袁輔平

（大冶有色金屬集團有限公司 有色金屬冶金與循環(huán)利用湖北省重點實驗室，湖北 黃石 435005）

1 引言

近年來，再生銅行業(yè)面對著巨大的環(huán)保壓力。2015年，環(huán)保部頒布了《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 31574-2015）》，將再生銅生產(chǎn)煙氣中顆粒物濃度標(biāo)準(zhǔn)從原先的200mg/m3（二級標(biāo)準(zhǔn)）降低到30mg/m3。更為嚴峻的是，依據(jù)環(huán)保部發(fā)布的《關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》規(guī)定，京津冀、長三角、珠三角等“三區(qū)十群”19 個?。▍^(qū)、市）47 個地級及以上城市區(qū)域還需要執(zhí)行大氣污染物特別排放限值，其中顆粒物濃度為10mg/m3以內(nèi)。再生銅行業(yè)亟需加強煙氣凈化，以適應(yīng)環(huán)保的新形勢。

當(dāng)前，國內(nèi)再生銅生產(chǎn)的主流工藝是一段法，并大多以固定式陽極爐（以下簡稱陽極爐）為核心設(shè)備。陽極爐的煙氣特點是：煙氣量相對較小、含塵濃度低，但溫度波動大、濕度大。除塵設(shè)備中，布袋除塵器能適應(yīng)陽極爐的煙氣工況，相比電收塵工藝，除塵效率高且穩(wěn)定，出口粉塵排放濃度可控制在30mg/m3以內(nèi)，甚至小于10mg/m3，特別是對PM2.5等微細顆粒物也具有較高的去除效率［1］。相比其它除塵設(shè)備，布袋除塵器造價較低，使用成本低，維護簡便，可無人值守。綜合技術(shù)、經(jīng)濟兩方面的考慮，采用布袋除塵器凈化陽極爐煙氣是相對理想的選擇。

2 布袋除塵器煙溫控制

布袋除塵器設(shè)計時首先應(yīng)確定布袋濾料的類型，因為濾料決定了除塵器的除塵效率，同時也是除塵器的主要使用成本。應(yīng)根據(jù)陽極爐煙氣性質(zhì)（煙氣腐蝕性、溫度、濕度、含氧量）和煙塵性質(zhì)（粒度、形狀、成分）、煙塵濃度等因素，來選擇合適的濾料。以上因素中，煙氣溫度尤為關(guān)鍵，它直接影響濾料的使用壽命和技術(shù)性能，其影響可用煙溫上限和煙溫下限來衡量。

2.1 布袋除塵器煙溫上限

常規(guī)的干式收塵設(shè)備中，布袋除塵器能承受的煙氣溫度較低，是因為其布袋濾料的工作溫度較低。當(dāng)煙氣溫度超過工作溫度時，濾料的使用壽命會急劇縮短甚至燒損，無法凈化煙氣。

當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的常溫濾料工作溫度低于130℃；中溫的PPS濾料工作溫度小于190℃；高溫濾料中，P84濾料工作溫度為230℃，PTFE工作溫度260℃［2］；超高溫濾料如陶瓷纖維、玄武巖纖維、不銹鋼纖維濾料，工作溫度280℃［3］。濾料工作溫度越高，價格往往越貴。高溫濾料和超高溫濾料價格昂貴，通常不在再生銅企業(yè)的考慮范圍之內(nèi)，可選的常溫濾料、中溫濾料的理論工作溫度低，承受瞬間高溫的能力弱。實際工業(yè)應(yīng)用中，由于煙氣成分的化學(xué)作用、煙氣條件的復(fù)雜性，濾料的實際耐溫能力會進一步下降。布袋除塵器處理的最高煙氣溫度應(yīng)比所用濾料的理論工作溫度降低20～50 ℃不等，即煙溫上限值。

2.2 布袋除塵器煙溫下限

布袋除塵器對煙氣中煙塵的過濾主要依靠濾料表面的初次粉塵層實現(xiàn)的，即表面過濾。進入除塵器的煙氣溫度若低于其露點，水分會從煙氣中析出，進而產(chǎn)生糊袋的問題，使初次粉塵層失效，嚴重降低布袋的過濾效率。通常，布袋除塵器處理的煙氣溫度，應(yīng)高于煙氣露點15～20 ℃［4］，即煙溫下限值。

