陳 亭

(攀鋼集團設(shè)計研究院有限公司)

V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)改造

陳 亭

(攀鋼集團設(shè)計研究院有限公司)

攀鋼集團某釩業(yè)公司近年產(chǎn)能增加，原V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)除塵能力下降，運行不穩(wěn)定，故障率高，外排煙氣含塵濃度達不到現(xiàn)行標準，因此對原V2O5焙燒爐除塵系統(tǒng)進行改造。在分析焙燒爐基本參數(shù)的基礎(chǔ)上，采用旋風加布袋除塵器除塵的除塵方式，選擇覆膜濾料代替普通濾料，并對除塵工藝進行改造，確定了除塵參數(shù)和設(shè)備。除塵系統(tǒng)改造后，達到了外排煙氣含塵濃度的標準，避免了停產(chǎn)事故，降低了維修工作量，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

V2O5焙燒爐 除塵系統(tǒng)

攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司下屬釩業(yè)公司V2O5作業(yè)區(qū)1#、2#電除塵器分別建于2005年10月和2001年10月，分別承擔1#、2#焙燒爐的除塵任務(wù)。在V2O5生產(chǎn)工序中，除塵系統(tǒng)主要有兩個作用：①凈化焙燒過程中產(chǎn)生的煙塵，確保煙氣達標排放，并回收煙塵中所含的精釩渣；②根據(jù)工藝需要，保證焙燒爐內(nèi)壓力為微負壓。除塵系統(tǒng)投入使用后，外排煙氣含塵濃度不大于100 mg/Nm3，滿足生產(chǎn)和當時的環(huán)保要求。

隨著公司近年來產(chǎn)能的提高，焙燒爐排出的煙塵超出了除塵系統(tǒng)的原設(shè)計的除塵能力，兩臺除塵器均出現(xiàn)了除塵能力下降、運行不穩(wěn)定和故障率上升等一系列問題，影響了生產(chǎn)的正常進行。目前兩臺除塵器外排煙氣含塵濃度一般維持在 120 mg/Nm3左右。

由于國家對環(huán)保的重視程度不斷提高，現(xiàn)行《釩工業(yè)污染物排放標準》要求焙燒爐的煙氣外排含塵濃度須控制在50 mg/Nm3以內(nèi)，該公司現(xiàn)有的兩臺除塵器無法滿足除塵要求，因此要對現(xiàn)有的V2O5焙燒爐進行除塵系統(tǒng)改造。

1 除塵工藝技術(shù)改造

1.1 V2O5焙燒爐基本參數(shù)

(1)煙氣量：12 000 Nm3/(h·座)。

(2)煙氣溫度：360 ℃。

(3)煙氣含塵濃度：55 g/Nm3。

(4)煙氣主要成分。CO2占3.7%，O2占12.7%，N2占79.5%，CO占4.1%。

(5)煙塵成分：釩渣和碳酸鈉的混合物。

(6)煙塵粒度：+200 μm占85.5%，-200 μm占14.5%。

1.2 除塵方式的選擇[1]

除塵方式一般選擇技術(shù)上可行、投資經(jīng)濟的工藝方案。對于不同的現(xiàn)場條件，須有針對性地進行除塵方式的選擇。目前國內(nèi)工藝類似的V2O5作業(yè)區(qū)除塵一般將含塵煙氣通過直接或間接換熱降低溫度后，再由布袋除塵器或旋風加布袋的二級除塵過濾以收集粉塵，最后通過煙囪集中外排。若直接采用空氣冷卻，設(shè)備和管網(wǎng)占地面積大，而主要除塵設(shè)備布置在拆除電除塵器后的狹窄區(qū)域，場地不具備空氣冷卻設(shè)備與管網(wǎng)的布置條件?？紤]到煙氣粉塵濃度較高，采取旋風除塵器加布袋除塵器的二級除塵對于有效過濾粉塵更加有利。因此，改造工程決定采用間接換熱降低煙氣溫度，再通過旋風加布袋除塵器除塵。為防止因除塵系統(tǒng)部分設(shè)備故障導(dǎo)致焙燒爐停產(chǎn)，除塵系統(tǒng)采用3臺風機(3臺并聯(lián)，2用1備)。

