燒結機除塵系統的升級改造
摘要：為滿國家 2020 年將要執行的超低排放標準要求，天津天鋼聯合特鋼有限公司實施了燒結機機頭、 機尾電除塵系統提升改造工程。主要論述了原有六臺電除塵器的存在問題、改造內容以及實施效果，改造后顆粒物 排放濃度達到國家超低排放的要求。
0 引言
聯合特鋼公司現有 2 臺 230m2燒結機機頭、機尾 煙氣采用電除塵器技術，設計排放濃度臆50~80 mg/m3。近幾年來，由于電除塵器振打效果變差、框架變形、 陰極線積灰嚴重等原因，造成除塵效率下降，經常出現冒煙現象。2013 年，通過采用本體新技術優化創新改造、增設預荷電區、收塵區、控制二次揚塵技術，采用高頻開關電源選用等綜合技術改造，顆粒物排放完全可以滿足現有特別排放限值要求，且既有良好的節能減排效果。電除塵自 2011 年投入以來未進行整體大修，內部元件腐蝕嚴重，維修工作量增大，運行成本增高，直接影響燒結機的正常運行，且無法滿足國家污染物超低排放的要求，因此需要對其進行改造。
本次改造內容主要是 2 臺 230m2燒結機頭配套的 4 臺 200m2電除塵設施的改造及更新，并將燒結機尾 2 臺 160m2電除塵改為 14440m2低壓脈沖布袋除塵器，其機殼及風機利舊。通過改造，燒結機頭和機尾煙氣顆粒物排放濃度均約10mg/Nm3，達到了國家超低排放要求。
1 原有機頭、機尾除塵系統參數（見表 1）
2 改造方案總體原則
電除塵器一直因其具有處理煙氣量大、除塵效率高、適應范圍廣、設備阻力低、使用簡單可靠、運行維護費用低且無二次污染等優點在鋼鐵行業中廣泛應用，但隨著國家對污染控制要求的不斷提高，特別是對粉塵排放濃度的控制越來越嚴格，對電除塵器改造已經是勢在必行的趨勢。
在保證顆粒物排放濃度<10mg/Nm3的前提下，對現有 2 臺 230m2燒結機設施（燒結機及相關附屬設備、煙氣脫硫系統等）運行的影響降至最低。
（1）確定合理的工藝技術參數，確保顆粒物排放濃度小于 10mg/Nm3。
（2）不影響燒結機的正常運行。
（3）最大限度地提高除塵器運行效果。
（4）綜合考慮除塵器改造的工期、運行成本、一 次性投資和改造的場地等因素。
3 機頭電除塵器改造方案
3.1 機頭電除塵器現有情況
（1）4 臺機頭電除塵器進風口設置預荷電裝置，與第一電場共用電源。
（2）1# 燒結機配套的 2 臺除塵器第一、第二電場配置三相電源，第三電場配置高頻電源；2# 燒結機配套的 2 臺除塵器第一電場配置三相電源，第二電場配置微脈沖電源，第三電場配置高頻電源。
3.2 機頭電除塵器改造內容
總體改造方案為電除塵器本體改造（在入口喇叭中設置預荷電凝聚電場、在電場前后增設核電網、在電除塵器末電場陰極線之間增設輔助電極以及出口喇叭增設旋轉橫置收塵極等）；電除塵器電氣控制調整，將所有電源更換為高頻電源。對電除塵器進行針對性技術升級改造，采用蚌埠恒宇環保公司研發的增設“旋轉橫置收塵裝置” 創新技術，解決電除塵器末級電場因高比電阻粉塵產生的反電暈及振打引起的二次揚塵，以此來提高除塵效率，降低電除塵器出口顆粒物濃度。因此，本次改造增設了預荷電區及收塵區。
4 機尾電除塵器改造方案
4.1 機尾電除塵器改造內容
根據資料，機尾除塵器的含塵濃度在 6~10g/m3，最高可到 15g/m3，而機尾粉塵中粒在 10μm 以下的煙塵占 20%左右，一般除塵器很難捕捉[1]。
通過對現場設備運行記錄分析以及市場調研，綜合比較各種除塵器的優缺點，決定將 2 臺 230m2燒結機機尾電除塵器改為布袋除塵器，外部框架不變，風機不變，充分利用現有資源，以節省土建及立柱框架投資，降低成本。
機尾除塵器由原來的 160m2四電場電除塵改為 144440m2低壓脈沖布袋除塵器，濾料采用亞克力覆膜濾料，過濾風速 0.7m/min，處理煙氣量為 61萬m3/h。
另外，根據布袋除塵器運行中經常出現的問題，本次所采用的布袋除塵器選擇脈沖布袋除塵器，主要從以下幾方面入手：
（1）選擇高效覆膜濾料，即亞克力 PTFE 覆膜。
（2）選擇合適的清灰系統。
（3）確保除塵器過濾風速低于 0.7m/min。
（4）確保除塵器結構合理。
（5）實現自動氣力輸灰。
（6）考慮到離機尾較近，增設沉降室。
（7）增設冷風閥。
4.2 布袋除塵器的參數
（1）布袋除塵器主要技術參數（見表 2）
（2）布袋除塵器技術指標：
①顆粒物出口排放濃度：約10mg/Nm3。
②本體漏風率：≤2%。
③設備阻力：≤ 1200Pa。
④濾袋使用壽命≥2 年，脈沖閥使用壽命 100 萬次（3 年）。
⑤設備承受壓力：-7000Pa。
5 改造效果
目前，聯合特鋼公司 2 臺 230m2燒結機配套的機頭、機尾除塵器已全部完成改造，并運行了一段時間，通過在線監測數據顯示，改造后達到了預期效果，而且效果非常顯著，數據一直相對穩定，煙氣顆粒物濃度遠遠低于國家超低排放要求。改造后除塵設備運行數據見表 3。
6 結論
燒結工序作為鋼鐵生產過程中污染最嚴重的工藝環節之一，其煙氣治理已經成為重中之重，燒結機頭、機尾更是燒結工序的產污大戶。 為保證燒結機頭煙氣污染物濃度最終達到國家超低排放要求，必須保證前段治理效果，因此需要對原有電除塵器進行提升改造，保證污染物濃度達到 40mg/Nm3以下，后續再通過脫硫、脫硝及深度治理后最終實現煙氣超低排放要求。
綜上所述，本次對現有燒結機配套的 6 臺電除塵進行改造，改造后的煙氣顆粒物排放濃度遠小于10mg/Nm3，說明此次改造是成功的。該工藝采用先進、成熟、可靠的技術，造價經濟、合理，設備運行穩定，便于日常運行維護。該技術具有可利用率高，運行費用最低，觀察、監視、維護簡單，運行人員數量最少，節省能源和原材料等優點。設備的調試對燒結機及除塵、脫硫系統的運行的影響能夠降至最低。設備能夠快速啟動投入，在負荷調整時有良好的適應性，在運行條件下能可靠和穩定地連續運行。因此，該套解決方案是非常適宜的，具有一定的技術經濟性，既不影響工藝要求，也改善了環境，是一個對社會有益、對企業有益的好項目。本工程在原有設施上建設，因此可達到投資省、速度快和效益高的效果。
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