鞍鋼朝陽鋼鐵焦化除塵器優化實踐

楊富元，馬俊堯，唐鵬，李亞娜，夏華攀，李斌

（鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司，遼寧 朝陽 122000）

隨著環保形勢日益嚴峻，國家GB16171-2012中規定，2015年1月起焦化行業推焦、裝煤、干熄焦除塵的粉塵排放要求達到小于50 mg/m3的標準（國家超低排放標準是小于10 mg/m3），且均實現在線監測，一旦超標，焦爐及干熄焦需要直接停產。目前，焦化企業大多采用脈沖布袋除塵的方式對粉塵進行收集凈化，當布袋破損、脫落時會造成粉塵排放濃度升高甚至超標。當部分除塵布袋脫落時，通過檢查箱體容易發現處理，但當個別布袋破損時，由于除塵器內布袋數量較多，不易查找，排查期較長，延長了除塵器停運時間，增加了環保風險。因此，快速查找破損布袋，降低環保風險成為了生產中的重要任務。鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司（以下簡稱“朝陽鋼鐵”）焦化廠分析了裝煤除塵器布袋使用壽命低的原因及傳統布袋測漏方法存在的問題，并進行了優化實踐，本文對此做一介紹。

1 裝煤除塵布袋使用壽命低原因分析

朝陽鋼鐵焦化廠裝煤除塵器為焦化除塵器中布袋最易破損的除塵器，裝煤除塵與推焦除塵的布袋是通用的，兩者運行參數如表1所示。

表1 裝煤和推焦除塵器運行參數Table 1 Operating Parameters for Coal Charging and Coke Pushing Dust Collectors

1.1 布袋質量問題

在生產運行中，除塵布袋在裝煤除塵中使用3個月即會出現粉塵超標情況，進行布袋整體更換時發現部分布袋出現破損，破損部位多為布袋縫合線部位，但同批次布袋在推焦除塵的使用周期可達12個月。相同除塵布袋在不同的除塵器中使用周期相差較多，可排除除塵布袋自身質量問題。

1.2 生產工藝問題

裝煤除塵工藝流程如圖1。

圖1 裝煤除塵工藝流程Fig.1 Dust Removing Process Flow for Coal Charging

當除塵器高速運轉時，摻冷風閥及非常閥關閉，煙氣通過進氣管道至除塵器除塵后，由煙囪排入大氣。當除塵器低速運轉時，摻冷風閥關閉，非常閥開啟，煙氣通過非常閥經除塵風機后由煙囪排入大氣。在低速運轉的同時，裝煤除塵進行壓縮空氣反吹排灰工作，低速運轉的氣流不經過除塵器各倉體，所以壓縮空氣及煤粉所含水汽量沉積在除塵器內無法排出，長時間的水汽沉積會造成布袋水腐蝕、倉體腐蝕的情況，在冬季水汽沉積更加嚴重。與裝煤除塵不同，推焦除塵工藝設計有離線閥，取消了摻冷風閥，并將非常閥安裝至除塵器前端，當除塵器低速運轉時仍有氣流通過除塵器，使水汽無法在除塵器中沉積，避免了水汽腐蝕布袋及除塵器倉體現象的發生，提高了除塵布袋的使用壽命。

綜合上述論述可知，由于裝煤除塵器低速運轉時除塵器內易出現水汽沉積，而除塵使用布袋為滌綸防靜電針刺氈材質，遇水后強度極易降低，且布袋縫合部位為薄弱點，強度降低后在反吹壓力的作用下即會發生布袋破損。

1.3 測漏方法問題

焦化各除塵器內均分為多個倉體，每個倉體中布袋數量約為150條，根據除塵器過濾面積大小，除塵布袋總數可高達1 000～2 000條，個別布袋破損就會造成除塵器粉塵排放超標。傳統布袋測漏方法是在正常生產中除塵器處于高速運轉狀態時，逐一關閉單個倉體離線閥或出入口閥，觀察除塵煙囪變化情況，若目測煙囪排放煙塵明顯減少，則確定關閉的倉體內存在布袋泄露情況；或根據在線監測系統中粉塵含量的瞬時變化情況，若含量降低，則確定關閉倉體內存在布袋破損。確定布袋破損倉體后，將該倉體離線，開倉檢查。由于從布袋凈氣室觀察布袋的方式無法準確找出具體破損布袋，檢查時需關閉反吹系統，卸下反吹管，將每個除塵布袋抽出檢查，觀察發現明顯破損則進行更換，檢查過程中易出現較小破損布袋更換遺漏情況。若為了避免遺漏將該箱體布袋全部更換，則會增加運行成本，延長處理時間?？梢姶朔N方式工作量大，操作時間較長，易出現查找不徹底的情況。且如果出現兩個以上倉體存在布袋破損情況時，則無法通過傳統布袋測漏方法測漏，影響焦爐正常生產秩序。

