李明，路曉鋒，侯力強(qiáng)，張小慶

（西安菲爾特金屬過(guò)濾材料股份有限公司，西安 710201）

1 前言

氧化鋁廠（圖1）是我國(guó)大氣污染物的重要來(lái)源之一，《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25465—2010）對(duì)氫氧化鋁焙燒爐煙氣顆粒物排放限值做了明確要求。2013年，該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修改，重點(diǎn)地區(qū)的氧化鋁企業(yè)，氫氧化鋁焙燒爐煙氣顆粒物排放按限值10mg/m3（標(biāo)況）執(zhí)行。隨著環(huán)保要求的提高，排放標(biāo)準(zhǔn)也日益趨嚴(yán)。

圖1 氧化鋁廠外貌

目前，國(guó)內(nèi)外的氫氧化鋁焙燒爐多數(shù)采用傳統(tǒng)電除塵器，煙氣排放濃度基本可控制在50mg/m3（標(biāo)況）內(nèi)。電除塵器的處理煙氣量大、電耗高、除塵效率波動(dòng)大，加之現(xiàn)場(chǎng)改造空間有限，難以實(shí)現(xiàn)超低排放。

2 氧化鋁廠焙燒爐煙氣特點(diǎn)

氫氧化鋁焙燒爐煙氣具有其自身特點(diǎn)，正常運(yùn)行時(shí)，尾部煙氣的溫度不大于165℃，起爐或異常情況下，尾部煙氣溫度可高達(dá)300℃以上。在此條件下，常規(guī)袋除塵器和電袋復(fù)合除塵器無(wú)法采用普通布袋，瞬間或短時(shí)的高溫會(huì)造成燒袋，損壞設(shè)備。

氫氧化鋁焙燒爐煙氣粉塵粒徑分布為：D（10）：2.271μm；D（50）：5.536μm；D（90）：17.287μm（見(jiàn)下表）。

試驗(yàn)粉塵來(lái)源于山西某氧化鋁廠焙燒爐除塵器灰斗內(nèi)。數(shù)據(jù)顯示焙燒爐煙氣粉塵的粒徑較小，存在細(xì)微顆粒相對(duì)難以捕捉收集的現(xiàn)象。

3 金屬纖維電袋復(fù)合除塵器結(jié)構(gòu)

金屬纖維電袋復(fù)合除塵器是在電除塵器和金屬纖維袋除塵器工作的基礎(chǔ)上，有機(jī)的把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)[1]。煙氣通過(guò)電除塵時(shí)，大部分粉塵被捕捉收集。之后煙氣通過(guò)袋區(qū)，煙氣中剩余的粉塵被濾袋過(guò)濾，從而實(shí)現(xiàn)煙氣凈化、超低排放。

試驗(yàn)粉塵粒徑分布表

金屬纖維電袋復(fù)合除塵器的核心部件金屬纖維濾袋是以金屬纖維燒結(jié)氈為濾料，經(jīng)焊接加工而成（圖2）。金屬纖維燒結(jié)氈采用直徑為微米級(jí)的金屬纖維經(jīng)無(wú)紡成網(wǎng)、疊配、高溫?zé)Y(jié)而成。

圖2 金屬纖維濾袋

4 金屬纖維電袋復(fù)合除塵器特點(diǎn)

金屬纖維電袋復(fù)合除塵器統(tǒng)籌兼顧了電除塵器和袋除塵器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又采用了新型環(huán)保金屬纖維濾袋，具有多方面優(yōu)點(diǎn)：

