新型高效滤筒在某钢厂轧钢工序除尘系统中的应用

李桂林,程 华，哈 蕊，杨志宇，王 东，尹浩彬，张玉宝，万力凝

（首钢股份公司迁安钢铁公司，河北迁安 064400）

引言

钢铁行业，作为大气污染物主要排放源，对京津冀地区大气环境影响巨大，远超环境承载力的污染排放强度，是京津冀及周边地区大气重污染形成的主因。河北省在2018年9月19日发布了《河北省钢铁工业大气污染物超低排放标准》，自2019 年1月1 日起实施，轧钢工序粉尘排放标准由15 mg/m³修改为10 mg/m³。

面对新标准要求，某钢铁公司冷轧酸洗工序除尘系统不能稳定满足超低排放要求，必然要进行升级改造，如果对除尘器整体进行改造，以提高处理效率的方式，将会造成时间、空间和资金的紧张和浪费，为了解决该问题，该钢铁公司利用现有除尘器，将覆膜布袋更换为百褶式高效滤筒，未对主体进行其他改造。更换为高效滤筒后增加了过滤面积、降低了过滤风速、提高了过滤能力。通过1年多的实践和数据跟踪分析，该轧钢工序粉尘排放浓度非常稳定，且完全达到超低排放标准的要求，同时，减少了布袋更换频率，降低了检修费用和能耗费用，产生了可观的经济效益。

1 该轧钢工序的工艺流程

1.1 轧钢车间工艺流程

该轧钢车间生产钢种为宽度为800 mm～1 300 mm 的冷轧带钢，原料为热轧板卷，轧钢工序分为入口段、酸洗段、轧机段。热轧板卷在热轧工序完成后的冷却过程中会在带钢表面产生并附着大量的氧化铁皮，冷轧带钢在进入轧机轧制前需对热轧板卷表面的氧化铁皮进行酸洗，为确保良好的酸洗效果，减少盐酸消耗，冷轧机组在工艺段常采用直头机及拉矫机对带钢表面的氧化铁皮进行破除，在此过程中会产生大量漂浮的氧化铁粉，如果不采取措施收集，空间内的粉尘浓度能够达到1 g/m³，远远超过了国家的规定限值。为了保证带钢的表面质量、设备的稳定运行和防止环境污染，需要将此过程中产生的铁粉进行收集，一般在此工艺阶段，均设置布袋除尘器。轧钢车间酸洗段工艺流程图如图1所示。

图1 轧钢车间酸洗段工艺流程

1.2 除尘车间除尘系统原理

该轧钢车间拉矫及焊机工序密封在100 m×30 m×5 m 的密闭空间中，全室空间体积共15 000 m³，按照每小时换风6～8 次计算，风量最高达到120 000 m³/h，该空间设计了3个吸风口，一台120 000 m³/h的离心风机，所吸入的含尘空气送入一座低压脉冲布袋除尘器中，该除尘器共分为四个单元，每个单元182 条滤袋，共计728 条滤袋，滤袋规格为0.16 m×6 m，利用笼骨固定安装在除尘仓中，过滤面积达到2 180 m2，过滤风速0.92 m/min。生产过程所产生的含尘空气，经布袋除尘器过滤后，排放到大气中，排放的污染物浓度能够达到当时布袋除尘器出口设计值20 mg/m³，基本在7～15 mg/m³波动。吸附在滤袋表面的氧化铁粉，经过压力为0.6 MPa 的压风脉冲式吹扫，落至铁粉仓内，打包收集。该除尘器的四个除尘仓，采用三在线一离线的模式运行，每次循环周期为180 s。

2 改造要求及改造思路

根据《河北省钢铁工业大气污染物超低排放标准》，颗粒物排放标准改为10 mg/m³。同时，根据当地政府相关文件要求，过滤风速要求低于0.8 m/min。针对过滤风速的要求，在总风量不变的情况下，只有增加总过滤面积才能够实现，而现有除尘器的主体空间有限，已经不能够再增加布袋数量。如果增加除尘箱体，所需要投入的资金较高，改造时间较长，难以在短时间内达到要求。

经过多次论证，确定将现使用的布袋更换为折叠式高效滤筒，以增加过滤面积，达到降低过滤风速的要求，且该高效滤筒过滤效率较高，在除尘器入口废气工况不变的情况下，能够确保出口污染物浓度低于10 mg/m³。

