摘要:本文以低壓長袋脈沖除塵器的應用實例為基礎，闡述了該除塵器在有色金屬冶金爐煙塵治理中的應用情況。分析總結了低壓長袋脈沖除塵器的使用經驗和特點，羅列遇到復雜工況時采取的不同措施。文中還對有色金屬冶金爐的除塵系統工藝流程等進行了論述。

1.前言:
    近幾年來，我國環保煙塵治理工藝出現重大改進，百花齊放。有色金屬工業煙塵的治理更是群芳斗艷，出現良芬不齊的格局。隨著<大氣污染物綜合排放標準修訂版>出臺，對煙塵排放標準也提高了一個臺階，面對有色金屬煙塵的高溫度、高濃度、高濕度、高赫度—“四高產物”。袋式除塵器鶴立雞群，成為當前有色金屬工業煙塵治理的主流環保設備是毋庸置疑的。筆者經歷了鋅、鋁、銅、鎂、鎳、鑰、銻、鉛、錫等有色金屬工業煙塵治理設備的改造或重建，走過了多年的風雨人潮，面對紊亂、冗雜的惡劣工況，總結了一縷瑣碎、辛酸的經驗愿與同仁一同探討。因此，本文將以有色金屬（鋅）工業煙塵治理除塵設備的應用為基礎，闡述該除塵設備在有色金屬工業煙塵治理中的應用情況。分析總結袋式脈沖除塵設備的使用經驗和特點，羅列遇到復雜工況時采取的不同措施。僅供同仁參考。

2.有色金屬的現狀:
    改革開放以來，我國有色金屬工業持續、快速、穩定發展，2002年10大常見有色金屬總產量達到1000萬噸，位居世界_，主要有色金屬產量和占_產量的比例見表1。目前，我國有色金屬工業總體具備較強實力，電解鋁年產能力達到550萬噸;礦銅冶煉年生產能力_過130萬噸;礦產鋅鉛的冶金能力均居世界_位;錫、銻、鎂等金屬占_一半以上的份額。

表1  2002年主要有色金屬產量和占_產_的比列 
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│      │鋁    │銅    │鉛  │鋅  │鎂  │銻  │錫  │鎳  │
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│產量  │436   │巧8   │129 │211 │23  │12  │7   │5   │
│萬噸陣│      │      │    │    │    │    │    │    │
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│占_│16.8% │10.5% │202%│224%│50% │90% │28% │51% │
│產量  │      │      │    │    │    │    │    │    │
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3.有色金屬工業煙塵特點分析及除塵措施：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    3.1煙氣量的確定。有色冶金鋁的種類繁多，_是同一類有色金屬爐也因結構的差異而影響實際煙氣量，例如冶煉爐的漏風系數、冶煉爐的工作制度等都會改變其實際煙氣量。甚至，差之毫厘，謬之千里。
    3.2煙氣溫度的調節。有色金屬爐出口煙氣溫度高的達1200 °C，低的_80~100°C。為適應收塵設備的要求，高溫煙氣_進行冷卻（有風冷、水冷等），低溫要考慮露點問題，必要時還要采用保溫、加熱或調人熱風的方法，以_煙氣不結露，防止除塵設備腐蝕或煙塵粘結（特別是袋式除塵器布袋粘結增阻和電除塵器_板粘結癱瘓）。
    3.3煙塵粒徑的危害。煙塵粒徑是選用收塵流程、確定收塵設備的基礎條件。有色冶煉的煙塵粒徑分布不均勻，機械塵一般大于10hm，有的甚至小于0.01um。_細煙塵給收塵凈化帶來了較大困難，對人體的傷害嚴重。不管是除塵效率高的布袋除塵器、電除塵器，還是淘汰的水浴除塵都不易操作。
    3.4粉塵微型結構。機械塵一般為不規則多棱立方體和片狀，揮發塵一般近似球狀，纖維狀或結晶體。不規則和具有棱角的機械塵、硬度高的煙塵對旋風收塵器、管道和風機的磨損嚴重。球狀煙塵不易放出電荷而易于沉降，故不宜用電收塵器而宜用旋風收塵器。不規則狀和纖維狀煙塵不易穿透濾布，采用袋式收塵器比較合適。
    3.5煙塵密度分密度和堆積密度。前者隨煙塵成分而異，后者與煙塵粒度有關。煙塵密度對沉塵室和旋風收塵器的收塵效率影響很大。堆積密度對煙塵的貯存和再飛揚有較大關系，如煙塵的密度和堆積密度之比大于10，煙塵的二次飛揚將_嚴重。
    3.5煙塵的靜電特性。由于煙塵經常處激烈的碰撞摩擦或受放射性照射、電暈放電等影響，一般都帶有電荷，這種靜電特性對煙塵的捕集和清灰都有很大影響。不同煙塵和物料具有不同的帶電順序，當其互相接觸時按照各自順序帶電。如袋式收塵器，如果所選濾料與煙塵的帶電順序比較接近，則帶電量少。