1.3 濾料的選擇

由于煙塵粒徑較小，用普通濾料過濾，需要降低過濾風速(一般小于0.5 m/min)來保證過濾效果，但存在除塵器體積龐大、投資檢修費用高、檢修難度大等問題。綜合考慮，決定采用美塔斯針刺氈防腐覆膜濾料代替普通濾料。由該濾料制成的濾袋采用微孔聚四氟乙烯材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)過濾技術(shù)中的一次粉塵層，粉塵不易粘結(jié)在濾袋上，降低了清灰能耗，提高了清灰效果，可在保證過濾效果的前提下，顯著提高過濾風速。

1.4 除塵工藝改造措施[2]

拆除現(xiàn)有1#、2#焙燒爐的除塵系統(tǒng)，新建兩套除塵系統(tǒng)，分別對2座焙燒爐進行除塵。焙燒爐爐頂?shù)臒煔?360 ℃)經(jīng)換熱器間接冷卻至150 ℃，經(jīng)旋風除塵器和布袋除塵器兩級過濾后，再經(jīng)煙囪高空排放。除塵器收集的粉塵經(jīng)輸送設(shè)備返回工藝流程重新利用，風機采用無極變頻調(diào)速。隨時檢測進入除塵器的煙氣溫度，當溫度超過設(shè)定值時，打開野風閥，混入冷風，保護除塵器濾袋。除塵系統(tǒng)采用集中PLC控制，并進行CRT監(jiān)視。流程為：焙燒爐→換熱器→旋風除塵器→脈沖布袋除塵器→離心引風機→消聲器→煙囪達標排放。

2 除塵系統(tǒng)參數(shù)的計算與設(shè)備組成

2.1 系統(tǒng)風量

(1)風機風量的確定。進入換熱器前的參數(shù)：煙氣溫度t=360 ℃，煙氣量L=12 000 Nm3/h(工況流量為29 407 m3/h)，管道內(nèi)煙氣流速V=16 m/s，風管管徑為φ內(nèi)=800 mm，管壁厚δ=6 mm，則管道材料選擇Q235-B。

(2)換熱器與布袋除塵器參數(shù)。煙氣溫度t=150 ℃，煙氣流量L=12 000 Nm3/h(工況流量為 19 651 m3/h)，管道內(nèi)煙氣流速V=16m/s，則風管管徑為φ內(nèi)=650 mm，管壁厚δ=6 mm，管道材料選擇Q235-B。

(3)除塵器后風管參數(shù)。煙氣溫度t=150 ℃，煙氣流量L=14 400 Nm3/h(工況流量為23 582 m3/h)，流速V=14 m/s，管徑為φ內(nèi)=770 mm，管壁厚δ=5 mm，管道材料選擇Q235。

(4)煙囪及煙囪前的風管參數(shù)(2套除塵系統(tǒng)共用1個煙囪)。煙氣溫度t=150 ℃，工況流量為2×23 582 m3/h =47 164 m3/h，流速V=14 m/s，則管徑為φ內(nèi)1 090 mm，管壁厚δ=6 mm，管道材料Q235。

(5)系統(tǒng)工況流量為19 651 m3/h，風機風量L=23 582 m3/h(150 ℃/h)。

2.2 系統(tǒng)阻力

(1)布袋除塵器前管網(wǎng)阻力。換熱器前管網(wǎng)阻力(360 ℃、0.089 MPa)△P1=nξv2ρ/2=226 Pa。式中,n為局部阻力點數(shù)；ξ為局部阻力系數(shù)；v為煙氣在管內(nèi)的流速，m/s；ρ為煙氣的密度，kg/m3。

