袋式除塵器與熔鋁爐煙塵治理
1、概述
熔鋁爐與保溫爐的燃料通常為柴油、天然氣或煤氣，燃燒廢氣主要含有CO2、CO、N、H0、A10，粉塵、炭粉、氯化鹽（NaC1、KC1）及少量酸性氣體（HC1、C1、ccl）。其中，粉塵濃度約為300～600mg／m3；HC1約280mg／m3（保溫爐精練時）；C12約為161mg／m3（保溫爐精練時）熔鋁爐粉塵的粒徑分布：≤1m的占72．5％；1～30m的占14．9％；≥30m的占12．6％。熔鋁爐的煙塵特點是粉塵細而輕，當燃料為柴油或天然氣時濕度較大，有一定的腐蝕性。對于較細粉塵的治理須采用高效除塵器，如電除塵器或袋式除塵器。由于電除塵經煙氣調質后易結露產生酸霧，腐蝕極板與機體構件，所以不適用于熔鋁爐煙氣治理，且已有過失敗的案例。因此熔鋁爐煙氣治理比較切合實際的技術就是袋式除塵器，關鍵是選擇合理的機型和合適的濾料。
2、袋式除塵器
袋式除塵器是目前應用廣泛、實用高效的除塵設備，技術發展成熟，種類繁多。濾料和結構是袋式除塵器的根本。
2．1袋式除塵器的濾料
濾料是袋式除塵器的核心，除塵器的效率、阻力及壽命都與濾料有關。
2．1．1國內生產及應用較多的濾料
①耐溫l30℃以下的聚脂類濾布：滌綸“208”絨布、“729”筒形聚脂平布、滌綸針刺氈等；
②耐溫220~（2以下的合成纖維濾布，其主要纖維有諾美克斯（NOMEX）、芳礬綸、聚唔二唑，可以做成機織平布，也可以做成針刺氈；
③耐溫260qC以下的玻纖布，通常都經過“硅油一石墨一聚四氟乙烯”處理。此外，還有玻纖針刺氈和玻纖膨體紗。
2．1．2國外品牌濾料
國外濾料品種很多，現在許多外商也通過獨資或合資的方式在國內生產，可以滿足各種不同條件下（如溫度、耐酸、堿性等）的需要，其中值得注意的有以下幾種：①聚丙烯酸纖維（Dralon—T），耐溫135qC，具有良好的性能，特別在耐酸方面優于聚脂和諾美克斯，是工業爐窯煙氣除塵較為理想的濾料；
②Ryton（賴登）和P一84濾料。這兩種濾料耐溫較高，分別達190℃和260~（2，并具有良好的除塵效率、阻力特性和耐酸性能，用于熔鋁爐收塵比較理想，但其造價要比Dralon—T高；
③聚四氟乙烯（Teflon）濾料，性能很好，也可以用于熔鋁爐煙氣除塵，只是造價也偏高，難以廣泛應用；
④玻纖濾料。國外在玻纖濾料應用方面非常注重濾料的處理，除了硅油、石墨、聚四氟乙烯（STG）處理外，還有防酸處理、TeflonB處理；特別是近年來提出的Blue—Max—CRF／70處理方法，可明顯改善玻纖性能尤其是柔韌性和抗疲勞性。這些處理技術使玻璃纖維的應用范圍大為擴大，美國的工業窯爐煙氣凈化系統主要采用經過這些方法處理的玻纖濾料，其性能價格比也比較適中。用玻璃纖維制成的針刺氈，除了有良好的耐熱性能外，還有足夠的強度，可用于脈沖袋式除塵器，例如美國的Huy~s就是用超細玻璃纖維制成的針刺氈；
⑤GORE—TEX濾料。這是一種薄膜濾料，是由一層很薄的、極其光滑、多微孔的膨體聚四氟乙烯薄膜和底布粘結而成。根據耐溫的要求，底層布可以采用滌綸氈、諾美克斯氈、玻纖氈或織布。底布只起支撐薄膜和增大強度的作用。由于薄膜上的微孔非常細，粉塵不易侵入基材纖維，易清灰，其除塵效率可達99．999％以上。采用GORE—TEX濾料，排放濃度很低，可以將含塵空氣經除塵后送回車間，實現空氣再循環，這對采暖車間的節能具有重要意義。熔鋁爐煙塵溫較低、煙氣易結露、含油含水，采用這種防油防水性好、不易糊袋的濾料就顯得很有意義。但是，熔鋁爐燃燒尾氣含有有毒氣體，不允許進行空氣循環，因此在這種應用中無節能作用。
⑥抗靜電濾料。在一些有可能發生爆炸的除塵系統（如煤粉系統）中，袋式除塵器經常會發生爆炸和燃燒，因此應采用防靜電濾料。這種濾料通常是在基布上按一定間距均勻地布置一些導電纖維。導電纖維的材質與基布相同，但其表面涂有金屬層（主體為鐵元素，添加少量鎳、鉻、鉬、鈷、錳等元素），纖維直徑0．142mm。有些熔鋁爐的燒咀燃燒不充分，粉塵中炭
粉含量很高，致使收塵系統有爆炸嫌疑，可考慮選用防靜電濾料，以防萬一。
2．2各種袋式除塵器的結構與清灰
多年來我國先后引進了許多國家的袋式除塵器，再加上消化改進，還有外商的介人，因此國內市場上的袋式除塵器種類很多。
2．2．1脈沖噴吹清灰袋式除塵器
袋式除塵器的結構與清灰方式密切相關。脈沖清灰袋式除塵器有以下幾種：
①離線分室停風低壓噴吹脈沖袋式除塵器。其主要特點是分室組合，清灰時逐室停風、上進風過濾。過濾風速1．5rrdmin，組合后的處理風量可達1x107．2×lo'rn3／h。壓縮空氣壓力為0．2-0．3MPa。離線清灰對熔鋁爐收塵很有利，由于清灰*，，可降低運行費用；除塵器阻力小
②在線低壓長袋大型袋式除塵器。其主要特點是除塵袋長達6m，必要時可再加長1-2m；采用直通型雙薄膜片閥，噴吹壓力0．15-0．3MPa，過濾風速1．5～2．25rdmin；分單元組合，組合后的處理風量可達1．1x10m3／h；