    3.6煙塵的比電阻是煙塵導電性能的標志，它與煙塵的成分、煙氣溫度和煙氣成分有關，煙塵的比電阻對電收塵器的性能影響_大。電收塵器捕集煙塵的_比電阻為10~10∩cm，如氧化鉛、三氧化三砷、氧化銻、氧化鋁、硫磺、三氧化硅等的比電阻大于10∩·cm屬于高比電阻煙塵，金屬粉末、煤粉的比電阻小于10∩·cm屬于低比電阻粉塵。比如電石爐煙氣比電阻高，不可采用電除塵設備。
    3.7煙塵的潤濕性分為親水和疏水性兩類。親水性煙塵有石灰石、無機氧化物等;疏水性煙塵有木炭，硫、孔雀石、硫化鋅、硫化鐵、硫化鉛等。如對于親水性煙塵在袋式除塵中_要格外注意濾袋的材質選擇。
    3.8煙塵粒度較粗和球狀煙塵的潤濕性比粒度小和形狀不規則的煙塵為好，小于Sam的煙塵懸浮于煙氣中，很難被潤濕，只有在水和煙塵間有很高的相對速度的條件下，沖破煙塵周圍的氣膜，煙塵才被水潤濕，如文氏管，沖擊式收塵器等即起此種作用。由外界因素使多個小粒徑煙塵結合成大粒徑煙塵，這種持性稱煙塵的凝聚性，在高溫條件下呈不規則運動的微塵，互相碰撞而凝聚。_聲波、電暈電場有促使凝聚的作用，煙塵圍繞懸浮的水滴時亦可凝聚，文丘里收塵器即有此種作甩。
    3.9煙塵的粘結性和煙塵的含水、溫度、粒度、幾何形狀、化學成分等有關。煙塵粘結性的強弱可用粘結力表示。從微觀上看，粘結力包括分子力、毛細粘結力和靜電力，其中毛細粘結力起主導作用。各類煙塵的粘結性按粘結強度分類見下表2。煙塵粘結性強，易使煙道、冷卻設備的收塵器內壁粘結而堵塞，降低冷卻效率，點收塵器_板和_線上煙塵不易清掉，造成反電暈和電暈閉鎖現象，影響收塵效率，袋收塵器濾布上的煙塵_不盡，增加過濾阻力。

表2煙塵粘結性分類
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│分類│粘結性    │粘結強度Pa│煙塵名稱              │
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│一類│無粘結性  │<60       │干曠渣粉、干石粉、    │
│    │          │          │    干粘土            │
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│二類│微粘結性  │60~100    │未燃燒_的飛灰、    │
│    │          │          │  焦炭粉、干鎂粉、    │
│    │          │          │頁巖灰、干滑石粉、    │
│    │          │          │  高爐灰、爐料粉      │
├──┼─────┼─────┼───────────┤
│三類│中等粘結性│300~600   │_燃燒的飛灰、      │
│    │          │          │泥煤粉、濕鎂粉、      │
│    │          │          │金屬粉、黃鐵粉、      │
│    │          │          │氧化鋅、氧化鋁、      │
│    │          │          │氧化錫、干水泥、      │
│    │          │          │炭黑、干牛奶粉、      │
│    │          │          │      鋸末            │
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│四類│強粘結性  │>600      │潮濕空氣中的水泥、    │
│    │          │          │石膏粉、雪花石膏粉、  │
│    │          │          │  熟料灰、含鈉鹽、    │
│    │          │          │纖維塵（石棉、棉纖維、 │
│    │          │          │      毛纖維）         │
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    3.10煙塵的化學活性。某些粒徑小、比表面積大的煙塵，當含有未被氧化的金屬、碳、硫化物和元素硫等物質，在煙塵熱量不能及時散開而又與空氣接觸時，常可能引起自燃。如煙化爐爐煙塵，揮發窯煙塵、鉛鼓風爐煙塵和銅密閉鼓風爐煙塵等都有自燃的可能，氧化劇烈時可引起爆炸，表3為一些粉塵爆炸的下限濃度數據。針對有爆炸危險系數的煙塵_采用防爆措施（比如安裝防爆閥）。

表3部分粉塵爆炸下限濃度
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│粉塵名稱│爆炸下限濃度│粉塵名稱│爆炸下限濃度│
│        │    g/m'    │        │    咖J     │
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│鋁粉    │3545        │氧化鋁粉│40          │
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│鋅粉    │500         │煤粉    │35          │
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4.低壓長袋脈沖的實例：
    4.1低壓長袋脈沖除塵器系統設計特點
    4.1.1外濾式過濾:含塵煙氣由人口進人塵氣通道，然后折下進人灰斗。當氣流撞擊導流板，轉向收塵器袋室時，粗顆粒靠慣性落人灰斗底部，細粉塵隨氣流上升，氣流通過濾袋時，粉塵即被阻留在濾袋表面。凈氣通過各濾袋口匯集到凈氣箱內，經過各室出風蝶閥進人凈氣排風管道排出。
    4.1.2分室離線清灰:每室濾袋分成數組，每組數條，每套脈沖噴吹組件處理一組濾袋。隨過濾過程的不斷進行，濾袋外表層積塵逐漸增多，當收塵器阻力升至_值時，系統進人清灰程序。首先.，_室切換蝶閥關閉，脈沖閥打開，壓縮空氣通過噴吹管向每條濾袋噴射氣流，使濾袋產生變形、震動、達到清灰目的;清灰結束后，切換蝶閥再次打開，該室又進人過濾狀態。接著_室、第三室……依次進人清灰狀態。由于某室清灰時脫離了過濾狀態，而其他各室仍處于過濾狀態，故清灰和過濾互不干擾。