2.2.1 煙氣露點的計算方法

煙氣露點受煙氣SO3含量、灰分含量、水蒸氣含量、過量空氣系數(shù)等諸多因素影響。煙氣露點對SO3含量變化尤其敏感。因為煙氣溫度在200℃以下時，SO3與水蒸氣能完全結(jié)合成H2SO4蒸汽，微量的H2SO4蒸汽就能使煙氣的露點溫度顯著提高［5］。

目前，國內(nèi)外研究者得出的煙氣露點的計算公式繁多，研究［6］指出，A.G.Okkes公式，И.A.Bapahoba公式較為精確，和試驗數(shù)值接近。

（1）A.G.Okkes公式

tsld=10.8809+27.6lgpH2O+10.83lgpSO3+1.06（lgpSO3+2.9943）2.19

式中：pH2O為煙氣中水蒸氣分壓，Pa；pSO3為煙氣中SO3氣體分壓，Pa。

（2）И.A.Bapahoba公式

tsld=186+20lgφH2O+26lgφSO3

式中：φH2O、lgφSO3為煙氣中水蒸氣和SO3的體積百分含量，%。

2.2.2 煙氣露點計算公式的應(yīng)用

運用A.G.Okkes公式和И.A.Bapahoba公式，都需要知道煙氣中水蒸氣和SO3的含量。水蒸氣含量容易測得，但目前尚無統(tǒng)一的、獲得廣泛認可的SO3檢測方法，這主要是由于SO3難以準(zhǔn)確檢測［7］：①煙氣組成復(fù)雜，對SO3的檢測造成干擾；②SO3化學(xué)性質(zhì)活潑，極易被各種物質(zhì)壁面吸附，并對測量儀器和采樣設(shè)備造成腐蝕，使得儀器標(biāo)定和定量測定存在很大難度；③煙氣中SO2在水蒸汽存在及高溫作用下，極易氧化吸水生成H2SO3，從而使測定結(jié)果偏高；④煙氣中的SO3濃度很低，較小的測定誤差會帶來較大的相對誤差。

煙氣的SO3是煙氣中SO2在Fe2O3等催化劑作用下轉(zhuǎn)化而來的?？梢酝ㄟ^檢測煙氣SO2含量，再根據(jù)煙氣中SO2有0.25%～5%會進一步轉(zhuǎn)化為SO3［6］，間接得出煙氣 SO3含量。參照實例［8］，進入布袋除塵器的陽極爐煙氣中SO2取300mg/m3，H2O含量為10%，計算的煙氣露點溫度值如表一所見。從表一可以看出，兩種方法計算的露點溫度差別較大；同時，設(shè)定的SO2轉(zhuǎn)化SO3率不同，同種方法下算得的露點溫度差別也很明顯。

陽極爐煙氣中的SO2的主要來源是再生銅原料含硫，由于原料來源復(fù)雜，含硫量變化很大，實際進入煙氣的SO2量可能較實例差別很大，會導(dǎo)致實際露點值變化。

表1 煙氣露點溫度計算（℃）

根據(jù)表1，若煙氣露點取最低的94.45℃，計算得溫度下限為94.45+15=109.45℃，取布袋除塵器煙溫下限值為110℃。

2.3 煙溫上限、下限對布袋除塵器的影響

陽極爐配套的布袋除塵器若選用常溫濾料，廠家建議實際生產(chǎn)條件下的煙溫上限值取105～110℃，而煙溫下限值為110℃，顯然不可行。若選用中溫濾料，如PPS濾料，若按濾料廠家建議取煙溫上限值150℃，則需將煙溫控制在110～150 ℃這個溫度區(qū)間內(nèi)，是相對可行的。但溫度控制范圍小，必須采用可靠有效的煙氣溫控設(shè)計，既要確保進入布袋除塵器的煙氣溫度不超過上限，尤其避免出現(xiàn)瞬間高溫；又要確保煙溫高于下限，防止產(chǎn)生結(jié)露。

