白 超

（青銅峽鋁業(yè)股份有限公司寧東鋁業(yè)分公司，寧夏 銀川 750411）

布袋除塵器用于煅燒石油焦后煙氣處理時(shí)，極易發(fā)生布袋腐蝕破損。該文結(jié)合電解鋁廠(chǎng)陽(yáng)極炭塊生產(chǎn)過(guò)程中，煅后石油焦煙氣處理時(shí)布袋除塵器極易出現(xiàn)腐蝕破損的現(xiàn)象，分析了影響濾袋破損的主要原因。

煅燒石油焦主要用于電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中的陽(yáng)極炭塊制造使用，為了滿(mǎn)足石油焦的使用要求，必須將石油焦（生焦）經(jīng)過(guò)高溫煅燒。石油焦的煅燒溫度一般為1 300℃左右，主要的目的是盡可能多地除去石油焦的揮發(fā)性組分，以降低石油焦后處理產(chǎn)品中的氫含量，提高石油焦的石墨化程度、提高石墨電極的高溫強(qiáng)度和耐熱性，以及提高石墨電極的導(dǎo)電性。石油焦經(jīng)煅燒后的煙氣中主要成份為粉塵和二氧化硫。（粉塵量：10 g/Nm3～12 g/Nm3，SO2含量：≤304mg/Nm3）。

該公司石油焦煅燒系統(tǒng)配置2 條直徑3×60 m 回轉(zhuǎn)窯，主要用于石油焦煅燒，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量18 萬(wàn)噸。2 臺(tái)回轉(zhuǎn)窯分別設(shè)置一臺(tái)余熱鍋爐，一臺(tái)旋風(fēng)式除塵器，2 臺(tái)余熱鍋爐共設(shè)置1座脫硫塔，脫硫塔布置在引風(fēng)機(jī)后，煙氣脫硫后經(jīng)脫硫塔塔頂煙囪排放。因原有的2 套旋風(fēng)除塵器不能有效控制顆粒物排放濃度，達(dá)不到環(huán)保要求。因此，2018 年通過(guò)技術(shù)改造對(duì)2 套原有的旋風(fēng)除塵器進(jìn)行改造，即拆除原有的2 套旋風(fēng)除塵器，重新配置2 套高溫布袋除塵器（改造流程圖如圖1 所示）。改造后顆粒物排放濃度預(yù)期達(dá)到30 mg/Nm3以下，滿(mǎn)足環(huán)保要求。

1 基本情況

因原有的2 套旋風(fēng)除塵器不能效控制顆粒物排放濃度，煅燒系統(tǒng)單條窯運(yùn)行時(shí)，顆粒物排放濃度為110 mg/Nm3～120 mg/Nm3，兩條窯同時(shí)運(yùn)行，顆粒物排放濃度達(dá)到150 mg/Nm3以上，達(dá)不到環(huán)保要求。因此，需對(duì)2 套除塵器進(jìn)行改造，即拆除原有的2套旋風(fēng)除塵器，配置2 套高溫布袋除塵裝置。改造后顆粒物排放濃度達(dá)到30 mg/Nm3以下，滿(mǎn)足環(huán)保要求。

除塵器改造項(xiàng)目于2017 年5 月開(kāi)工建設(shè)，2018 年6 月先后投入運(yùn)行，布袋除塵器布袋總計(jì)1 216 條，原設(shè)計(jì)布袋材質(zhì)為20%P84+80%玻璃纖維型復(fù)合濾料，設(shè)計(jì)使用壽命為≥15000。投入使用2 月后，先后有近一半以上的布袋出現(xiàn)破損，除塵效率急速下降（圖2）。除塵效率急速下降。顆粒物排放濃度達(dá)到60 mg/Nm3～110 mg/Nm3，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2 原因分析

2.1 煙氣中硫含量過(guò)高造成化學(xué)腐蝕

濾袋化學(xué)腐蝕包括被氧化性氣體腐蝕、酸結(jié)露腐蝕和灼傷3 種情況。煙氣中的氧化性氣體成份包括：二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮以及氧氣等，在高溫下對(duì)高分子纖維濾袋造成氧化腐蝕。