換熱器與布袋除塵器間管網(wǎng)阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P2=425 Pa，其中煙氣流速v取16 m/s。

布袋除塵器后管網(wǎng)阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P3=423 Pa，其中煙氣流速取14 m/s。

換熱器阻力(360 ℃、0.089 MPa)△P4=500 Pa，旋風除塵器阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P5=800 Pa，布袋除塵器阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P6= 1 770 Pa，消聲器阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P7=200 Pa。

150 ℃時、0.089 MPa情況下的阻力即系統(tǒng)阻力：Σ△P=△P1+△P2+△P3+△P4+△P5+△P6+△P7+△P8=4 394 Pa。

要克服該阻力，在150 ℃、0.089 MPa情況下需要的最小全壓為4 394 Pa，折算到200 ℃、0.101 3 MPa情況下的最小全壓H=4 473 Pa，風機全壓1.15H=5 144 Pa。

2.3 主要設(shè)備組成

依據(jù)參數(shù)計算結(jié)果，選擇的主要設(shè)備如下。

(1)離心風機，型號Y9-19№12.5D，3臺，風量L=23 582 m3/h，全壓H=5 361 Pa，配套電機參數(shù)55 kW/380 V[2]。

(2)氣箱脈沖布袋除塵器，型號PPCS96-8，2臺，處理風量L=23 582 m3/h，全過濾面積S=576 m2，凈過濾面積S凈=480 m2，設(shè)備阻力△P≤ 1 770 Pa。

(3)旋風除塵器，型號XF-a，2臺。空氣換熱器，型號ZR-Ⅱ-120型，2臺。

3 系統(tǒng)優(yōu)勢[3]

(1)采用兩套除塵系統(tǒng)，減少停產(chǎn)事故。由于兩座焙燒爐分別采用獨立的除塵系統(tǒng)而不是共用一套除塵，避免了除塵系統(tǒng)出現(xiàn)問題時、兩座焙燒爐要同時停產(chǎn)的問題。采用3臺除塵風機，進一步降低了焙燒爐因除塵系統(tǒng)故障而停產(chǎn)的概率。

(2)采用覆膜濾料，降低日常維護的工作量。與普通濾料每年需更換濾袋相比，正常使用情況下，覆膜濾料可實現(xiàn)2年1換，節(jié)約了運行成本。

4 經(jīng)濟效益和社會效益

釩業(yè)公司V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)改造工程共投資326.45萬元(不含設(shè)備增值稅)。除塵系統(tǒng)每天回收精釩渣1.7 t，每年按330 d計，則年回收量為561 t，精釩渣目前市價按1 500元/t計，則每年銷售收入為84.15萬元。每年消耗電費47.9萬元，全年空氣壓縮費33.26萬元，修理費9.74萬元，折舊費21.12萬元，年成本合計112.02萬元，年實際運行成本為27.87元。年實際運行成本與類似項目進行比較，處于較低水平。

另外，釩業(yè)公司V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)改造工程的完成，有利于改善崗位工人勞動環(huán)境及周邊居民的生活環(huán)境，具有很好的社會效益。

5 結(jié) 論

通過對V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)的改造，使生產(chǎn)工藝更加科學(xué)合理，降低了維修工作量和備件消耗，降低了系統(tǒng)故障率。釩業(yè)公司V2O5作業(yè)區(qū)焙燒除塵系統(tǒng)改造于2013年底正式投產(chǎn)。經(jīng)監(jiān)測外排濃度達標(不大于50 mg/Nm3)，符合設(shè)計預(yù)期值。

[1] 郭豐年，龍步云，徐連達，等.鋼鐵企業(yè)采暖通風設(shè)計手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

[2] 陸耀慶，陳 濤，等.供暖通風設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987.

[3] 陳 亭.釩制品廠V2O3焙燒爐除塵系統(tǒng)改造[J].中國資源綜合利用，2011(4)：42-44.

2015-10-10)

陳 亭(1984—)，男，工程師，617063 四川省攀枝花市。