串联式电袋复合除尘技术在烧结机尾除尘的应用.pdf

节能技改广西节能2023年第2期 总第154期 李东升，郑跃鹏，向小平，唐黎岚，卢福德烧结作为长流程钢铁企业的重要工序之一，其工艺流程主要包括配料、混合、烧结、冷却、整理及储运等。随着环保政策的日趋强化和超低排放标准的实施，国家对烧结生产过程中的节能减排工作提出了更高的要求。烧结工序作为钢铁工业粉尘的最大排放源，在全流程各环节虽都有粉尘产生，且因烧结各工序生产特点的不同，各工段产生的粉尘特性有所差异，需要根据其特性采取针对性的治理措施予以捕集治理。部分研究员通过系统地分析电除尘、布袋除尘的技术特点，提出了：“用于烧结机尾、整粒除尘的电袋复合除尘”的技术路线；其他研究员在钢厂除尘现状分析的基础上，提出了一种除尘效率高、稳定可靠、结构简单、工程量小且改造时间短的“电袋复合除尘”方案；还有研究员对八钢烧结机尾电袋复合除尘器的应用和关键技术进行阐述，指出电袋复合技术在环境除尘领域具有高利用价值。广西柳州钢铁集团有限公司（简称柳钢）烧结机尾粉尘主要来自机尾卸料、热破碎、冷却及大烟道排灰等工段。柳钢烧结厂烧结机机尾电除尘器自 2010 年投入使用以来，除尘设施运行基本良好。但受电除尘器自身技术限制，处理微细粉尘的能力有限，难以满足新的钢铁工业污染物排放标准要求。在充分考量各类除尘技术特点的基础上，结合机尾烟尘排放浓度、烟尘负压、烟尘含湿量、烟尘粒径等特性，决定在烧结机机尾电除尘器的基础上，实施串联式电袋复合改造，以达到新的排放标准要求。一、电除尘器及布袋除尘器的工作原理及其局限性（一）电除尘器、布袋除尘器的工作原理电除尘技术的原理是：含尘气体经过高压静电场时，被电离出正离子和电子。电子奔向正极的过程中与粉尘碰撞，并吸附在其上使粉尘荷电，荷电极不同性的粉尘在电场力的作用下，分别向极性相反的电极运动，并沉积在电极上。电极上的灰尘经振打后，落入下方灰斗收集，以达到尘、气分离的目的。布袋除尘技术的原理则是：采用多孔滤布制成的滤袋将粉尘从烟气流中分离出来，烟气在引风机的作用下，均匀而缓慢地从外向内流过布袋，固体粉尘被挡在滤袋外侧，过滤后的洁净气体汇集到排风烟道后外排，再利用脉冲压缩空气，将已捕集在滤袋外侧的粉尘从滤袋上剥落，落入下方灰斗收集。（二）电除尘器、布袋除尘器的局限性电除尘器和布袋除尘器在钢铁工业粉尘治理中都发挥着重要作用，但在新的钢铁工业污染物排放标准下也都存在着因技术特性导致的不足，独立运行难以满足排放要求。电除尘器具有收尘效率高、处理烟气量大、阻力损失小、使用寿命长、运行费用低等特点。影响电除尘器除尘效率的因素很多，最主要影响因素是烟气工况和粉尘特性，如烟气流速、烟气温度、烟气湿度、粉尘浓度、粉尘比电阻等。同时其对细微粉尘的捕集能力有限，而微细粉尘属于下一阶段工业烟气治理的重点。布袋除尘器的优势体现在除尘效率高，对粉尘浓度变化适应能力强。目前布袋除尘器对粉尘的控制已经日趋成熟，除尘效率在 98%以上，但同样布袋除尘器也存在运行阻力大、能耗高，易发生烧袋、漏袋等局限性。二、串联式电袋复合除尘器的工作原理及技术特点（一）电袋复合除尘器工作原理串联式电袋复合除尘技术的核心路线是，使粉尘进入布袋除尘器前，先通过电场预荷电。柳钢烧结厂在布袋除串联式电袋复合除尘技术在烧结机尾除尘的应用32节能技改广西节能2023年第2期 总第154期 尘器前增设单电场电除尘器，使含尘气体在过滤前经过电晕荷电的过程，去除部分大颗粒粉尘，并给微细颗粒粉尘荷电，预荷电后的粉尘可以提高布袋除尘器的捕集效率，并且使得滤袋表面的粉尘结构更为疏松，有着良好的透气性，从而降低过滤阻力，也为提高过滤风速提供了条件。