③氣箱式高壓脈沖清灰袋式除塵器。這是由美國富爾公司引進的技術，采用分室結構，停風整室脈沖噴吹清灰。噴吹壓力0．5-0．7MPa，過濾風速1．2rrdmin，處理風量可達2．7x10m3／h。該除塵器也是離線清灰，對熔鋁爐收塵比較理想；
④回轉臂脈沖噴吹袋式除塵器。這是澳大利亞魯奇公司的技術。通?；剞D臂反吹袋式除塵器是用高壓風機反吹的，而魯奇是用大型脈沖閥（整個除塵器只用一個脈沖閥）及壓縮空氣噴吹。噴吹壓力0．2-0．25MPa，清灰強度大。濾袋長度可達6m，斷面為橢圓形，與回轉臂垂直布置?；剞D臂為雙肩，一側臂吹單數圈，另一側臂則吹雙數圈。過濾風速1．2m／min，處理風量可達1．9x10m3／h。此項技術清灰強度大，對于熔鋁爐收塵也應是不錯的選擇；
⑤模塊式旁插扁袋脈沖除塵器。以美國唐納森公司的技術為代表，各單元逐列非分室在線清灰，過濾風速1—2m／rain，噴吹壓力0．50．7MPa。由于是模塊設計，安裝很方便，zui高可有8層濾袋。但由于是在線清灰，濾袋層數過多時對于細而輕的飄塵清灰不利。當用于熔鋁爐收塵時，如果場地空間允許，宜按4層（高度方向）濾袋設計組合，以利清灰。
2．2．2反吹風清灰袋式除塵器
①分室反吹及大氣反吹袋式除塵器。這種除塵器又分正壓反吹和負壓反吹兩種型式，國內生產較多。貴陽鋁鎂院研制的設備，每個單元7條扁袋，過濾面積27rn2，組合后的處理風量可達1x10m／h。其特點是上部側向進風，分單元停風，離線反吹風清灰，過濾風速0．5—2．2rrdmin，也可采用回轉切換定位噴吹清灰并加脈動閥，清灰效果將大大優于一般整室反吹。缺點是制造精度要求高，箱體接縫長，閥門多，氣密性較差；
②回轉反吹扁袋除塵器。這種除塵器是目前國內應用zui廣泛的一種除塵器，特別適用于中小型塵源，因而近年來發展較快，在結構上也已有多種改進。其中主要的改進有：（a）在濾袋下部氣流人口處設旋風圈，避免人口含塵氣流直接沖刷濾袋；（b）反吹旋臂改為雙肩（或三肩）形式，自平衡性能好，反吹咀的前、后帶拖板或僅帶后拖板；（c）反吹呈脈動型，以加強清灰效果。采用步進定位噴吹，以代替勻速回轉反吹，可使每個濾袋的反吹時間從0．5s增加到3～5s；（d）利用小部分反吹氣流推動反吹旋臂，取消減速機構；（e）采用平車揭蓋、回轉揭蓋、分片揭蓋及回轉頂蓋噴吹。目前，這種除塵器過濾面積zui大可達2000m，袋長達7m。此外，還開發出了內濾式回轉反吹袋式除塵器和雙層圓袋回轉反吹袋式除塵器。經濟實用、維護管理簡便是這種設備的zui大特點，對于小型的熔鋁爐比較適用。
2．2．3振打清灰除塵器
鞍鋼設計院研制過這種設備，其特點是將濾袋拉緊安裝在剛度大的單體箱框架上，整個單體箱推人除塵器內，采用積木式單元組合，高度方向每室內可布置6～8層單體箱，單位容積內的過濾面積可達40rn2／rn3，水平方向根據需要可由多個室組成。采用分室停風、用撓臂錘振打整個框架進行清灰。過濾風速0．45～0．7Tn，min。這種除塵器對于缺乏清灰氣源的小型熔鋁爐煙塵治理非常實用。
2．2．4筒狀折疊形濾筒除塵器這種除塵器是美國唐納森公司技術（CartridgeFil—ter），其特點是每個濾筒上的濾料折疊成多鄒褶筒形，因而過濾面積可增大很多，每個濾筒高約0．6～1．0nl，直徑325mm，單筒過濾面積可達18m，單位容積內的過濾面積可達142m2／m3；濾料采用合成纖維（耐溫135℃），厚度較薄，但密度大，過濾效率可達99．999％以上，過濾風速0．39～0．65m／min；采用脈沖噴吹清灰。這種除塵器，如果能控制好煙溫，保證煙氣不結露用于熔鋁爐煙塵治理想必很理想；問題是一旦煙氣結露，粉塵糊入濾料折縫便很難清除。
2．2．5袋式除塵器的輔助技術，為了提高袋式除塵器的性能，特別是降低除塵器的阻力，可采用以下輔助
①聲波清灰器。針對熔鋁爐煙塵細而輕、不易清灰的特點，可以嘗試加設聲波清灰器以輔助清灰。據國外經驗，在一些大型除塵器上，采用聲波輔助清灰可使除塵器阻力降低250～750Pa。今后應進一步跟蹤這方面的技術發展；
②預附層技術。為了防止粘性粉塵糊袋，將特制的粉塵預附在濾袋上，可使除塵器阻力明顯降低，而除塵器效率又有所提高。美國BILA公司的預附層粉塵為Neutralite，其主要成分為SiO2、A1203、Na20、K20、MgO、CaO、Fez0等。預附層粉塵還可起到吸附有害氣體的作用。熔鋁爐煙塵濕度大，粉塵易受潮而板結糊袋，應嘗試采用這項技術；
③煙氣調質技術。據美國北達科他大學的實驗，在除塵器前加入19mg／m3的氨、43rag／m3的s0可使阻力明顯降低，但其機理還有待進一步研究。
3、系統說明
3.1、工藝流程
熔銅爐產生的煙氣被吸塵罩收集后，經進風管進入脈沖袋式除塵器，粉塵被阻留在濾袋外，干凈的氣體經濾袋、風機、達標排放至大氣。袋式除塵器收集的粉塵進入貯灰倉回收利用。系統工藝流程如下：
熔銅爐煙氣
進風總管手動蝶閥
吸塵罩