石油焦按硫含量的高低可分為高硫焦（硫的質(zhì)量含量高于4%）、中硫焦（硫含量2%～4%）和低硫焦（硫含量低于2%）。近年來(lái)，隨著同行業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，電解鋁企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本的不斷壓縮，在電解鋁陽(yáng)極塊的生產(chǎn)過(guò)程中不斷增加高硫焦的搭配使用，使余熱煙氣中硫含量大大增加，使石油焦煅燒后煙氣中SO2含量達(dá)到3 200 mg/Nm3～4 000 mg/Nm3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原設(shè)計(jì)1 853 mg/Nm3～2 753 mg/Nm3。煅燒回轉(zhuǎn)窯煙氣具有溫度高、二氧化硫含量高等特點(diǎn)，煙氣經(jīng)余熱鍋爐溫度由1 050℃降溫至 200℃后，煙氣中二氧化硫因除塵器及煙道中的溫度低于二氧化硫酸露點(diǎn)而形成具有腐蝕性的亞硫酸。該腐蝕物對(duì)玻璃纖維類(lèi)材質(zhì)布袋產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，使布袋表面玻璃纖維迅速失去原有形態(tài)，布袋出現(xiàn)腐蝕破損。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看并將煙氣中灰分進(jìn)行化驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為：硫酸根含量11.83%，pH值為3，強(qiáng)酸性[1]。

在高溫作用下，氣體酸結(jié)露產(chǎn)生混酸，不僅對(duì)濾袋常用的纖維性濾料造成氧化，也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕性酸性混合物，使得濾袋在氧化和酸化的協(xié)同作用下大面積腐蝕，且強(qiáng)度下降。

圖1 工藝流程圖

濾袋的高溫?fù)p傷分為以下2 種情況。1）濾料出廠(chǎng)前未經(jīng)過(guò)熱收縮處理，或煙溫超出濾袋使用溫度，使得濾袋發(fā)生熱收縮造成無(wú)法抽出濾袋。2）煙塵中的高溫顆粒，造成濾袋灼傷或高溫烤灼。

圖2 破損布袋

2.2 整體保溫欠缺

布袋除塵器原設(shè)計(jì)整體保溫 50 mm，同時(shí)將布袋除塵器漏風(fēng)率控制在 3%以?xún)?nèi)。由于煙氣溫度在 200℃，屬高溫?zé)煔?，設(shè)備內(nèi)壁涂刷高溫防腐漆防止設(shè)備腐蝕。而在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在除塵器箱體內(nèi)壁四周均發(fā)現(xiàn)了粘稠狀的黑色腐蝕物，由此判斷除塵器的整體保溫效果未達(dá)到使用要求，箱體內(nèi)出現(xiàn)了煙氣溫度低于酸露點(diǎn)的情況，使酸性腐蝕物明顯增加。

3 采取措施

3.1 試驗(yàn)適合工況的布袋

原布袋采用20%P84+80%玻璃纖維型復(fù)合濾料更適用于應(yīng)對(duì)高溫環(huán)境，但目前的實(shí)際工況不但需要布袋具備耐高溫環(huán)境，而且更加側(cè)重于耐酸腐蝕環(huán)境。因此，選擇更適合工況的布袋成為了解決此問(wèn)題的關(guān)鍵。經(jīng)多次試驗(yàn)選用了PTFE 纖維（聚四氟乙烯）布袋。PTFE 纖維熔點(diǎn)327℃，瞬間耐溫可達(dá)到280℃；具有良好的低磨擦性、難燃燒性及良好的絕緣和隔熱性，可承受各種強(qiáng)氧化物的氧化腐蝕及根本不會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)的問(wèn)題，大量應(yīng)用于垃圾焚燒除塵領(lǐng)域中。PTFE 具有良好的過(guò)濾效率及良好的清灰性能，即使在溫度較高的情況下，表面也只粘附少量的灰塵。同等工況條件下，濾料的使用壽命將比其他材質(zhì)的針刺氈濾料提高1 ～3 倍。PTFE 屬于高分子材料，耐溫性好：使用工作溫度在-196℃～260℃；PTFE 的熱穩(wěn)定性是熱塑性塑料中最高的，低溫下不喪失其自潤(rùn)滑性，在260℃時(shí)仍有柔軟性。其次，具有耐腐蝕。對(duì)大多數(shù)化學(xué)藥品和溶劑，表現(xiàn)出惰性、能耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿、水和各種有機(jī)溶劑。余熱鍋爐布袋除塵器出口直通脫硫系統(tǒng)，一旦布袋質(zhì)量問(wèn)題造成顆粒物出口超標(biāo)，直接會(huì)導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)顆粒物不能達(dá)標(biāo)排放，最終影響煅燒系統(tǒng)生產(chǎn)?，F(xiàn)需尋求既能耐高溫，又能耐酸性腐蝕的布袋進(jìn)行使用。經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，最終選擇100%純PTFE覆膜，線(xiàn)縫特殊處理后貼膜。

