聶榮恩
(天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司天津301500)
天鋼聯(lián)合特鋼一貫注重社會責任,在企業(yè)整個生產環(huán)節(jié)均配套了環(huán)保除塵設施,在取得經濟效益的同時維護了所在地的環(huán)境。燒結廠一般是鋼鐵企業(yè)環(huán)保工作的重中之重,聯(lián)合特鋼燒結廠內已配套有靜電除塵和布袋除塵設施,布袋除塵器的布袋材質為覆膜濾料,是能夠達到國家環(huán)保特別排放限值。
2019 年,國家生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展和改革委員會等五部委下發(fā)了環(huán)大氣[2019]35 號文《關于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》,將鋼鐵企業(yè)超低排放治理工作提到重要的議事日程。天津市在解決“鋼鐵圍城”,實施企業(yè)優(yōu)化結構調整方案中,也要求鋼鐵企業(yè)在2020 年底前完成企業(yè)超低排放改造工作。而天鋼聯(lián)合特鋼燒結廠原先配置的布袋除塵器已不能滿足最新的鋼鐵企業(yè)超低排放標準,因此,對現(xiàn)有布袋除塵技術升級改造,尋找更加高效的除塵過濾技術、進一步降低顆粒物排放濃度是很有必要[1]。
在整個燒結工藝流程中,無論是從原料接受,還是到成品燒結礦的輸出,包括混勻料、熔劑、燃料的接受以及配料、一次混合、二次混合、燒結、破碎、冷卻、整粒等工藝過程中均有大量的顆粒物粉塵排放。
聯(lián)合特鋼燒結廠共有二臺230 m2燒結機,根據(jù)產塵點的分布及工藝性質,分別配套建設了燒結機皮帶上料除塵系統(tǒng)、配料除塵系統(tǒng)、整粒除塵系統(tǒng)、1號2 號燒結機頭除塵系統(tǒng)、1 號機尾除塵系統(tǒng)、2 號機尾除塵系統(tǒng)以及原料除塵系統(tǒng),其中燒結機皮帶上料除塵器、配料除塵器、整粒除塵器和原料除塵器均為布袋除塵器。本次濾筒除塵技術改造前,燒結廠布袋除塵器配備情況及執(zhí)行標準如表1 所示。
表1 現(xiàn)有除塵設施及執(zhí)行標準匯總表
由于布袋除塵器布袋材質均為覆膜濾料,可以達到特別排放限值。但隨著國家排放標準的不斷提升,尤其是超低排放的要求,布袋除塵設施因為其生產工藝原因,布袋損壞嚴重,且過濾風速過高,顆粒物要穩(wěn)定達到超低排放要求,過濾材料已不能滿足要求。
要持續(xù)穩(wěn)定達到超低排放要求,需對原有除塵器進行擴容改造,增加過濾面積、降低過濾風速,進一步降低污染物排放濃度,但一只普通濾袋一般長度在6~8 m,因場地受限,已無擴建空間。經過充分的考察、調研、論證,發(fā)現(xiàn)濾筒除塵技術具有體積小、效率高、投資省、易維護、使用壽命長等優(yōu)點,且沒有骨架,原有除塵器結構和外形不用改動,即可進行濾筒除塵技術改造。濾筒除塵技術具體優(yōu)勢如下:
(1)外形:濾筒除塵器外形小巧一般在2 米,重量輕,可單元組合,占用空間??;而布袋除塵外形龐大、笨重、占用空間大,且為獨立設備,不可組合。
(2)過濾材料:濾筒是由一定長度挺括的濾料折疊成褶,首尾粘合而成的星形過濾筒,濾筒無籠骨,簡短,筒間間距大,清灰徹底,無二次污染,安裝簡便。而布袋是由濾料縫成的濾袋,套在龍骨架上,多為單層普通工業(yè)滌綸布。而濾筒的使用壽命較濾袋長2.5 倍。
(3)過濾原理及濾料特性:濾筒除塵器顆粒物不深入濾料內深層過濾,而布袋除塵器顆粒物深入濾料內;濾筒除塵器濾料抗結露,透氣性好,而布袋除塵器濾料粗糙,透氣性差,易粘粉塵。
(4)除塵效率:相比布袋除塵器,濾筒除塵器底部空間增大,內部過濾風速降低,過濾面積增加,過濾效率提高,除塵效率高,工作更加穩(wěn)定,可進一步降低顆粒物排放濃度,濾筒除塵器顆粒物排放濃度能穩(wěn)定小于8 mg/Nm3。
(5)工藝能耗:相比布袋除塵器,濾筒除塵器阻力更低,漏風率小,操作壓差降低,更加省電節(jié)能。