（1）金屬纖維電袋復(fù)合除塵器是電除塵器和袋除塵器的復(fù)合體，充分發(fā)揮了電除塵器前級(jí)電收塵高效率和袋除塵器高過(guò)濾精度、穩(wěn)定排放的優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)可靠。根據(jù)多依奇公式，煙氣先通過(guò)前級(jí)電除塵區(qū)，煙氣中80%～90%粉塵通過(guò)靜電除塵方式被收集，未被收集的已荷電粉塵（異性荷電粉塵相互吸引形成電凝聚，凝聚后細(xì)粉塵顆粒增大，易于去除），再均勻進(jìn)入后級(jí)金屬纖維袋除塵區(qū)，后面袋區(qū)僅需收集余下的粉塵。金屬纖維電袋復(fù)合除塵器袋區(qū)可選取較高的過(guò)濾風(fēng)速，如1.0～1.2m/min，可減少濾袋數(shù)量，從而節(jié)約投資，此時(shí)濾袋依然保持較低阻力，正常運(yùn)行狀態(tài)下，金屬纖維電袋復(fù)合除塵器的阻力不大于1000Pa。

（2）金屬纖維電袋復(fù)合除塵器能長(zhǎng)期穩(wěn)定、高效運(yùn)行。金屬纖維電袋復(fù)合除塵器的性能受煙氣特性影響較小，對(duì)細(xì)微顆粒和超細(xì)顆粒的捕集效果大大優(yōu)于電除塵器，排放濃度可長(zhǎng)期穩(wěn)定在10mg/m3（標(biāo)況）以下，具有高效和穩(wěn)定性。

（3）金屬纖維電袋復(fù)合除塵器采用新型金屬纖維濾袋，具有耐高溫、耐腐蝕、過(guò)濾精度高、運(yùn)行阻力小、壽命長(zhǎng)、可再生等優(yōu)點(diǎn)，是理想的高溫?zé)煔獬龎m濾袋。由于金屬纖維濾袋單元負(fù)荷低，同時(shí)未被靜電場(chǎng)去除的細(xì)微顆粒經(jīng)過(guò)電場(chǎng)區(qū)荷電，而沉積在濾袋表面呈松散的凹凸不平結(jié)構(gòu)[2]，顆粒之間排列規(guī)則有序，粉塵層孔隙率高，透氣性好，粉塵易于清理剝落[1]，可延長(zhǎng)袋區(qū)的清灰周期，并且噴吹壓力較低，可延長(zhǎng)金屬纖維濾袋的壽命。

5 金屬纖維電袋復(fù)合除塵器工程應(yīng)用

某氧化鋁廠原收塵系統(tǒng)按煙氣量30萬(wàn)m3/h，收塵效率99.8%進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用單室25通道三電場(chǎng)電除塵器。由于收塵系統(tǒng)運(yùn)行年限較長(zhǎng)，裝備較為落后且投運(yùn)至今未進(jìn)行過(guò)大規(guī)模改造工作，據(jù)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，改造前的除塵器出口粉塵排放濃度為50～100mg/m3（標(biāo)況），其煙氣排放含塵濃度已無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家相關(guān)要求，因此必須進(jìn)行改造。

由于焙燒爐除塵器的入口粉塵濃度較高，且針對(duì)氧化鋁廠的特殊工況煙氣特點(diǎn)，正常運(yùn)行時(shí)，尾部煙氣的溫度不大于165℃，起爐或異常情況下，尾部煙氣溫度可高達(dá)300℃以上，此項(xiàng)目采用電除塵器改造為金屬纖維電袋復(fù)合除塵器方案。

除塵改造保留設(shè)置1個(gè)前級(jí)電場(chǎng)，用于除去煙氣中大部分粉塵。拆除第二、三電場(chǎng)陰陽(yáng)極及振打系統(tǒng)，其內(nèi)部空間改造為袋區(qū)，用于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定超低排放。具體改造方案如下：

（1）保留原除塵器混凝土支架、殼體、灰斗、進(jìn)口喇叭、出口喇叭等。保留設(shè)備根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)核算、加固、修善。檢查原有的殼體密封焊接、灰斗密封焊接，對(duì)缺陷進(jìn)行修復(fù)。

（2）由于利用原電除塵器的基礎(chǔ)，改造后除塵器各縱橫跨距不發(fā)生變化。

（3）保留原電除塵器一電場(chǎng)高低壓設(shè)備及振打系統(tǒng)，檢修一電場(chǎng)陰陽(yáng)極，修復(fù)陽(yáng)極板及更換失效陰極線。