2.4 陽極爐煙氣系統(tǒng)的降溫設(shè)計及實踐

布袋除塵器煙溫超過煙溫上限，會顯著縮短布袋使用壽命，甚至造成布袋燒損的嚴重后果，受到再生銅企業(yè)的高度重視；相比之下，煙溫下限失控的危害不夠直觀，容易被忽視。因此，陽極爐煙氣溫度控制的設(shè)計，實踐中往往成了單純的煙氣降溫設(shè)計，只實現(xiàn)煙溫上限的控制。

2.4.1 第一次煙氣降溫的設(shè)計與實踐

某公司原陽極爐煙氣系統(tǒng)為：陽極爐→磚煙道→汽化水套→鋼煙道→排煙機→煙囪。陽極爐煙氣未凈化，直接排放。汽化水套為自行設(shè)計，采用豎式結(jié)構(gòu)，為自然循環(huán)冷卻方式，冷卻用水為軟水，耗水量2t/h。陽極爐與汽化水套用磚砌拱頂矩形煙道連接，煙道內(nèi)寬1050mm，高度1400mm, 長度37.6m。鋼煙管襯磚，直徑φ1250mm，長度33.2m。

煙氣系統(tǒng)采用的是單純的降溫設(shè)計，主要降溫設(shè)備是汽化水套，其目的是降低進入排煙機的煙氣溫度，并沒有考慮控制溫度下限問題。

2.4.2 第二次煙氣降溫的設(shè)計與實踐

2007年，為滿足煙氣顆粒物濃度達標(biāo)要求，決定增設(shè)陽極爐煙氣凈化裝置，綜合考慮設(shè)備造價、運行成本、收塵效率、煙氣條件、場地情況、放灰及運輸方式等因素后，決定選用布袋除塵器，擬建的布袋除塵器顆粒物排放濃度＜50mg/m3，使用PPS濾料，工作溫度上限150℃，需要進行煙溫控制的設(shè)計。

由于場地的限制，新建布袋除塵器布置在另一個廠區(qū)，與陽極爐廠區(qū)之間被鐵軌隔開。陽極爐煙道因此分為兩段，第一段是以陽極爐爐尾為起點，汽化水套進口為終點,其走向平行于鐵軌，該段煙氣溫度高，沿用原有磚煙道；第二段煙道，以汽化水套出口為起點,垂直跨越鐵軌抵達布袋除塵器進口，由于安裝空間受限，故采用無內(nèi)襯鋼煙管, 鋼煙管直徑φ1300mm，長度55.25m。兩段煙道方向上垂直。

改造前，汽化水套出口的煙氣溫度為300～400℃，峰值可達500℃。鋼煙道工作溫度通常＜450℃，煙溫超出鋼煙道承受范圍；同時，按照資料［9］，鋼管煙道降溫能力3～4℃/m，即使取值4℃/m，煙氣經(jīng)鋼管煙道降溫后，峰值溫度仍可達279℃，遠高于除塵器的溫度上限，需要進一步降低煙氣溫度。

改造中，將汽化水套拆除，原址安裝一臺自制的光管鋼管換熱器器，煙氣流經(jīng)換熱器，與換熱管內(nèi)的陽極爐燃燒器的助燃空氣進行逆流熱交換，實現(xiàn)降溫。煙氣系統(tǒng)構(gòu)成為：陽極爐→磚煙道→熱交換器→鋼煙道→布袋除塵器→排煙機→煙囪。此外，陽極爐工作門煙罩處收集的環(huán)集煙氣，也由布袋除塵器處理。環(huán)集煙管在換熱器出口處并入陽極爐鋼煙道，環(huán)集煙氣與陽極爐煙氣匯合并對其降溫。布袋除塵器的煙溫控制主要由“換熱器+混入環(huán)集煙氣”來實現(xiàn)。

該煙氣處理系統(tǒng)投入運行后，換熱器出口的煙氣溫度降低到200℃以內(nèi)；再混入低溫的環(huán)集煙氣（30～50 ℃），除塵器進口煙溫降低至100℃以內(nèi)；即使是陽極爐還原的高峰期，布袋除塵器進口煙溫都不超過130℃。但當(dāng)陽極爐煙氣溫度低時（比如每爐次的初次加料時），“換熱器+混入環(huán)集煙氣”作用下，煙氣被過度降溫，布袋除塵器進口煙溫低至60～70 ℃（除塵器廠家建議布袋溫度不低于70℃）；低溫季節(jié)時甚至降低到50℃，布袋結(jié)露嚴重，除塵器卸灰閥甚至有淌水現(xiàn)象，布袋工作性能極度惡化。