(6)設備改造投入:濾筒除塵技術改造不需要改變現(xiàn)有的設備,無需花費昂貴的改造費用,在提高性能的同時,更是一種通用的經濟型解決方案。
目前高效濾筒技術也是國家生態(tài)環(huán)境部推薦的環(huán)保治理技術,特別適合舊布袋除塵設施的改造。結合聯(lián)合特鋼公司場地實際,公司決定對燒結廠配料除塵、整粒除塵、皮帶上料除塵、原料除塵等四臺布袋除塵設施進行濾筒除塵技術改造。方案為:保留原有基礎、支架、殼體、灰斗及輸灰等裝置,拆除原有骨架等相關設備,保證除塵器內部中空,并打掃干凈,將原布袋過濾裝置更換為高效濾筒。
濾筒式除塵器的結構:是由進風口、排風口、箱體、脈沖閥、灰斗、排灰裝置、濾筒、電控裝置等組成。在除塵器中,濾筒可以垂直布置在箱體花板上,也可以傾斜布置在花板上,而垂直布置的清灰效果比較好。濾筒除塵器的外部構造如圖1 所示,內部構造如圖2 所示。
濾筒除塵器工藝流程:含塵氣體從除塵器下部的進風口進入除塵器底部的氣箱內,進行含塵氣體的預處理,然后從底部進入上箱體的各除塵室內;粉塵吸附在濾筒的外表面上,經脈沖清理后,由排灰裝置收集外排;過濾后的干凈氣體透過濾筒進入上箱體的凈化腔,并匯集至出風口排出。
圖1 濾筒除塵器外部構造示意圖
濾筒材料必須是全新、技術先進、質量可靠的產品,保證設備能夠安全可靠運行;濾筒的設計、制造、檢驗必須滿足國家環(huán)保標準的要求;皮帶上料除塵器、原料除塵器和配料除塵器應滿足出口排放濃度≤5 mg/Nm3,整粒除塵器出口排放濃度≤8 mg/Nm3的使用要求;濾筒使用壽命要保證3 年。燒結原料除塵改造前后主要技術參數(shù)對如表2 所示。
圖2 濾筒除塵器內部構造示意圖
燒結整粒濾筒除塵器投入使用后,設備運行穩(wěn)定、顆粒物排放濃度進一步降低,性能更加優(yōu)越:
(1)排放濃度進一步下降:改造后,燒結機配料除塵、整粒除塵器、皮帶上料除塵器以及原料除塵器顆粒物排放濃度較改造前分別降低60%、91%、74%、74%。
(2)除塵器的運行維護成本大幅度降低:每臺除塵器改造前除塵布袋每周至少要換幾十條,維護量較大,改造后整粒除塵器連續(xù)運行1 個多月都不需要更換過濾筒,每臺除塵器每年可節(jié)省25 萬元左右,除塵器的日常維護成本明顯降低。
(3)高效濾筒安裝后,經現(xiàn)場計量儀表顯示除塵器壓差降低500 Pa 左右,電耗下降,達到了一定的節(jié)能效果。
(4)在同等工況情況下,隨著污染物排放濃度降低、排放量減少,環(huán)境稅繳納金額也隨之減少。
表2 燒結除塵改造前后主要技參數(shù)對比
表3 燒結除塵改造前后污染物排放濃度對比
230 m2燒結機整粒除塵器、環(huán)境除塵器、原料除塵器以及配料除塵器經過濾筒技術改造后,從運行維護情況來看,需要注意一下幾個方面:
(1)由于濾筒綁帶間距小,牢固性能差,瞬間反吹時,綁帶易崩開,形成燈籠狀,除塵效果降低,同時更換困難。為此,綁帶要扎牢,要盡可能縮小綁帶間距,應控制在250~300 cm 之間。
(2)密封套間距直徑不統(tǒng)一,有大有小,不規(guī)則,要求濾筒廠家現(xiàn)場確認、保證密封套間距統(tǒng)一;此外,由于生產現(xiàn)場工況、溫度的不穩(wěn)定性,花板密封口不能使用不耐高溫的膠皮材質,烤化后無法更換。
(3)受生產工藝影響,特別是燒結整粒排放的顆粒物粉塵體積大、比重大,除塵器需近滿負荷運行,對濾筒的沖刷力較大,造成磨損較快,要及時進行維護、更換,確保除塵效果。
天鋼聯(lián)合特鋼實施的濾筒除塵技術改造項目是根據(jù)國家污染物超低排放的要求,對燒結廠廢氣顆粒物排放進行超低治理的改造項目。經前期的考察、調研、技術交流與分析,最終選用了工藝先進、成熟、可靠、治理措施更加適宜的濾筒除塵技術,對燒結廠配料除塵、整粒除塵、皮帶上料除塵、原料除塵四臺除塵設施進行了改造。改造后,各系統(tǒng)顆粒物排放濃度能夠持續(xù)穩(wěn)定小于10 mg/Nm3的超低排放要求,同時兼具節(jié)省能源、便于運行維護的優(yōu)點,實現(xiàn)了良好的經濟效益和社會環(huán)境效益。