脈沖袋式除塵器



達標排放
離心通風機

回收利用
貯灰倉回收利用
粉塵


3.2、煙氣溫度控制
為了保護濾袋并延長其使用壽命，進入除塵器的煙氣溫度不得超過120℃,因此在吸風口附近和除塵器前的煙氣通道上各設置一測溫點（測溫表），測溫點之間裝有混風閥，混風閥打開時，管道內混入冷風，從而達到控制煙氣溫度的目的。
3.3、煙氣捕集部分
在不影響工藝及工人操作和檢修的前提下，盡量罩住爐門及各個揚塵點。當除塵器工作時，罩內產生負壓，而且高溫煙氣又具有一定的上升力，依靠吸力及上升力使產生的粉塵及煙氣不斷的被吸入罩內進入除塵器。捕集罩的特點:
①冶煉全過程捕集，捕集率高。
②除塵系統工藝的短流程化，系統阻力低。
③煙氣溫度波動不會出現高溫或低溫現象,不燒布袋,不易結露。
④操作簡單，維護方便。
3.4、噴吹系統用氣要求
壓縮空氣氣源接入除塵器專設的儲氣罐，并進行除油、脫水處理。經減壓閥減壓后將潔凈空氣供給除塵器。
4、處理效果預測
①煙氣經過處理后，排放的干凈氣體可達到國家標準《工業爐窯大氣污染物排放標準》（GB9078-1996），第二時段Ⅱ級標準zui高允許排放濃度、煙氣黑度限值，即：
序號污染物zui高允許排放濃度排氣筒高二級zui高允許排放速率
1顆粒物<120 mg/Nm345m2.9kg/h
2氮氧化物<120 mg/Nm345m0.64 kg/h

②貴公司熔銅爐車間經以上通風除塵治理后，工人工作環境大為改觀，公司對外樹立了良好的外部形象，達到了經濟、環保、社會效益三豐收的目的。為國家可持續發展及構建和諧社會做出了貢獻！
5、結語
袋式除塵器技術成熟，種類繁多，性能各有千秋。對于熔鋁爐煙塵治理，應選用耐熱、防腐、低阻高效、經濟實用、維護簡便的袋式除塵器。