實踐表明，安裝汽化水套、換熱器，或混入環(huán)集煙氣，都是單純的降溫手段，而非真正意義的控溫手段，只能用來防止煙氣溫度超出溫度上限，但不能可靠、有效地控制煙溫高于溫度下限。要保障布袋除塵器的正常運行，需實現(xiàn)“降低煙溫”向“控制煙溫”轉(zhuǎn)變。

3 布袋除塵器煙溫控制的設(shè)計與實踐

2015年，某公司決定實施陽極爐系統(tǒng)易地技術(shù)改造項目，陽極爐從空氣助燃改成稀氧燃燒方式。技改項目同樣采用布袋除塵器凈化煙氣，煙氣顆粒物排放濃度按＜10mg/m3的特別排放限值設(shè)計，布袋溫度上限也為150℃。針對以往實踐中的問題，決定按照煙溫控制的思路重新設(shè)計煙氣處理流程。

3.1 煙溫控制設(shè)計

改造項目的煙氣處理流程為：陽極爐→磚煙道→噴霧塔→鋼煙道→布袋除塵器→排煙機→脫硫塔→煙囪。

陽極爐與噴霧塔仍用磚砌拱頂矩形煙道連接，煙道內(nèi)寬700mm，高度950mm，長度47.3m；噴霧塔與布袋除塵器用無內(nèi)襯鋼煙管連接，鋼煙管直徑φ900mm，長度95.5m，如圖1所示。

噴霧塔規(guī)格為φ2.5×10.6m，頂部設(shè)有噴霧噴槍（圖2），用≥0.4MPa的氮氣將冷卻水霧化成平均直徑＜100μm的霧滴，霧滴噴入煙氣中并迅速蒸發(fā)，使得煙氣溫度急劇降低，快速跨過生成二噁英的溫度區(qū)間，以減少二噁英生成。

圖1 噴霧系統(tǒng)示意圖

圖2 噴霧噴槍示意圖

用噴霧驟冷塔取代換熱器或汽化水套，是為了實現(xiàn)真正意義的控制煙溫，而非單純的降溫。因為噴霧塔噴槍采用PID控制，根據(jù)噴霧塔出口煙溫自動增/減噴霧水量，可將不同溫度的煙氣都驟冷至150±20 ℃，最高200℃。在除塵器進口前的鋼煙管上安有混風(fēng)閥，輔助控制煙溫，其與布袋除塵器進口煙溫聯(lián)鎖，煙溫高于設(shè)定溫度時自動開啟，向煙氣中混入冷空氣降溫；低于設(shè)定溫度時自動關(guān)閉。煙溫控制過程主要由噴霧塔和混風(fēng)閥實現(xiàn)，以實現(xiàn)布袋進口煙溫處于煙溫下限110℃與溫度上限150℃之間的目標(biāo)為確保煙氣溫度的可控性，陽極爐環(huán)集煙氣單設(shè)除塵器凈化。

布袋除塵器設(shè)有旁通管路，配有旁通閥，與除塵器進口煙溫聯(lián)鎖，當(dāng)進口煙溫＞180℃時自行啟動，＜160℃時自行關(guān)閉。

3.2 煙溫控制的實踐

技改項目投產(chǎn)后，先后遭遇了布袋除塵器進口煙溫過高燒布袋的問題和煙溫過低結(jié)露糊袋的問題，造成重大影響。

3.2.1 布袋除塵器進口煙溫上限控制情況及完善

3.2.1.1 煙溫上限控制情況

陽極爐每爐次的作業(yè)，依次為“加料熔化”、“氧化精煉”、“還原精煉”、“保溫（澆鑄）”4個作業(yè)階段?！凹恿先刍薄ⅰ把趸珶挕?、“保溫（澆鑄）”階段，布袋除塵器進口溫度110～140 ℃（噴霧出口煙溫在150±20℃的范圍），工況理想。但“還原精煉”階段, 雖然噴霧噴槍冷卻水量按2t/h的額定值滿載運行，混風(fēng)閥常開，布袋除塵器入口煙溫仍然達到180～220 ℃（噴霧塔出口煙溫達到300～350 ℃），除塵器的旁通閥被迫頻繁啟動，造成尾氣顆粒物嚴重超標(biāo)，依然出現(xiàn)布袋燒損現(xiàn)象。

