V2O5作业区焙烧除尘系统改造

陈 亭

(攀钢集团设计研究院有限公司)

V2O5作业区焙烧除尘系统改造

陈 亭

(攀钢集团设计研究院有限公司)

攀钢集团某钒业公司近年产能增加，原V2O5作业区焙烧除尘系统除尘能力下降，运行不稳定，故障率高，外排烟气含尘浓度达不到现行标准，因此对原V2O5焙烧炉除尘系统进行改造。在分析焙烧炉基本参数的基础上，采用旋风加布袋除尘器除尘的除尘方式，选择覆膜滤料代替普通滤料，并对除尘工艺进行改造，确定了除尘参数和设备。除尘系统改造后，达到了外排烟气含尘浓度的标准，避免了停产事故，降低了维修工作量，具有一定的经济效益和社会效益。

V2O5焙烧炉 除尘系统

攀钢集团攀枝花钢钒有限公司下属钒业公司V2O5作业区1#、2#电除尘器分别建于2005年10月和2001年10月，分别承担1#、2#焙烧炉的除尘任务。在V2O5生产工序中，除尘系统主要有两个作用：①净化焙烧过程中产生的烟尘，确保烟气达标排放，并回收烟尘中所含的精钒渣；②根据工艺需要，保证焙烧炉内压力为微负压。除尘系统投入使用后，外排烟气含尘浓度不大于100 mg/Nm3，满足生产和当时的环保要求。

随着公司近年来产能的提高，焙烧炉排出的烟尘超出了除尘系统的原设计的除尘能力，两台除尘器均出现了除尘能力下降、运行不稳定和故障率上升等一系列问题，影响了生产的正常进行。目前两台除尘器外排烟气含尘浓度一般维持在 120 mg/Nm3左右。

由于国家对环保的重视程度不断提高，现行《钒工业污染物排放标准》要求焙烧炉的烟气外排含尘浓度须控制在50 mg/Nm3以内，该公司现有的两台除尘器无法满足除尘要求，因此要对现有的V2O5焙烧炉进行除尘系统改造。

1 除尘工艺技术改造

1.1 V2O5焙烧炉基本参数

(1)烟气量：12 000 Nm3/(h·座)。

(2)烟气温度：360 ℃。

(3)烟气含尘浓度：55 g/Nm3。

(4)烟气主要成分。CO2占3.7%，O2占12.7%，N2占79.5%，CO占4.1%。

(5)烟尘成分：钒渣和碳酸钠的混合物。

(6)烟尘粒度：+200 μm占85.5%，-200 μm占14.5%。

1.2 除尘方式的选择[1]

除尘方式一般选择技术上可行、投资经济的工艺方案。对于不同的现场条件，须有针对性地进行除尘方式的选择。目前国内工艺类似的V2O5作业区除尘一般将含尘烟气通过直接或间接换热降低温度后，再由布袋除尘器或旋风加布袋的二级除尘过滤以收集粉尘，最后通过烟囱集中外排。若直接采用空气冷却，设备和管网占地面积大，而主要除尘设备布置在拆除电除尘器后的狭窄区域，场地不具备空气冷却设备与管网的布置条件。考虑到烟气粉尘浓度较高，采取旋风除尘器加布袋除尘器的二级除尘对于有效过滤粉尘更加有利。因此，改造工程决定采用间接换热降低烟气温度，再通过旋风加布袋除尘器除尘。为防止因除尘系统部分设备故障导致焙烧炉停产，除尘系统采用3台风机(3台并联，2用1备)。

1.3 滤料的选择

由于烟尘粒径较小，用普通滤料过滤，需要降低过滤风速(一般小于0.5 m/min)来保证过滤效果，但存在除尘器体积庞大、投资检修费用高、检修难度大等问题。综合考虑，决定采用美塔斯针刺毡防腐覆膜滤料代替普通滤料。由该滤料制成的滤袋采用微孔聚四氟乙烯材料代替传统过滤技术中的一次粉尘层，粉尘不易粘结在滤袋上，降低了清灰能耗，提高了清灰效果，可在保证过滤效果的前提下，显著提高过滤风速。

1.4 除尘工艺改造措施[2]

拆除现有1#、2#焙烧炉的除尘系统，新建两套除尘系统，分别对2座焙烧炉进行除尘。焙烧炉炉顶的烟气(360 ℃)经换热器间接冷却至150 ℃，经旋风除尘器和布袋除尘器两级过滤后，再经烟囱高空排放。除尘器收集的粉尘经输送设备返回工艺流程重新利用，风机采用无极变频调速。随时检测进入除尘器的烟气温度，当温度超过设定值时，打开野风阀，混入冷风，保护除尘器滤袋。除尘系统采用集中PLC控制，并进行CRT监视。流程为：焙烧炉→换热器→旋风除尘器→脉冲布袋除尘器→离心引风机→消声器→烟囱达标排放。

