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冶金爐窯煙氣凈化用袋式除塵器

發布時間：2015/12/23 11:15:27 來源：泊頭市東辰環保機械廠

1、.前言
　　冶金爐窯煙塵是一個重要的大氣污染源，袋式除塵器是冶金爐窯煙氣凈化中大量應用的設備。對于冶金爐窯煙塵治理技術，我國已探索多年，取得長足進步。但仍有許多爐窯除塵系統效果欠佳。主要表現在煙氣處理量遠遠低于設計值，煙塵不能排除，爐前操作環境惡劣，有的除塵系統幾乎_不起作用。其原因，主要不在于煙塵捕集裝置，而多由于所用袋式除塵器的性能不適應爐窯煙塵的特性。
　　為了解決冶金爐窯煙氣凈化系統長期存在的問題，有效防止爐窯煙塵的污染，河北華宇除塵設備有限公司同兄弟單位合作，開發了用于冶金爐窯煙氣凈化的長袋低壓脈沖袋式除塵器，在電爐、高爐、轉爐等許多爐窯煙塵治理中均獲得良好的效果。
2、清灰方式的確定
　　(1)袋式除塵器的性能主要表現在過濾和清灰兩方面。以袋式除塵技術現有水平，使過濾效果達到和優于環保標準不是難事，而將袋式除塵設備的阻力控制在預定限度內，則相對較難。縱觀袋式除塵系統出現的運行效果差的問題，絕大多數都與清灰效果不好導致阻力上升有關，故“清灰”是關系到袋式除塵系統成敗的決定性因素。
　　(2)冶金爐窯煙塵多由化學途徑產生。煙塵顆粒微細、粘性強，從而給袋式除塵器的清灰帶來困難。同時，爐窯煙塵形成的粉塵層質地細密，在容塵量相同時，其設備阻力將顯著高于處理其它粉塵。以煉鋼電弧爐為例，粉塵顆粒絕大部分都在10um以下。在吹氧期，小于5um的塵粒幾乎占100％(表1)。它屬于強粘性粉塵，以拉伸斷裂法測定的拉斷應力>600Pa。其清灰的困難程度很高。
　　(3)_近20年中，我國爐窯煙塵治理采用反吹風袋式除塵器居多。較普通的情況是設備阻力居高不下，低者約3000Pa，高者達
4000～5000Pa。這種應用失敗的例子在中、小煉鋼電爐和新建的100～150t_高功率電爐工程中都屢見不鮮，在出鐵場、轉爐二
次煙塵等治理系統也很普通。一些用戶為了勉強維持運行，不得不定期派人敲擊濾袋，以_清灰效果。
　　上述情況的出現同反吹清灰的特點有關。大量研究證明，積附于濾袋表面的粉塵層不是被反向氣流“吹”掉的。要吹掉濾袋上
的粉塵層，反向氣流的速度_達到16m/s以上，而包括脈沖噴吹在內的所有清灰方式都遠遠做不到這點。決定濾袋清灰效果的主
要因素是清灰時濾袋所獲得的壓力峰值、壓力上升速度，以及袋壁獲得的_反向加速度。反吹氣流穿過除塵濾袋壁時的速度只有0.5
～1.0m/min，不可能將粉塵層“吹”掉。另一方面，反吹氣流在濾袋內產生的壓力峰值很低，壓力上升速度很小，更不能令袋壁獲得有效的反向加速度。反吹清灰方式主要靠濾袋變形對粉塵的擠壓作用，這一清灰方式只能產生微弱的清灰強度。這一認識在稍后進行的菱形袋式除塵器清灰性能試驗中得到證實。
　　試驗在反吹風速2.0m/min(4倍于實際應用的反吹風速)條件下進行。濾袋各點的_壓力峰值為55Pa，壓力上升速度0.86Pa/ms。而對于清灰起重要作用的_反向加速度則為零。
　　由于除塵布袋形狀的原因，菱形扁袋的清灰強度低于圓袋。但據資料報導，反吹清灰獲得的_反向加速度_不_過3～5g(g=
0.81ms2)。這樣弱的清灰強度，顯然難以去掉具有強粘性爐窯煙塵，其阻力過高的原因也_不難理解。
　　(4)對于冶金爐窯的煙塵治理，脈沖噴吹清灰是_為合理的選擇。
　　脈沖噴吹用壓縮空氣作氣源，以瞬間釋放的方式在濾袋內產生很高的壓力峰值和壓力上升速度，從而使袋壁獲得很大的反向加
速度。
　　表2示出Ⅱ型環隙脈沖袋式除塵器的清灰強度。在噴吹(氣源)壓力0.55MPa條件下，袋內不同部位的平均壓力峰值可達1869～