3.2.1.2 煙溫上限控制問題的成因分析

按照其它企業(yè)的實踐經(jīng)驗，陽極爐從空氣助燃改成稀氧燃燒后,煙氣量同比減少60%～75%，煙氣溫度降低150～200 ℃［10-11］；陽極爐至噴霧塔的磚煙道的長度又大于改造前，進入噴霧塔的煙氣溫度理應(yīng)低于原汽化水套進口煙溫。噴霧用水量雖然與原汽化水套相當(dāng)，但其采取直接降溫，降溫效果理應(yīng)顯著優(yōu)于間接降溫的汽化水套。因此，噴霧塔出口煙溫應(yīng)顯著低于汽化水套。然而，陽極爐還原精煉時，噴霧塔出口煙溫與原汽化水套出口沒有明顯差別，最終導(dǎo)致布袋除塵器煙溫過高。分析煙溫上限控制不力，根本原因在于還原期煙氣熱負荷的大幅增加和溫控系統(tǒng)的降溫能力不足。

（1）還原期煙氣熱負荷大幅增加。

改造前，陽極爐在還原精煉時使用煤基還原劑。煤基還原劑是通過含有的固定碳（含量≥75%）成分進行還原脫氧的，煤基的還原利用率很高：當(dāng)銅液含氧量為0.2%～0.5%時，碳還原利用率約為70%；當(dāng)銅液含氧量＞0.5%時，碳還原利用率為100%［12］。同時，陽極爐采用空氣助燃時，燃燒器風(fēng)氣比為12～13，存在大量的過剩助燃空氣，能與殘留的少量煤基還原劑在爐膛內(nèi)較充分地燃燒，釋放的熱量被爐膛、銅液吸收，進入煙道的煙氣溫度不會過高。

由于煤基使用過程中煙塵污染問題嚴重，改造后采取天然氣還原方式，將天然氣經(jīng)還原管直接送入銅液中，還原銅液中氧。還原管口與銅液表面的高度差僅500mm，導(dǎo)致天然氣在銅液中的停留時間不足1s，大部分天然氣噴出管口后，尚未接觸到銅液中的氧就上升到銅液表面，逸出銅液后進入爐膛，其利用率只有15%～30%［13］。技改后，燃燒器采用純氧助燃，根據(jù)燃燒天然氣量精確配入助燃用氧氣，燃燒后剩余的助燃氧氣量很少；同時，還原期間陽極爐內(nèi)為正壓，從爐門吸入的空氣量較少。因此，殘留的還原天然氣只有小部分能在爐膛內(nèi)燃燒；大部分被抽入煙道并進行二次燃燒，釋放熱量，導(dǎo)致煙溫上升。

陽極爐通常采取單管還原方式，還原氣量500Nm3/h。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)還原管在天然氣的壓力作用下劇烈跳動使管口上抬，還原天然氣量流速迅速增加，可瞬間增加300Nm3/h ；“還原精煉”高峰期采取雙還原管還原，還原天然氣峰值可達1000Nm3/h，導(dǎo)致噴霧塔進口煙溫會超過設(shè)計的最高煙溫950℃，最高達1030℃。

（2）溫控系統(tǒng)降溫能力不足。

噴霧系統(tǒng)的設(shè)計能力是：將最大流量4 200 m3/h、最高溫度950 ℃的煙氣降溫到200℃以內(nèi)。陽極爐還原精煉中，多數(shù)情況下的噴霧進口煙氣并未達到設(shè)計的極限工況，噴霧塔出口煙溫仍然超過300℃，說明噴霧降溫能力不足。分析是因為噴霧采用單噴槍降溫的新設(shè)計，噴霧水量少，而且單股射流難以形成均勻的霧滴空間分布效果［14］，降溫能力不足。當(dāng)陽極爐還原天然氣量急劇增加而造成噴霧塔進口煙溫迅速升高時，單噴槍增加水量速度不夠快、控溫響應(yīng)慢，導(dǎo)致噴霧出口煙溫急劇升高。