（4）拆除原電除塵器內(nèi)部二、三電場(chǎng)陰陽(yáng)極及振打系統(tǒng)（圖3），利用第二、三電場(chǎng)的空間布置花板，安裝金屬纖維濾袋（圖4）。袋區(qū)布置有噴吹清灰系統(tǒng)、壓縮空氣管路系統(tǒng)、凈氣煙箱等。

圖3 原除塵器二、三電場(chǎng)陰陽(yáng)極及振打系統(tǒng)拆除

圖4 金屬纖維濾袋安裝

（5）濾袋采用耐高溫金屬纖維濾袋，耐溫400℃。過(guò)濾除塵采用外濾式，噴吹系統(tǒng)選用固定行噴吹清灰技術(shù)，噴吹清灰壓力0.25～0.35MPa。

（6）完美的清灰控制系統(tǒng)，西門子PLC，內(nèi)設(shè)置定時(shí)/定阻在線清灰程序。觸摸屏人機(jī)界面，可方便實(shí)現(xiàn)清灰程序，間隔、強(qiáng)度可調(diào)，同時(shí)設(shè)置運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控顯示。特別適應(yīng)不同工況下粉塵濃度差異大的情況，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能清灰。

（7）前級(jí)電區(qū)與袋區(qū)中間安裝均流裝置，合理分風(fēng)，均布?xì)饬鳎瑫r(shí)避免氣流直接沖刷濾袋，提高濾袋使用壽命。

（8）拆除及新增外露部分進(jìn)行保溫（包括外護(hù)板）。

改造后，經(jīng)第三方檢測(cè)單位抽樣檢測(cè)，結(jié)果顯示，改造后的金屬纖維電袋復(fù)合除塵器（圖5）出口顆粒物排放＜10mg/m3（標(biāo)況），除塵器阻力＜400Pa。CEMS監(jiān)測(cè)顯示，除塵器出口顆粒物排放長(zhǎng)期穩(wěn)定＜10mg/m3（標(biāo)況），從數(shù)據(jù)來(lái)看，金屬纖維電袋復(fù)合除塵器運(yùn)行良好，該次改造是成功的。

圖5 改造后的金屬纖維電袋復(fù)合除塵器

氧化鋁廠電除塵器改造為金屬纖維電袋復(fù)合除塵器，需注意以下幾點(diǎn)：

（1）為實(shí)現(xiàn)電袋復(fù)合除塵器煙氣氣流均勻分布，保證除塵器高效穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)避免氣流直接沖刷前排濾袋，保證袋區(qū)濾袋負(fù)荷盡量一致，可以利用氣流組織試驗(yàn)或數(shù)值模擬計(jì)算設(shè)計(jì)除塵器內(nèi)部氣流分布裝置，確保除塵單元煙氣分布均勻。

（2）為保證除塵器卸灰、輸灰流暢，建議灰斗安裝振打裝置。

（3）金屬纖維濾袋比普通布袋同規(guī)格重量大，建議花板厚度不小于8mm，花板設(shè)計(jì)和制作嚴(yán)格按照國(guó)家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，保證平面度。

（4）為了保證金屬纖維電袋復(fù)合除塵器的正常使用，需保證進(jìn)入除塵器的煙氣溫度大于煙氣露點(diǎn)以上至少20℃。

6 結(jié)語(yǔ)

金屬纖維電袋復(fù)合除塵器充分結(jié)合了電除塵器和袋除塵器的優(yōu)點(diǎn)，提供了一種科學(xué)可靠、性價(jià)比高的實(shí)現(xiàn)超低排放的技術(shù)路線，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高效、低阻，完全能夠解決氧化鋁廠的粉塵污染物排放問(wèn)題。金屬纖維電袋復(fù)合除塵器將會(huì)在氧化鋁廠氫氧化鋁焙燒爐尾部煙氣治理中得到越來(lái)越多的推廣與應(yīng)用。