（二）电袋复合除尘器技术特点1.烟气通过电除尘器后，可去除烟气中 60%80%的大颗粒粉尘，降低烟气进入布袋区域的含尘浓度，减少袋式除尘单元的负荷，减轻大颗粒粉尘对滤袋的磨损，增强布袋对剩余微细颗粒粉尘的捕集能力。2.细微颗粒粉尘经电场预荷电后，小颗粒的异性荷电粉尘，在电凝并的作用下，会聚集成较大颗粒，被滤袋外表面的过滤纤维捕集；而带有同种电荷的颗粒则相互排斥，并以气溶胶的悬浮状态均匀分布在布袋区域，使得沉积在滤袋表面的尘粒结构更为疏松，从而具有良好的透气性，可保持较低的运行阻力，有效延长清灰时间，减小滤袋磨损，提高清灰效率。3.由于串联式电袋复合除尘器是将电除尘和布袋除尘技术集于一身的混合式除尘设备，不受烟气特性、粉尘比电阻等因素的影响，总体除尘效率较高，能够满足更加严格的国家排放标准。三、改造方案柳钢烧结环境电除尘改造要综合考虑工程投资、运行成本、操作维护、改造工期、场地布置和排放标准等多种因素，并充分分析电除尘器和布袋除尘器的技术特点，最终确定将原环境电除尘器升级为串联式电袋复合除尘器。柳钢烧结厂烧结机机尾电除尘器升级改造项目主要建设内容包括：保留一电场，对原环境和成品电除尘器二、三、四电场本体进行拆除，在拆除电场基础上新建布袋除尘器；对原有环境和成品电除尘器一电场进行维修，全部更换为高频电源。四、改造效果（一）电袋复合除尘器运行工况 投入运行以后，串联式电袋复合除尘器的运行参数如下表 2 所示，运行工况符合设计要求。为准确获取电区和袋区的除尘灰捕获量，操作员在正常生产情况下，采取排空电区和袋区下部 4 排灰仓内的除尘灰，并停止输灰 24h，然后以逐一排空 14 排灰仓的方式，来记录每排灰仓的排灰量，结果如下表 3 所示。对第14 排灰斗的灰量进行分析发现，在 24h 内第 14 排灰仓共计收集除尘灰量 41.90t，其中第一排电区灰仓排灰量为27.60t，占总灰量的 66.03%。这表明，电袋除尘器在运行过程中，其布袋除尘单元因前置电除尘单元的预除尘作用，捕集了烟气中 60%以上的粉尘，有效减轻袋区的除尘压力，有效地延长了布袋的使用寿命。第 24 排袋区灰仓的排灰量分别为9.40t、4.10t、0.80t，分别占总灰量的22.49%、9.81%、1.91%，排灰量程逐渐下降的趋势。图 1 串联式电袋除尘示意图表 1“电+袋”除尘设计参数名称设计工艺参数处理风量1000000m3/h入口温度 120入口粉尘浓度 25g/Nm3出口粉尘浓度 10mg/Nm3滤袋材质覆膜涤纶针刺毡滤料滤袋数量4608 条总过滤面积18524m2过滤速度 0.85m/min清灰方式在线脉冲清灰表 2 电袋复合除尘器运行参数项目入口温度/进出口压差/Pa烟气流速/m/s烟气流量/104m3/h脉冲/s脉冲宽度脉冲间隔循环清灰间隔参数80-100700-90014-1685-9518043600表 3 电区和袋区收尘量对比灰仓号电区袋区电区+袋区第 1 排灰仓第 2 排灰仓第 3 排灰仓第 4 排灰仓第 1-4 排灰仓排灰量/t27.609.404.100.8041.90灰量占比/%66.0322.499.811.9110033节能技改广西节能2023年第2期 总第154期 （二）环境效益和社会效益根据在线监测系统显示，柳钢烧结串联式电袋复合式除尘系统颗粒物排放浓度 10mg/m3，达到了超低排放要求，烧结机系统周边环境及职工作业环境得到了极大的改善，具有良好的环境效益和社会效益。