噴霧塔出口煙溫高時，混風(fēng)閥雖然聯(lián)鎖啟動，但其為吸風(fēng)冷卻，降溫能力很小，只能降低煙溫20～30 ℃，導(dǎo)致布袋除塵器進口煙溫達到危險水平。

3.2.1.3 煙溫上限控制的完善

根據(jù)分析，解決布袋除塵器進口煙溫過高的問題，方向一是降低還原期間煙氣熱負荷，方向二是增強溫控系統(tǒng)的降溫能力。

降低還原期間煙氣熱負荷的措施：加強對操作人員的要求，規(guī)定原則上采取單管還原，且控制實時還原氣量＜500Nm3/h；還原時適度開啟工作門，將外界空氣抽入爐膛與過剩的還原天然氣燃燒；同時減小排煙機運行頻率，降低抽力，減少進入煙道的還原天然氣量。采取以上措施后，噴霧塔進口煙溫下降到500～900 ℃以內(nèi)增強溫控系統(tǒng)的降溫能力：在噴霧塔下部增設(shè)一個4分的噴淋噴頭，噴淋噴頭常開，向噴霧塔出口灑水以輔助降溫。噴霧噴槍繼續(xù)與噴霧出口煙溫聯(lián)鎖、自動增減水量，與噴淋共同控制噴霧塔出口煙溫。

采取以上措施后，布袋除塵器進口溫度＜150℃；即使是采用雙還原管還原，布袋除塵器進口溫度最高溫度仍＜160℃，都在煙溫上限之內(nèi)。還原精煉時，布袋除塵器的旁通閥始終保持關(guān)閉狀態(tài)，沒有發(fā)生布袋燒損的惡性事件，保障了布袋的安全運行。

3.2.2 布袋除塵器進口煙溫下限控制情況及完善

3.2.2.1 煙溫下限控制情況及影響

由于原料供應(yīng)的問題，陽極爐開動率不足50%，需要頻繁停爐待料。重新開爐前的烘爐階段，以及投產(chǎn)的初期，布袋除塵器進口煙溫可低至50～60℃，遠低于煙溫下限，布袋經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)露，除塵器卸灰閥有水流淌出。氣溫較低時，結(jié)露問題更加突出。隨著生產(chǎn)的進行，布袋除塵器入口煙溫回升到100～130 ℃；結(jié)露現(xiàn)象消失，布袋透氣性恢復(fù)。

布袋結(jié)露后，煙氣析出的水分可能將粉塵黏附在濾袋表面，堵塞濾袋的孔隙，進而造成糊袋的嚴重后果：通過布袋的煙氣量大幅減少，尾氣煙囪“白煙”量顯著減少，甚至觀察不到；設(shè)在煙囪上的在線監(jiān)測儀測得的煙氣中顆粒物濃度、SO2含量、氮氧化物含量等全面下降，同比至少減少50%以上。

糊袋后，布袋阻力大幅增加，導(dǎo)致除塵器前的煙道負壓損失嚴重；就算是還原期間，噴霧進口煙溫也會降低到150℃，布袋進口煙溫降低到50℃。即使提升排煙機頻率（排煙機運行電流從正常70A提升到180A），煙道抽力情況也沒有改觀，嚴重影響陽極爐的操作：陽極爐的爐膛正壓異常的大，燒嘴發(fā)燙，氧化脫雜時間顯著延長。