3.2 除塵器做更高等級(jí)保溫處理

將布袋除塵器整體保溫增加至 150 mm，同時(shí)將布袋除塵器漏風(fēng)率控制在 1.5%以?xún)?nèi)，保證布袋除塵器設(shè)備內(nèi)煙氣溫度高于酸露點(diǎn) 20℃。由于煙氣溫度在 200℃，屬于高溫?zé)煔?，在設(shè)備內(nèi)壁涂刷高溫防腐漆防止設(shè)備腐蝕。如果煙氣溫度低于酸露點(diǎn)溫度，應(yīng)及時(shí)報(bào)警，并關(guān)閉除塵系統(tǒng)[2]。

3.3 對(duì)除塵器進(jìn)行密封處理

除塵器密封修復(fù)、氣路及閥門(mén)檢修解決除塵器漏風(fēng)嚴(yán)重：現(xiàn)有除塵器的頂蓋門(mén)、氣路及閥門(mén)存在漏風(fēng)率較大問(wèn)題，改造及檢修現(xiàn)有頂蓋、氣路及閥門(mén)，將減少漏風(fēng)。

3.4 加強(qiáng)除塵器停機(jī)維護(hù)

短期停機(jī)時(shí)，應(yīng)清除袋式除塵器內(nèi)部酸性氣體，并維持除塵器溫度在100℃以上。長(zhǎng)期停機(jī)前，應(yīng)繼續(xù)清灰一段時(shí)間，使濾袋表面粉塵最少，關(guān)閉所有的擋板門(mén)并清除灰斗中的灰塵[3]。

4 效果

采取上述措施后，公司2 臺(tái)除塵器自2018 年3 月投運(yùn)至今，除塵器未出現(xiàn)之前的破損現(xiàn)象（圖3），顆粒物排放濃度保持在30 mg/Nm3以下，減少了非計(jì)劃性停機(jī)次數(shù)，較好地保證了生產(chǎn)需要。

圖3 純PTFE 布袋使用6 個(gè)月后現(xiàn)狀

5 結(jié)論

袋式除塵器是治理大氣污染的主要除塵設(shè)備，對(duì)減少氣溶膠對(duì)大氣的污染起重要作用。如何降低氣流流通阻力及延長(zhǎng)濾袋的使用壽命，是袋式除塵器需要解決的問(wèn)題。選用適合具體工況或者通過(guò)某種措施改變工況以延長(zhǎng)濾袋的使用壽命成為了技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。

目前國(guó)內(nèi)的電解鋁行業(yè)中，陽(yáng)極炭塊的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中石油焦煅燒是必不可少的工藝環(huán)節(jié)。石油焦煅燒后的高溫?zé)煔?，其含硫量、粉塵里以及焦油量均為環(huán)保禁止排放項(xiàng)目。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的日益重視，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員必須不斷探索新的設(shè)備和新的工藝要求，才能達(dá)到國(guó)家的環(huán)境要求。才能減少設(shè)備故障，保障生產(chǎn)系統(tǒng)長(zhǎng)周期正常運(yùn)行。