布袋除尘系统在铝熔保炉组上的设计分析及应用研究

王文兵

（广西柳州银海铝业股份有限公司，广西 柳州 545006）

铝熔保炉组在生产过程中会产生大量的含有氧化铝粉尘、精炼剂、覆盖剂及未完全燃烧颗粒的废气，如果这部分废气直接排放，将会极大影响环境。随着铝加工行业的快速发展，国家对环境保护日益重视。本文主要对铝合金在熔炼和保温工序产生的高温烟尘的一种治理技术进行研究。

1 除尘系统工艺流程

完整的除尘系统由炉组排烟罩、截止阀、旁通阀、除尘器、清灰装置、风机、烟囱、控制系统等组成。工艺流程图见图1。

图1 除尘系统工艺流程图

由熔铝炉、保温炉生产过程中产生的含尘高温烟气，经烟气收集罩、调节阀门、支管、总管进入布袋除尘器净化。进入布袋除尘器的烟气在入口预分离，较大颗粒的粉尘落入集灰斗，微细粉尘随气体上升经滤袋过滤，粉尘被阻留在滤袋的外表面，过滤后的干净空气在滤袋内汇集到布袋除尘器的上部箱体，经支管、总管、风机、烟囱排入大气。熔铝炉是连续性的生产，为防止由于风机的故障引起停产的危险，系统设置了旁路管道。旁路管道从地下风道口（除尘器的进风管）开始，另设一安装有电动阀门的旁路管道，绕开布袋除尘器和风机，直接与烟囱连接。当风机和布袋除尘器出现故障不能工作时，关闭除尘器前的旁路阀，开启另一只旁路阀，熔铝炉产生的烟气，靠烟囱的吸力来排放部分烟气，以维持生产的进行。

2 除尘系统的设计原则

（1）确定除尘方式。电除尘器的钢制电极极易因被腐蚀而使除尘效率大大降低，并且管理维护的难度较大，对烟气量波动的适应性差；而袋式除尘器具有处理风量大、净化效果好、工作可靠、对烟气量波动适应性好的特点。如果除尘器的设计选用合理，其对超细粉尘的净化效果可达99%以上。因此对高温度、强腐蚀性、粉尘粒径细、排烟气量变化大的烟气来说，要满足排放标准要求，必须选择布袋除尘器。

（2）确定烟气量。烟气量的大小对于一个除尘系统的设计尤为重要，既要考虑良好的排烟除尘效果，达到系统的最终目的；又要尽量减少设计选用的烟气量，减小系统的规模。设计时应充分考虑到炉门的大小、开启数量及顺序均不同等特点，在满足烟气完全收集并顺利外排的前提下，选择确定最合适的同时工作系数，从而最大提高系统的性价比。

以某公司75T熔炼炉、保温炉组为例，炉组的参数为：炉门排烟罩的风量：熔炼炉21600Nm3/h（烟气温度100℃左右）、保温炉46656Nm3/h（烟气温度100℃左右）。炉体烟气量：熔炼炉13685Nm3/h（主排烟，烟气温度250℃左右）、2415Nm3/h（辅助排烟，烟气温度1100℃左右）；保温炉5175Nm3/h（烟气温度1000℃左右）。由于该熔铸生产线采用2+2+1的配置，即2台熔炼炉、2台保温炉、1台铸造机。故熔炼炉和保温炉共用1套除尘设备，最大处理风量按以上数据核算，最终选择排烟的处理能力为150000m³/h。

3 主要设备的选型要点

（1）布袋除尘器。由于处理普通粉尘的大型布袋除尘器的本体结构均为现场焊接组装，防腐很难做好，特别是对含有强酸性气体及卤化盐的烟气，使用寿命会大大缩短，为此，需要经过多次对铝熔炼保温炉烟气的检测分析，结合烟气量波动很大、烟气温度高腐蚀性强等特点，作为除尘器设计的重要参考。

在进风下降气流的设计方面，含尘气体从除尘器上部进入，大颗粒的粉尘（包括火星）经过挡流板，直接沉降到灰斗，整个过滤室的气流由上而下，加速粉尘的沉降，减小二次吸附，降低滤袋负荷，提高过滤效率，能有效避免火星烧袋。

滤袋是除尘器的关键部件，在材质方面的选择应考虑具有以下特点：较强的阻尘捕尘能力，易清灰，机械强度高，抗磨性强，透气性好。清灰系统的设计方面，考虑的关键元件有先导电磁阀、脉冲阀及喷吹控制装置等。低压脉冲清灰装置应该具有自身低阻力、快速喷吹和气流合理组织等特性，保证喷吹时能以最低的能量使滤袋获得最佳的清灰效果，使设备阻力保持在规定范围内。

（2）风机。排烟风机均配整体减振台座及启动阀门，电机配置变频调速装置，根据系统产生的烟气量的变化来自动调节，且不影响炉膛压力。在风机叶轮出厂前进行动平衡试验。风机内部辅以防腐耐磨涂层处理，耐热性能优良、抗腐蚀性好。

（3）阀门。该阀门的设计需考虑熔保炉组除尘系统及排烟罩的工作特性，实现以下几个功能：开启速度快，又能自动调节；避免了“时滞”所造成的炉门刚开启时，因实需排烟量大而系统排烟量小所引起的烟气外冒现象；避免炉门全关时，烟气温度超高所引起的烧袋现象的发生；避免烟气温度超高时，向系统内混冷风所引起的无谓的电能损耗和瞬间系统结露所引起的糊袋。

4 常见故障及排除方法

除尘器在运行过程中，随着过滤时间的延长，滤袋表面的粉尘随之加厚，除尘器的阻力不断增加。当阻力上升到预定值时，自动控制系统发出清灰信号，电磁阀、脉冲阀迅速开启，分气缸内的带有压力的压缩空气经喷管向滤袋中心高速喷射，使滤袋产生剧烈振动，把滤袋外表面的粉尘“清扫”下来落入集灰斗。清灰信号结束，电磁阀、脉冲阀关闭，清灰装置进入待机状态。落入灰斗的粉尘积累到一定时间，启动卸灰装置，将集灰斗内的粉尘经螺旋输送机卸入储灰斗，定期由操作人员外运。

布袋除尘器的过滤、清灰、卸（输）灰周而复始的进行，布袋除尘器保持额定的阻力，含尘气体连续不断地得以过滤。粉尘从气体中陆续被分离。由于除尘系统的工作环境恶劣，且运行时间较长，故设备故障难以避免。以下表1阐述了该系统在运行过程中的常见故障、原因分析及解决方法。

表1

5 结语

铝熔保炉是铝加工的重要设备，铝熔炼过程中产生大量的烟气对周围环境污染严重，因此烟尘治理对于大气污染防治具有重要意义。布袋除尘系统就是针对铝熔保炉的生产和工艺特点来开发，能极大减少最终排放废气中的粉尘浓度，具有较好的环境效益和社会效益，值得在国内烟尘治理上得到更多的应用推广。

参考文献：

[1]李永刚.袋式除尘器与熔铝炉烟尘治理[J].有色金属加工，2005，（12）.

[2]崔巍峰.烟气露点温度对熔铝炉除尘设备腐蚀的影响[J].有色金属加工，2016，（6）.