2 優化措施

2.1 裝煤除塵器增加離線閥

裝煤除塵在無離線閥的狀態下，若將非常閥設計在除塵器前，則單倉內部有吸力，反吹作業無法將灰塵排出，還會吸附在布袋上，起不到反吹及排灰效果。因此，在裝煤除塵器各單倉增加離線閥（見圖2），以摻冷風閥代替非常閥進行工作，在裝煤除塵低速運轉的情況下，仍可進行有效的反吹作業，同時有氣流通過除塵器，除塵器內不會有水汽沉積，可減少水汽對除塵布袋的腐蝕，延長裝煤除塵布袋的使用壽命。

圖2 裝煤除塵器增加離線閥Fig.2 Installation of Off-line Valves to Coal Charging Dust Collector

2.2 改變除塵布袋縫合線材質

由于裝煤除塵破損布袋位置多在縫合線部位，可見在水汽腐蝕過程中，對布袋縫合線腐蝕的程度較高，采用防水腐蝕的PTFE材質作為縫合線，可增加裝煤除塵布袋的使用壽命。

2.3 采用熒光粉測漏方法

熒光粉具有發光的特性，配合專用熒光燈和濾光鏡可被明顯觀察到，其主要成分為CaCO3，僅含 C、H、O、Ca、Mg 元素［1］，無毒性，不會出現操作人員過敏、中毒等生產安全問題，且500℃以下無物態變化，適用于焦化各除塵器。另外，熒光粉有多種顏色可供選擇，避免連續性測漏操作造成判斷誤差。熒光粉測漏方法［2］是使熒光粉從進風口隨氣流進入除塵器塵氣室，在氣流的帶動下，均勻附著在除塵布袋的外表面，并穿過破損點進入凈氣室，沉積在破損部位或破損布袋內表面及袋口，然后通過熒光燈和濾光鏡查找沉積熒光粉，從而確定破損位置。

熒光粉投放點位置選擇在據除塵器入口大于10 m處為宜，距離遠則投放量增加，裝煤除塵熒光粉在摻冷風閥處投放，推焦除塵在非常閥處投放，干熄焦除塵在除塵器入口10 m位置新增投放點投放。所需熒光粉重量結合除塵器布袋過濾面積和熒光粉單耗（通常為5～7 g/m2）計算得出。測漏時，須將反吹系統全部關閉，避免在投入熒光粉后，反吹系統啟動，發生熒光粉飄散，造成測漏誤差。手動啟動除塵風機使其高速運轉，將準備好的適量熒光粉投入除塵器進風口投放點，投放熒光粉結束后繼續高速運轉3～5 min，使熒光粉能在各倉體分布均勻，之后保持除塵器低速運轉或停機。對單個倉體進行開倉檢查，關閉檢查的倉體離線閥或出入口閥，在熒光燈照射下，佩戴專用眼鏡觀察每個布袋，由于破損部位會沉降少量熒光粉，在熒光燈的照射下會發出強烈熒光，因此，通過此方案可清晰快速的檢查出除塵布袋的漏點，從而進行更換處理。

在焦化日常生產過程中，各除塵器超低排放粉塵在線監測指標上升至30 mg/m3時，除塵器煙囪排放未達到可視污染，使用熒光粉測漏技術可實現預先檢查、預先控制，降低環保風險。同時，熒光粉測漏技術應用于焦化除塵器中，能夠減少拆卸反吹管及逐個抽出布袋檢查的步驟，利用熒光燈及濾光鏡觀察可快速、全面、準確地查找出破損的除塵布袋，縮短除塵布袋測漏的操作時間。

3 實踐效果

朝陽鋼鐵焦化廠采取各項優化措施后，通過更換個別破損布袋的方式，多次將除塵煙囪排放煙氣在線監測含塵量由40 mg/m3降低至15 mg/m3，避免了漏檢破損布袋造成的環保風險，整體更換周期延長，測漏操作時間大幅縮短，降低了全面更換除塵布袋的成本，年節約成本15.23萬元。同時，降低了人工更換及檢查除塵布袋的工作強度，提高了查找破損布袋的全面性和準確性。焦化除塵器采用優化措施前后運行情況如表2所示。

表2 焦化除塵器采用優化措施前后運行情況Table 2 Operating Conditions of Coking Dust Collector before and after Taking Optimization Measures

4 結語

除塵器屬于焦化生產過程中重要的環保設備，除塵器的排放指標直接關系到焦化能否正常生產。朝陽鋼鐵焦化廠除塵布袋使用壽命低，當布袋破損造成排放指標超標時，查找困難、操作時間長。裝煤除塵器增加離線閥，可解決裝煤除塵水汽沉積問題；采用防水腐蝕的PTFE材質作為布袋縫合線，可以增加裝煤除塵布袋的使用壽命；熒光粉測漏技術可快速、全面、準確查找破損布袋。結合應用后，除塵布袋更換周期延長，測漏操作時間縮短，布袋更換成本降低，除塵器節約成本約15.23萬元/年，降低了人工更換及檢查除塵布袋的工作強度，避免了漏檢破損布袋造成的環保風險。