3 滤筒的规格及特性分析

3.1 滤筒规格

该轧钢车间布袋除尘器所采用的滤筒型号为S160 型百褶式高效滤筒，除尘器原有四个单元不变，每个单元182 条滤筒，共计728 条滤筒，单条滤筒的规格为0.16 m×2 m，褶深采用常规的25 mm，褶数采用了46褶，总过滤面积达到3 349 m2，远大于原滤袋过滤面积2 180 m2，过滤风速小于0.6 m/min，该滤筒安装不需要使用笼骨，采用金属封盖、用环氧粘接剂封口，封盖外表面设有高弹性环形密封垫圈，安装方便，密封性好。

3.2 滤筒特性分析

（1）通过对该滤筒实际样品进行解体展开测量，该百褶式高效滤筒与现装滤袋，在同样尺寸的情况下，可以提高3倍的过滤面积，降低过滤风速明显。高效滤筒褶皱详图见图2。

图2 百褶式高效滤筒褶皱图

（2）该滤筒占用空间小，可以增加颗粒物的沉降空间，在降低过滤风速的同时，减少滤筒磨损，降低滤筒更换频次。百褶式滤筒与覆膜滤袋安装布置对比情况，详见图3。

图3 百褶式滤筒与普通滤袋安装布置对比图

（3）该高效滤筒材质选用的纺黏聚酯滤料，为表面过滤机理，过滤效率高，防止粉尘对滤料内部的堵塞，针对该滤料，进行了解剖，并在电镜下同普通覆膜滤袋滤料进行了对比观察，其表面材质密度远远大于普通覆膜布袋滤料。滤料解剖后电镜观察对比如图4。

图4 百褶式滤筒与普通滤袋材质电镜观察对比图

（4）该滤筒采用了一体式设计，滤筒内部有不锈钢网、外部利用绑带固定，不需要笼骨，安装方便。滤筒本体及安装情况见图5。

图5 百褶式滤筒本体与入口密封

4 改造完成后使用效果

（1）初期除尘效果：滤筒安装完成后，对滤筒除尘装置进出口气体污染物浓度进行监测，除尘效果达到超低排放标准，除尘效率达到99.9%，进口气体污染物浓度＞10 g/m³，出口气体中粉尘含量<10 mg/m³，基本维持在2～4 mg/m³，除尘器出口污染物排放浓度详见图6。

图6 改造后除尘器出口污染物排放浓度在线监测数据

（2）24 个月后除尘效果：经过24 个月的稳定运行，出口气体中粉尘含量仍然维持在2～4 mg/m³，完全达到排放标准要求。24 个月后除尘器出口污染物排放浓度数据详见图7。

图7 除尘器出口污染物排放浓度在线监测数据

（3）滤筒安装后，对除尘系统压差进行了跟踪，该系统运行压差下降了18%，由使用布袋时的3 300 Pa，下降为使用滤筒的2 700 Pa，利用压差节电公式进行计算，年可节电20 万kWh，降低电费10万元。滤筒更换前后，系统压差变化情况详见图8。

图8 滤筒安装前后该除尘系统压差变化趋势图

（4）经过24个月的运行，检查该滤筒，内表面无污染，无泄漏；外表面有浮尘，轻弹滤材表面，尘灰即可脱落。

（5）在24 个月的运行期间，未进行过更换检修并通过对滤筒内外表面观察及各类检测数据论证，推测该滤筒使用寿命在3年以上。

（6）原滤袋采购费用为178 元/条，每年更换一次，委托检修费用3.5 万元，年投入费用为164 584元。更换为滤筒后，采购费用为625 元/条，截止目前未进行过更换，根据技术协议要求，最多可以使用5 年，按照最低3 年使用寿命进行计算，每3 年投入费用为490 000 元，年投入费用为163 333 元，如果按照5年使用寿命计算，年投入费用为98 000元。结合年节约电费10 万元计算，改造完成后，年最少降低运行成本10 万元，最多能够达到16.6 万元，具有一定的经济效益。

5 结语

该轧钢车间布袋除尘器改造中使用的百褶式高效滤筒效果明显，除尘器出口的污染物浓度能够达到《河北省钢铁工业大气污染物超低排放标准》要求，除尘器运行效果良好，滤筒使用寿命长、运行稳定。同时，在达到了环保标准的情况下，减少了滤筒的更换和检修费用，降低了系统运行压差，节约电能，与使用滤袋相比，总体降低成本费用可观。