2 除尘系统参数的计算与设备组成

2.1 系统风量

(1)风机风量的确定。进入换热器前的参数：烟气温度t=360 ℃，烟气量L=12 000 Nm3/h(工况流量为29 407 m3/h)，管道内烟气流速V=16 m/s，风管管径为φ内=800 mm，管壁厚δ=6 mm，则管道材料选择Q235-B。

(2)换热器与布袋除尘器参数。烟气温度t=150 ℃，烟气流量L=12 000 Nm3/h(工况流量为 19 651 m3/h)，管道内烟气流速V=16m/s，则风管管径为φ内=650 mm，管壁厚δ=6 mm，管道材料选择Q235-B。

(3)除尘器后风管参数。烟气温度t=150 ℃，烟气流量L=14 400 Nm3/h(工况流量为23 582 m3/h)，流速V=14 m/s，管径为φ内=770 mm，管壁厚δ=5 mm，管道材料选择Q235。

(4)烟囱及烟囱前的风管参数(2套除尘系统共用1个烟囱)。烟气温度t=150 ℃，工况流量为2×23 582 m3/h =47 164 m3/h，流速V=14 m/s，则管径为φ内1 090 mm，管壁厚δ=6 mm，管道材料Q235。

(5)系统工况流量为19 651 m3/h，风机风量L=23 582 m3/h(150 ℃/h)。

2.2 系统阻力

(1)布袋除尘器前管网阻力。换热器前管网阻力(360 ℃、0.089 MPa)△P1=nξv2ρ/2=226 Pa。式中,n为局部阻力点数；ξ为局部阻力系数；v为烟气在管内的流速，m/s；ρ为烟气的密度，kg/m3。

换热器与布袋除尘器间管网阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P2=425 Pa，其中烟气流速v取16 m/s。

布袋除尘器后管网阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P3=423 Pa，其中烟气流速取14 m/s。

换热器阻力(360 ℃、0.089 MPa)△P4=500 Pa，旋风除尘器阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P5=800 Pa，布袋除尘器阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P6= 1 770 Pa，消声器阻力(150 ℃、0.089 MPa)△P7=200 Pa。

150 ℃时、0.089 MPa情况下的阻力即系统阻力：Σ△P=△P1+△P2+△P3+△P4+△P5+△P6+△P7+△P8=4 394 Pa。

要克服该阻力，在150 ℃、0.089 MPa情况下需要的最小全压为4 394 Pa，折算到200 ℃、0.101 3 MPa情况下的最小全压H=4 473 Pa，风机全压1.15H=5 144 Pa。

2.3 主要设备组成

依据参数计算结果，选择的主要设备如下。

(1)离心风机，型号Y9-19№12.5D，3台，风量L=23 582 m3/h，全压H=5 361 Pa，配套电机参数55 kW/380 V[2]。

(2)气箱脉冲布袋除尘器，型号PPCS96-8，2台，处理风量L=23 582 m3/h，全过滤面积S=576 m2，净过滤面积S净=480 m2，设备阻力△P≤ 1 770 Pa。

(3)旋风除尘器，型号XF-a，2台。空气换热器，型号ZR-Ⅱ-120型，2台。

3 系统优势[3]

(1)采用两套除尘系统，减少停产事故。由于两座焙烧炉分别采用独立的除尘系统而不是共用一套除尘，避免了除尘系统出现问题时、两座焙烧炉要同时停产的问题。采用3台除尘风机，进一步降低了焙烧炉因除尘系统故障而停产的概率。

(2)采用覆膜滤料，降低日常维护的工作量。与普通滤料每年需更换滤袋相比，正常使用情况下，覆膜滤料可实现2年1换，节约了运行成本。

4 经济效益和社会效益

钒业公司V2O5作业区焙烧除尘系统改造工程共投资326.45万元(不含设备增值税)。除尘系统每天回收精钒渣1.7 t，每年按330 d计，则年回收量为561 t，精钒渣目前市价按1 500元/t计，则每年销售收入为84.15万元。每年消耗电费47.9万元，全年空气压缩费33.26万元，修理费9.74万元，折旧费21.12万元，年成本合计112.02万元，年实际运行成本为27.87元。年实际运行成本与类似项目进行比较，处于较低水平。

另外，钒业公司V2O5作业区焙烧除尘系统改造工程的完成，有利于改善岗位工人劳动环境及周边居民的生活环境，具有很好的社会效益。

5 结 论

通过对V2O5作业区焙烧除尘系统的改造，使生产工艺更加科学合理，降低了维修工作量和备件消耗，降低了系统故障率。钒业公司V2O5作业区焙烧除尘系统改造于2013年底正式投产。经监测外排浓度达标(不大于50 mg/Nm3)，符合设计预期值。

[1] 郭丰年，龙步云，徐连达，等.钢铁企业采暖通风设计手册[M].北京：冶金工业出版社，1996.

[2] 陆耀庆，陈 涛，等.供暖通风设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1987.

[3] 陈 亭.钒制品厂V2O3焙烧炉除尘系统改造[J].中国资源综合利用，2011(4)：42-44.

2015-10-10)

陈 亭(1984—)，男，工程师，617063 四川省攀枝花市。