多的實(shí)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(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)，減少了布袋更換頻率，降低了檢修費(fèi)用和能耗費(fèi)用，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)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(jī)段。熱軋板卷在熱軋工序完成后的冷卻過程中會(huì)在帶鋼表面產(chǎn)生并附著大量的氧化鐵皮，冷軋帶鋼在進(jìn)入軋機(jī)軋制前需對(duì)熱軋板卷表面的氧化鐵皮進(jìn)行酸洗，為確保良好的酸洗效果，減少鹽酸消耗，冷軋機(jī)組在工藝段常采用直頭機(jī)及拉矯機(jī)對(duì)帶鋼表面的氧化鐵皮進(jìn)行破除，在此過程中會(huì)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(dá)到1 g/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國(guó)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(yùn)行和防止環(huán)境污染，需要將此過程中產(chǎn)生的鐵粉進(jìn)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(jī)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(shí)換風(fēng)6～8 次計(jì)算，風(fēng)量最高達(dá)到120 000 m3/h，該空間設(shè)計(jì)了3個(gè)吸風(fēng)口，一臺(tái)120 000 m3/h的離心風(fēng)機(jī)，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(gè)單元，每個(gè)單元182 條濾袋，共計(jì)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(cāng)中，過濾面積達(dá)到2 180 m2，過濾風(fēng)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(dá)到當(dāng)時(shí)布袋除塵器出口設(shè)計(jì)值20 mg/m3，基本在7～15 mg/m3波動(dòng)。吸附在濾袋表面的氧化鐵粉，經(jīng)過壓力為0.6 MPa 的壓風(fēng)脈沖式吹掃，落至鐵粉倉(cāng)內(nèi)，打包收集。該除塵器的四個(gè)除塵倉(cāng)，采用三在線一離線的模式運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)》，顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)改為10 mg/m3。同時(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)卣嚓P(guān)文件要求，過濾風(fēng)速要求低于0.8 m/min。針對(duì)過濾風(fēng)速的要求，在總風(fēng)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(shí)間較長(zhǎng)，難以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)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(dá)到降低過濾風(fēng)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(hào)為S160 型百褶式高效濾筒，除塵器原有四個(gè)單元不變，每個(gè)單元182 條濾筒，共計(jì)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(dá)到3 349 m2，遠(yuǎn)大于原濾袋過濾面積2 180 m2，過濾風(fēng)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(duì)該濾筒實(shí)際樣品進(jìn)行解體展開測(cè)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(fēng)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(fēng)速的同時(shí)，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(duì)比情況，詳見圖3。

圖3 百褶式濾筒與普通濾袋安裝布置對(duì)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(jī)理，過濾效率高，防止粉塵對(duì)濾料內(nèi)部的堵塞，針對(duì)該濾料，進(jìn)行了解剖，并在電鏡下同普通覆膜濾袋濾料進(jìn)行了對(duì)比觀察，其表面材質(zhì)密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通覆膜布袋濾料。濾料解剖后電鏡觀察對(duì)比如圖4。

圖4 百褶式濾筒與普通濾袋材質(zhì)電鏡觀察對(duì)比圖

（4）該濾筒采用了一體式設(shè)計(jì)，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(duì)濾筒除塵裝置進(jìn)出口氣體污染物濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，除塵效果達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，除塵效率達(dá)到99.9%，進(jìn)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(cè)數(shù)據(jù)

（2）24 個(gè)月后除塵效果：經(jīng)過24 個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行，出口氣體中粉塵含量仍然維持在2～4 mg/m3，完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。24 個(gè)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(cè)數(shù)據(jù)

（3）濾筒安裝后，對(duì)除塵系統(tǒng)壓差進(jìn)行了跟蹤，該系統(tǒng)運(yùn)行壓差下降了18%，由使用布袋時(shí)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(jìn)行計(jì)算，年可節(jié)電20 萬kWh，降低電費(fèi)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(shì)圖

（4）經(jīng)過24個(gè)月的運(yùn)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(gè)月的運(yùn)行期間，未進(jìn)行過更換檢修并通過對(duì)濾筒內(nèi)外表面觀察及各類檢測(cè)數(shù)據(jù)論證，推測(cè)該濾筒使用壽命在3年以上。

（6）原濾袋采購(gòu)費(fèi)用為178 元/條，每年更換一次，委托檢修費(fèi)用3.5 萬元，年投入費(fèi)用為164 584元。更換為濾筒后，采購(gòu)費(fèi)用為625 元/條，截止目前未進(jìn)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(jìn)行計(jì)算，每3 年投入費(fèi)用為490 000 元，年投入費(fèi)用為163 333 元，如果按照5年使用壽命計(jì)算，年投入費(fèi)用為98 000元。結(jié)合年節(jié)約電費(fèi)10 萬元計(jì)算，改造完成后，年最少降低運(yùn)行成本10 萬元，最多能夠達(dá)到16.6 萬元，具有一定的經(jīng)濟(jì)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(dá)到《河北省鋼鐵工業(yè)大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，除塵器運(yùn)行效果良好，濾筒使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行穩(wěn)定。同時(shí)，在達(dá)到了環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的情況下，減少了濾筒的更換和檢修費(fèi)用，降低了系統(tǒng)運(yùn)行壓差，節(jié)約電能，與使用濾袋相比，總體降低成本費(fèi)用可觀。