    4.1.3雙排灰閥結構:由于電石爐粉塵中含有大量炭粉顆粒，在有氧條件下將發生燃燒，該系統中設計了中間儲灰斗，其進、出口均有排灰閥，確保卸灰口不漏風。
    4.1.4自動化運行:低壓長袋脈沖除塵器自動化程度很高，清、卸灰動作均由PLC自動控制執行。另外，當溫度_限時會自動報警，防燒袋能力很強。
    4.2應用實例一優美科富虹（湖南）鋅業有限公司煙氣收塵
    4.2.1工藝分析
    鋅粉爐高溫廢氣干法凈化有相當難度。主要影響因素是鋅粉爐高溫含塵廢氣的煙氣、粉塵的性質和成分_復雜。
    先說廢氣。溫度高達500~6000C，_進行可靠冷卻降溫;廢氣中含有原料煤帶來的水分，要預防濾袋結露堵塞。廢氣中含有原料煤揮發分揮發出來的沾勃性很強的煤焦油成分，不僅會私襲堵袋，造成布袋除塵器阻力居高不下，故障頻繁，甚至無法排煙。
同時還會戮附于冷卻器熱交換面金屬內壁上造成積灰，導致冷卻器冷卻能力下降，從而引起后面的布袋除塵器燒袋。廢氣中還含有so2，其酸腐蝕性也是一個不可忽視的問題。另外，由燃燒故障引起的co濃度過高在除塵系統的應急措施中也應當考慮。
    再說粉塵。與大多數有冶煉過程的有色冶金爐窯在煙氣含塵量上有很大不同的是，其它爐窯煙氣含塵量都達到10~100G/Nm'甚至更高，比鋅粉爐煙氣含塵量高出許多倍。鋅粉爐煙氣含塵濃度很低，平時僅為80~150mg/Nm'，爐體漏鋅時，才可能達到6000mg/Nm'。增加的粉塵基本上都是Zn0粉塵。鋅粉爐廢氣所含粉塵的主要成分絕大部分為原料煤的灰分所形成的粉煤灰，如SiO2 , Fe2O3 , A12O, CaO等。這些化學組分的較粗粉塵盡管粒徑分布不同，除了常規的沖刷、磨損和產生靜電外，對布袋除塵器來說危害性都不大。特別需要指出的是PM2.5以下（即粒徑≤2.5um的_細粉塵總和，約占廢氣含塵量的50% ）等高溫下形成的_細粉塵，對布袋除塵器安全運行有重大危害，_引起高度重視。_細粉塵危害有兩方面:
    一是_細粉塵會滲透到濾袋纖維組織內部，使濾袋透氣性能下降，通風阻力升高。該問題通常解決辦法是選擇表面過濾的易清灰濾袋，如采用Teflon（即特氟隆，又叫聚四氟乙稀PTFE）覆膜濾料等，同時加強清灰設計，并選擇較低過濾風速（加大設計）。
    二是這種_細粉塵中所含的金屬微粉（如_細鋅粉等）化學活性非常高，地下煙道漏人的空氣中所含的O2會迅速將其氧化，并生成Zn0等金屬氧化物_細粉塵。因廢氣質量遠大于這些_細粉塵，其氧化熱會很快被廢氣吸收，基本上無燃燒、爆炸危險。盡管如此，我們在除塵系統設計中仍考慮了事故漏鋅狀態下應急的防燃、防爆和_火花等措施。廣西南丹縣某廠鋅粉爐爆炸事故值得我們引以為戒。
    鋅粉爐煙氣、粉塵性質和化學組分詳情見用戶提供的《技術要求書灰2007年7月9日）和我公司提供的《典型有色冶金冶煉爐煙氣粉塵特性分析表》（鋅粉爐部分）。
    傳統上有色金屬冶煉爐除塵設計絕大多數采用旋風除塵器+水噴淋室，或采用旋風除塵器+水膜除塵器，甚至還有采用直接水浴式的。后來又用電除塵器進行煙塵治理。實踐證明:電除塵器對有色金屬冶煉爐高溫含塵廢氣中的_細粒子捕集能力_有限，根本無法達到我國工業爐窯煙塵濃度鑒50mg/Nm，的排放標準，更不要說達到歐洲工業爐窯煙塵濃度≤10mg/Nm'的排放標準。用當今的環保除塵技術衡量，以上所列出這些除塵器均屬非常落后的低效除塵系統。因而_按新的環保要求，并使用當今__的，能夠實現長期、穩定、可靠達標排放的袋式除塵器對傳統除塵系統加以改造。這是我國環保科技工作者多年辛勤研究得出的科學結論。