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貝捷環保：燒結環境除塵超低排放技術研究及生產應用

摘要：隨著環保要求的不斷提高，除塵系統的排放濃度標準越來越嚴格。超低排放已成為除塵技術發展的重要趨勢，系統設計在超低排放除塵技術中起著關鍵的作用。本文介紹了風速、管網阻力平衡、收塵器風速和濾膜器的濾風速度等。研究和分析了除塵系統顆粒排放控制的主要影響因素，得出了相應的關鍵設計參數。粉塵排放濃度的實際應用小于10毫克/立方米，用于龍鋼3#燒結機除塵系統。它為類似項目的超低排放提供了參考。

超低排放的概念最早應用于燃煤電廠的環保改造中，其對于煙塵排放的要求是在基準條件下，排放濃度≤10mg/Nm3。近年來超低排放技術逐漸成為熱議的話題，在燃煤電廠煙氣治理中也得到了廣泛的實踐。而在鋼鐵企業燒結工序的環境除塵系統中，超低排放的實例依然鮮見。國豐鋼鐵132m2燒結機配料室除塵改造、萊鋼1#105m2燒結機機尾除塵改造等工程中，顆粒物排放依然只能達到≤30mg/Nm3。本文根據工程實際情況，在龍鋼3#燒結機配料除塵系統設計過程中貫徹了綜合性、精細化系統設計的理念，設計時通過對抽風罩罩口風速、管網阻力平衡、除塵器過濾風速及覆膜濾料四個主要粉塵排放影響因素進行綜合考慮，實現了該工程粉塵排放≤10mg/Nm3的要求，達到了超低排放的目的。

1排放控制的主要影響因素研究

1.1罩口風速的影響

罩口風速即為抽風罩與工藝設備接口的斷面風速，由除塵風量和抽風罩口面積兩個參數決定。罩口風速對粉塵排放濃度的影響很大。罩口風速過低，起不到控制揚塵的目的;罩口風速過高，則容易將物料抽入風管，導致除塵器入口濃度超限。除塵器入口濃度超限可能帶來以下兩個方面的問題。

（1）單位面積濾料處理的粉塵量增加。粉塵量的增加將會使濾袋超負荷運行，排放無法達標。

例如在某廠的一混除塵系統改造過程中，由于施工的原因，造成罩口風速過高，導致實測除塵器入口濃度在30g/m3左右(設計值為10g/m3)。在停機整改將罩口風速降到合理水平后，入口含塵濃度正常，排放也隨即達標。罩口風速從4.0m/s下降到2.0m/s的過程中，排放濃度下降明顯。當罩口風速下降到2.0m/s時，排放濃度達到設計值(10g/m3)。因而在超低排放除塵系統設計時，可取2.0m/s為基準設計值。

（2）進入除塵器的大顆粒物料增加。大顆粒物料的增加會加快濾袋的磨損。于此工況運行一段時間后，將出現眾多濾袋連續破袋的現象。只要有一條濾袋破損，排放濃度將瞬間提高，無法實現近零排放。此外，在基準設計值基礎上，罩口風速的選取還應根據物料的不同而不同。一般原則為：較輕的細粉塵選較低的過濾風速，較重的粗顆粒可以適當提高其過濾風速。

1.2阻力平衡的影響

除塵系統管網阻力平衡能否實現是整個系統成功與否的關鍵。公式(1)、(2)、(3)描述了管網阻力平衡對實際運行風量影響的機理。管道支路阻力損失如公式(1)所示，與管道內運行風量的平方成正比。由于運行時各支路末端至風機入口阻力損失之間有相等關系(公式(2)，從而推導出各支路比阻系數與運行風量的平方之乘積相等。系統阻力失衡，即各支路比阻系數S與設計值不一致，這也就會導致運行風量Q與設計值不一致，除塵點風量偏離設計值。設計風量偏離除了造成罩口風速也相應偏離外，同時還會帶來管道堵塞、磨損等一系列問題。

其中：P—支路末端至風機入口阻力損失，Pa;S—比阻系數;Q—末端運行風量，m3/h。龍鋼3#燒結機采用中冶長天暖通分院研發的阻力平衡器專利技術，該技術是一種全平衡系統設計技術。它的特點是采用阻力平衡器代替阻力調節閥，同時配合專業的阻力平衡計算程序，在設計階段即可完成全部管路的阻力平衡。這一技術能夠最大程度實現運行風量與設計風量一致，確保設計意圖的實現。除塵系統現場按圖安裝完成以后即可使用，無需人工調節，簡單快捷。并且阻力平衡器采用耐磨襯里，能保證系統長期穩定的運行。

1.3過濾風速的影響

本次設計選擇脈沖袋式除塵器作為凈化設備。脈沖袋式除塵器穩定性好，效率高，直徑2μm以上的粉塵捕捉效率可以達到99%。就工程實際應用的情況而言，袋式除塵器是目前能達到超低排放的最佳選擇。過濾風速是決定袋式除塵器過濾面積的基本參數。過濾風速太高，會造成壓力損失過大，降低除塵效率，加快濾料的堵塞和磨損。但是過濾速度太低，則影響除塵器的經濟性。實驗數據顯示，當過濾風速低于1.0m/min時，進一步降低過濾風速除塵效率不再提高。

過濾風速在1.0～1.5m/min區間，除塵效率下降最快。因此，在做超低排放設計時，過濾風速的選擇必須十分慎重。本工程根據粉塵特性、除塵器入口濃度、附加安全系數等因素綜合考慮，選擇除塵器過濾風速為0.6m/min。

1.4濾料的影響

龍鋼3#燒結機袋式除塵器的過濾材料采用聚四氟乙烯覆膜濾料(簡稱覆膜濾料)，此覆膜濾料是由一種多微孔、極光滑、又憎水的聚四氟乙烯過濾薄膜與不同基材(如滌綸針刺氈)復合而成。覆膜濾料過濾效率不受粒徑分布影響，能捕捉超細粉塵，除塵效率高。普通濾料對于1μm以下的粉塵處理效率低。在近零排放時，煙囪排出的粉塵幾乎全是PM2.5粉塵，覆膜濾料對PM2.5粉塵有很高的過濾效率，能夠達到超低排放的要求。

2結束語

2.1排風罩罩口風速過高會導致除塵器排放濃度升高。根據除塵系統現場實測結果，宜采用2.0m/s作為抽風罩罩口風速設計的基準值;管網阻力平衡是確保除塵系統按設計意圖運行的關鍵，必須在精細設計的基礎上進行嚴格的阻力平衡計算，并且要有相應設備保證系統的阻力平衡，最好采用全平衡的系統設計技術，中冶長天暖通分院研發的阻力平衡器專利技術可實現這一功能;除塵器過濾風速宜在1.0m/min的基礎上增加必要的余量，龍鋼3#燒結配料袋式除塵系統選擇的0.6m/s的過濾風速可以作為重要參考案例;結合以上系統條件，再采用覆膜濾料作為袋式除塵器的過濾材料，能夠最終達到排放濃度≤10mg/Nm3的超低排放標準。

2.2超低排放是除塵環保行業的重要機遇和挑戰，其對除塵系統設計的整體性和精細化提出了更高的要求。

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來源：《中外交流》