摘　要　本文介绍了氧化球团厂精矿干燥除尘的原理及应用,探讨了干法除尘系统控制方法,总结出干燥机烟气干法除尘的成功经验,对比分析了在干燥机除尘上湿法与干法除尘的利弊。
    关键词　精矿干燥机　除尘　烟气
1 　前　言
    鞍钢集团弓长岭矿球团二厂干燥机室原采用的是冲激式除尘器(湿法除尘) 。投入运行近半年后,发现该套除尘系统使  用效果不理想,主要表现为:除尘管道频繁堵塞(每半个月要堵塞一次) ,工人清理管道的工作量相当大;从除尘管道抽风口处可以看到结露淌水,管道有不同程度的腐蚀;而且当系统风量不足,导致干燥机前端的沸腾炉负压不够时,炉膛内火苗会在瞬间从炉门喷出,存在很大的安全隐患。有时除尘管道被泥浆堵死,导致精矿烘干不能正常进行,严重影响了生产。
    为了改变上述不利状况,我们经过论证分析,决定将干燥机室原有的湿法除尘系统改造成干法除尘,改造后取得了很好的效果。
2 　精矿干燥及原湿法除尘工艺简介
2.1 　精矿干燥工艺
    精矿干燥采用的主要设备是ZT236290 转筒干燥机,其作用是将含有11 %以上水分的精矿粉进行干燥,使其含湿量降为5 %左右,干燥精矿粉量为30 t/ h 。干燥原理是对流传热干燥,这也是目前在工业上应用最普遍的一种干燥方式。它所采用的介质是来自干燥机前端的沸腾炉所产生的热废气,沸腾炉内加入燃料煤,并用增压风机鼓入助燃空气,经过充分燃烧后在炉膛内产生700 ℃～800 ℃的热废气。在除尘风机形成的负压作用下,高温气体流经转筒式干燥机与湿精矿粉充分接触换热,高温气流将热能传到物料(精矿粉) 表面,再由表面传至物料(精矿粉) 内部,使水分从物料内部以液态或气态扩散透过物料表面,然后,水汽通过物料表面的气膜而扩散至热气体中。干燥机主要参数列于表1 。

2.2 　原湿法除尘工艺及现状分析
    原有除尘系统是用水力除尘,选用的是冲激式除尘器( 见表2 ) , 除尘器风量为90 000 m3/ h ,用水量240 kg/ h ,含水汽含尘烟气经过水力冲激式除尘器后净化外排。该除尘设备的阻力可达2 000 Pa 以上。
    生产中该除尘设备暴露的最大问题是,在抽风点处随处可见有水淌出,除尘管道经常堵塞。造成管道堵塞的主要原因是湿法除尘容易结露,经过一段时间后,结露越来越严重,最终湿尘在管道内堆积形成堵塞。在干燥炉窑的除尘设计和运行中,排烟的温度是重要因素之一。如果排烟温度过低,在壁温低于露点处将发生蒸汽凝结,并使金属管道腐蚀。而凝结下来的
水(酸性) 与热面上的积灰起化学反应,引起积灰硬化,时间长了会导致堵灰,使烟道阻力增大,迫使引风机的出力下降,沸腾炉内负压不能维持,影响到生产。

3 　改造方案
3.1 　改造方案的确定
    因原有的水力除尘有诸多不合理的因素:水力除尘系统设备处理的烟气温度较低,且烟气又呈过饱和状态,仅通过环境保温不足以保证烟气温度保持在露点以上;湿法除尘收集下来的泥浆通过链板机时易产生“浮链”现象,且泥浆不易处理;原有的设计管线较长,且无保温措施,含水烟尘极易沉积。
    根据现场情况,我们提出了将水力冲激式除尘器改为长袋低压脉冲布袋除尘器的方案,以达到降低除尘系统的运行阻力、提高除尘效率的目的。考虑系统中除尘管道的降温和除尘器的降温,方案中明确了所有管道须保温,除尘器本体全部要保温,而且在我厂的特定情况下,必须将烟气温度提高到露点温度以上,保证在有一定自然降温的情况下不会结露(湿法系统即使保温也无法做到这一点) 。
    综合上述多方面的原因,将除尘管道分为三路:一是转筒干燥机尾部的主抽风点,其作用是维持干燥气流的负压和沸腾炉内的负压,使干燥顺利进行;二是皮带机的落料点;三是从沸腾炉引出的热风管。
3.2 　除尘改造理论设计
3.2.1 　计算并确定烟气的露点温度
    露点温度的计算公式为:

由式(2) 、(3) 可知,当总压一定时,只要知道此时的饱和蒸汽压Ps 时,就可以得到露点t d ,从T2H 图上也可以得到此时的露点温度。根据我们的运行经验数据和计算得出的露点温度在60 ℃左右。
3.2.2 　除尘系统保温
    除尘系统保温的目的是控制除尘系统内烟气的温降,包括除尘设备和除尘管道的降温。
    1) 除尘器的保温
    为运行安全,应保证除尘器的出口烟气温度比露点温度高2～5 ℃,通常使除尘器的入口烟气温度比露点温度高20～40 ℃,即除尘器内的温降取为18～35 ℃。根据如下公式(4) [1 ]计算除尘器的保温层厚度:

经计算得δ= 105 mm(材料选用岩棉) 。除尘管道也需保温,热风管保温层厚度150 mm ,主管和支管保温层厚度100 mm。
3.3 　控制方案的确定
    因受各种客观因素的影响,生产中工况条件会发生变化,所以系统设计时必须考虑各种工况条件下的工艺参数。参数的选取主要是围绕如何精确有效地控制好烟气温度来进行,即除尘器系统的设计温度必须控制在100～150℃范围内。要达到这个设计条件,系统控制是关键,本设计中考虑用三个阀门对烟气量和温度实行控制:
    1) 在热风管处加两个阀门,一是冷风阀,一是风量准比例调节阀,当准比例调节阀后的烟气温度小于300 ℃时,冷风阀自动关闭;当温度高于450 ℃时冷风阀打开,保证热风管的烟气温度在300 ℃～450 ℃之间。
    2) 在除尘主管上设有一冷风阀准比例调节,当除尘器进口烟气温度超过200 ℃时此阀自动调节开度。
3.4 　保障除尘器稳定运行的措施
    1) 本方案将袋式除尘器的清灰问题,即如何保持设备阻力的稳定作为首要问题,所以我们采用了被实践证明具有最强清灰能力的低压脉冲喷吹清灰方式。
    2) 采用耐高温针刺毡。这种滤料长期工作温度为200 ℃,并可承受瞬时高温240 ℃;通过对针刺毡进行抗油抗水处理,可使这种材料对潮湿的粉尘也有较强的脱离性能,在温度较低时也能获得较好的清灰效果。
    3) 在除尘器进风管上设冷风阀,通过电脑控制系统对除尘器进口和出口温度进行监测,超温时报警,同时立即开启冷风阀。配备的一次元件和调控系统具有快速反应性能,因而可做到及时调控。
    4) 为防止除尘器内温度过低,我们采用了从沸腾炉燃烧室内引出部分高温气体至除尘器入口的技术,该技术可使低温烟气升温至露点以上。通过对除尘器进口和出口的温度监测,由电脑控制系统调节热风混入量。高温烟气从燃烧室一经引出,即混入冷风,使其温度下降,这样可防止两股气流温差过大而产生的混合不均,这部分风管可采用普通钢管。
4 　技术经济损益分析
4.1 　除尘改造前后对比概况
    球团二厂精矿烘干机室除尘系统改造前后的对比列于表3 。

4.2 　技术经济损益分析
    (1) 计算热风管所需煤量
    改造后的除尘工艺中采用热风管加热干燥筒尾气,单位时间内热风管内烟气所含热量为Q1 (kJ / h) ,加热这部分热气体所需燃煤为Gm(kg/ h) 。系统按平均最大混风量计算,根据如下衡等式计算所需煤量:

按照平均最大量计算,所需燃煤为50 kg/ h ,煤的成本按市场均价(400 元/ 1 000 kg) ,则所用煤的成本为50 kg/ h ×0140 元/ kg = 20 (元/ h) 。
    (2) 计算水力除尘回收的精矿粉干燥所需煤量
    因在烘干工艺中,进窑与出窑的精矿粉干燥的含湿量是一定的,即从进口的11 %～16 %到出口的2 %～5 % ,也就是说这一部分的水分烘干所需能量是定值。而用水力除尘所收集下的精矿粉含水量达到50 %以上,该部分精矿粉由返回皮带进烘干机后需要用煤烘干,相比而言,这部分能量消耗在干法除尘就没有,因为返回皮带的是干灰。所以需将干法中的热风管所耗能量与湿法中的回收湿矿所耗能量进行比较。按210 g/ m3 精矿粉,回收精矿粉量,用下面公式计算:

从湿式除尘器进入烘干机的矿粉干燥按实际数据计算,所需煤量为:35 kg/ h ,所需成本为35 kg/ h ×0140 元/ kg = 14 (元/ h) 。
    综合上述计算,得出两个系统煤耗的经济技术对比列于表4 。

5 　结　论
　　综上所述,我们得出以下结论:在弓长岭球团二厂的条件下,用干法除尘方案对精矿干燥进行改造是经济的、科学的、可行的。改造工程完成投入运行后,除尘效率高、能耗低,解决了原湿式除尘器管道易堵塞、锈蚀的问题。该干式除尘工艺和设备能满足国家新颁布的排放标准,排放浓度控制在30 mg/ m3 以下,满足了日益严格的环保要求。生产和计算表明,改造后的除尘系统能耗没有明显增加,运行维护费用则大大降低。

参考文献

1 　张殿印,王纯1 除尘工程设计手册