一旦出現(xiàn)糊袋，即使采取清灰也無法清除，只能更換布袋。換下的布袋形態(tài)基本完好，仍有彈性，但表面黏附著厚實的煙塵（見圖3），完全喪失透氣性。

圖3 發(fā)生糊袋的布袋

3.2.2.2 煙溫下限失控的原因分析

分析布袋結(jié)露原因是因為噴霧加裝噴淋后，雖然使布袋進口煙溫低于上限，但破壞了溫控調(diào)節(jié)能力，導(dǎo)致布袋煙溫下限失守：噴霧改造中，為避免生產(chǎn)中布袋燒損或被迫啟動除塵器旁通，噴淋水量取較大值，確保煙溫即使達到上限（如雙管還原）時，噴淋+噴霧也能把布袋進口煙溫降得下來。但噴淋水采取就地人工控制，未根據(jù)噴霧出口煙溫實現(xiàn)PID控制。投產(chǎn)初期，存在階段性煙溫較低的情況，當(dāng)噴霧出口煙溫降低到設(shè)定值（如140℃），噴霧水量會自動減少直至零水量；而噴淋水量未及時減少或關(guān)閉，導(dǎo)致噴霧出口煙溫過低，造成布袋進口煙溫低于煙氣露點，產(chǎn)生結(jié)露問題。而且噴淋降溫效率遠低于噴霧噴槍，用水量較大，過多地增加了煙氣含濕量，加劇了結(jié)露問題。另外，烘爐期間，雖然噴淋、噴霧均未投入使用，但煙氣溫度過低，煙氣中水蒸氣飽和，也有結(jié)露問題。

陽極爐煙氣中，金屬氧化物形態(tài)存在的煙塵粒徑較小，粒徑小于1μm的粉塵占40%～60%，揮發(fā)性煙塵如ZnO煙塵的粒徑更是小至0.1μm［3］。布袋出現(xiàn)結(jié)露后，就可能與細小粒徑的煙塵結(jié)合發(fā)展成糊袋。

3.2.2.3 煙溫下限控制的完善

針對結(jié)露問題，采取了控制措施：規(guī)定每個生產(chǎn)周期開始前的烘爐階段，全部采取天然氣烘爐；同時關(guān)閉布袋除塵器進煙閥，潔凈煙氣經(jīng)布袋旁通閥直接排空，避免低溫?zé)煔膺M入布袋除塵器。陽極爐開爐生產(chǎn)后，初期煙溫不高時，噴霧塔投入使用；噴淋噴頭則在第2爐次后方投入使用，并根據(jù)噴霧塔出口、除塵器進口的煙溫情況合理調(diào)節(jié)水量。每生產(chǎn)周期結(jié)束后，關(guān)閉陽極爐燃燒器后，排煙機繼續(xù)運行半小時，確保除塵器內(nèi)的含濕氣體被完全抽凈。采取以上措施后，布袋除塵器進口煙溫不低于100℃，最低90℃，未再發(fā)生布袋結(jié)露問題，從而預(yù)防了糊袋問題的發(fā)生，煙灰無板結(jié)、排灰順暢。

實踐中發(fā)現(xiàn)，若布袋除塵器的進口煙溫高于90℃，就沒有發(fā)生結(jié)露的現(xiàn)象。陽極爐改造前也是如此，分析也與再生銅原料的含硫較低有一定關(guān)系。總體而言，A.G.Okkes公式和И.A.Bapahoba公式中，后者計算的煙氣露點更符合生產(chǎn)實踐，更適合用來確定煙溫下限。

3.3 溫控系統(tǒng)的改進方向

為使煙氣溫度控制達到更理想的狀態(tài)，還可做如下的改進：

針對噴淋水量調(diào)節(jié)采取人工就地調(diào)節(jié)方式，無法在DCS中進行；且未與煙溫聯(lián)鎖，不能及時、有效調(diào)控?zé)煖氐牟蛔?，計劃將噴淋噴頭改為霧化噴槍，在DCS系統(tǒng)中調(diào)整水量、出口煙溫等參數(shù)，并采取PID自動控制；既能及時、有效響應(yīng)煙溫變化，確保極限情況下將煙溫調(diào)控在設(shè)定范圍；同時減少進入煙氣中水蒸氣量。

布袋除塵器可設(shè)計保溫結(jié)構(gòu)：在濾袋箱外側(cè)安裝保溫層、參照某廠［15］在灰斗外安裝蒸汽管路，避免低溫季節(jié)煙溫過低時結(jié)露，導(dǎo)致糊袋，或使煙灰板結(jié)而排灰不暢。

4 結(jié)語

實踐表明，為保障陽極爐布袋除塵器的正常運行，可靠地將除塵器進口煙溫控制在上限、下限范圍內(nèi)，采取以噴霧塔為核心、混風(fēng)閥輔助的控溫設(shè)計是完全可行的。該設(shè)計不但具有煙溫調(diào)節(jié)范圍大、流程簡單、操作簡便的技術(shù)優(yōu)勢，而且具有造價低、運行費用省的經(jīng)濟優(yōu)勢，其它工業(yè)爐的煙氣系統(tǒng)設(shè)計中可以借鑒。