表 4 为烧结机尾除尘系统升级改造前后指标对比（mg/m3），2022 年 58 月为改造期。（三）经济效益改造前后经济效益对比如下表 5 所示。正常生产时，烧结矿每日产量约为 12000t/d，改造前原电除尘器有四座电场，每天耗电约为 19200KWh/d，吨矿耗电约为 1.60KWh/t，改造后只保留一电场，并将其更换为高频电源，每天耗电约为 1650KWh/d，吨矿耗电约为 0.14KWh/t，改造前后吨矿耗电降低 1.46KWh/t，按全年设备作业率为 98%，则每年减少设备用能大约为：36598%17550=627.76 万度，按每度电为 0.6 元，年度节约成本约为：627.760.6=376.66 万元。五、结语随着国家环保政策不断强化，以及对钢铁企业烧结烟气排放控制水平日益严格精准，串联式电袋复合除尘器已逐渐被推广应用于烧结电场。柳钢充分利用了原有环境电除尘设施，首次尝试实施串联式电袋除尘改造，投入生产运行后，设备运行平稳，粉尘排放浓度可达 10 mg/m3以内，满足现行超低排放标准。柳钢串联式电袋除尘项目的成功改造，对钢铁行业烧结工序电除尘器的改造提供了较好的借鉴。特别是对于旧电除尘器的改造，更是具有明显的高新技术含量和显著的经济效益。（作者单位：广西柳州钢铁集团有限公司）表 4 改造前、后颗粒物排放指标对比（mg/m3）监测时间月平均排放浓度/mg/m3总平均排放浓度/mg/m3改造前2022 年 1 月22232022 年 2 月242022 年 3 月202022 年 4 月26改造后2022 年 9 月552022 年 10 月62022 年 11 月52022 年 12 月4表 5 改造前后经济效益对比时间产量/td电场数/个耗电量/KWh/d 吨矿耗电量/KWh/t年度电费/万元改造前120004192001.60412.07改造后12000116500.1435.41对比/3175501.46376.66N石灰中的氧化钙实际含量，单位为%。2.石灰综合能耗按式（2）计算：式中：E 石灰综合能耗，单位为千克标准煤（kgce）；n 消耗的能源种类数；Ei 石灰生产消耗的第 i 种能源实物量，单位为千瓦时、千克、立方米（kWh、kg、m3）；ki 第 i 种能源的折标准煤系数，单位为千克标准煤每千瓦时、千克标准煤每千克、千克标准煤每立方米 kgce/（kWh）、kgce/kg、kgce/m3；ER 回收用于外供的能源量，单位为千克标准煤（kgce）。（3）石灰单位产品综合能耗按式（3）计算：式中：e 石灰单位产品综合能耗，单位为千克标准煤每标准吨（kgce/t）。三、结语石灰单位产品能源消耗限额（DB45/T2626-2023）已于 2023 年 3 月 20 日开始实施，对石灰生产企业能源消耗提出了明确要求。石灰生产企业应严格按该标准的要求，开展石灰单位产品综合能源消耗对标工作，查找差距，加强生产调度和能源管理工作，结合生产实际实施节能技术改造，降低能源消耗，提高能源利用效率。希望有关单位、企业在使用石灰单位产品能源消耗限额（DB45/T2626-2023）过程中，及时向标准编制组反馈遇到的新情况、新问题以及意见建议，以便下次在标准修订中加以修改完善。（作者单位：广西壮族自治区节能监察中心）（2）（3）（上接21页）34