4252Pa，壓力上升速度達277～995Pa/ms，_反向加速度達65～195g(g=0.81m/s2)。其清灰強度為反吹清灰的數十倍至上
百倍。
　　在同一噴吹壓力下，測得MC型中心噴吹的袋壁_反向加速度為15～43g(g=0.81m/s2)，雖然明顯小于環隙噴吹，但仍比
反吹清灰高得多。
　　在實際應用中，脈沖袋式除塵器有著很好的事例。以較早采用長袋低壓脈沖袋式除塵器的攀鋼密地機修廠2臺5t煉鋼電爐為
例，自1989年12月和1990年11月以來，一直運行正常，設備阻力平穩，實際過濾風速比設計值1.55m/min提高1.33％～22.7％。由于系統通暢，冶煉時的煙塵可_被捕集。鞍鋼10”和110高爐出鐵場，武鋼、馬鋼、鞍鋼多座轉爐的二次煙塵系統相繼采用長袋低壓脈沖袋式除塵器，都取得良好的清灰效果，從而_了很高的煙塵捕集率。
3、噴吹裝置的確定
　　3.1“低壓脈沖”和“高壓脈沖”
　　(1)通常所稱的“低壓”或“高壓”，系指脈沖噴吹裝置要求的氣源壓力，這同清灰氣流在濾袋內的壓力“低”或“高”_是兩回事。
　　(2)存在一種誤解，“高壓脈沖清灰力量大，低壓脈沖清灰力量小”。持此觀點是由于不了解脈沖袋式除塵技術的發展過程。
　　傳統的脈沖噴吹裝置(國內以MC型中心噴吹為代表)屬于“高壓脈沖”，要求氣源壓力0.65MPa。經測試，此條件下2m長濾袋底部的壓力峰值為168Pa(表見4)。鑒于MC型除塵器曾獲得廣泛應用，其清灰能力強的特點已被公認，可以確定。只要袋底壓力峰值達到此水平，在實際應用中便可獲得良好的清灰效果。CD系列長袋低壓脈沖袋式除塵器的開發便是以此清灰強度為標準而確定清灰氣源的_壓力。由表3的數據可以看出，壓力0.15MPa時，其6m長濾袋便獲得這種清灰強度。在其實際應用的噴吹壓力（0.2MPa）下，袋底壓力峰值為1940～2341Pa，比MC型0.7MPa時的清灰強度還要高。
　　由此可知，“低壓脈沖”是以保持甚至適當提高濾袋所獲清灰強度為前提，實現大幅度降低噴吹(氣源)壓力的目標。而其途徑，
是用自身阻力低的直通式脈沖閥取代壓力消耗高達0.2～0.3MPa的直角式脈沖閥。同時盡量降低噴吹系統每一部件的阻力。并且
使脈沖閥的啟閉變得更加快速。它所降低的是脈沖噴吹系統自身的消耗，由此而降低所需的氣源壓力，使能耗下降，適應性_。清灰強度卻反而提高。因此，這是對“高壓脈沖”的一種進步。
　　(3)氣源壓力大幅度降低，而清灰強度不削弱甚至還得以增加，不是靠提高耗氣量來彌補(見表4)。同MC型除塵器相比，CD型
的耗氣量大致相同。
　　3.2脈沖閥的確定
　　對于脈沖閥的要求是自身結構簡單、對氣流的阻力小、開啟和關閉迅速、能以_短的時間釋放_量的壓縮氣體。同時，要求氣源壓力低，從而使清灰能耗減少，這也是一項重要條件。從滿足以上要求出發，具有快速啟閉功能的直通式脈沖閥明顯優于直角式脈沖閥。
　　3.3管式噴吹和箱式噴吹
　　(1)脈沖噴吹裝置有“管式”和“箱式”噴吹2種型式。
　　管式脈沖噴吹裝置是在每排濾袋上方設噴吹管，通過管上的噴嘴向濾袋內輸送清灰氣流。噴嘴孔徑各不相同，可_各條濾袋
清灰強度均勻。
　　箱式脈沖噴吹裝置則不設噴吹管，清灰氣流噴入上箱體并使之增壓，進而將能量傳遞至濾袋以實現清灰。
　　(2)對箱式脈沖噴吹的試驗表明，其中各條濾袋的清灰強度存在較大差異。
　　試驗對象是一種帶有集中引射器的噴吹裝置，每排12條濾袋。當引射器出口距_條濾袋中心線110mm時，首、末兩端濾袋的袋底壓力峰值之比為1：4.94～13.44(見表5)。將引射器位置移向遠處，此種差距可以縮小。當其出口距_條濾袋中心線470mm時，上述比值為1：1.93～2.20。即便如此，位置靠前的濾袋仍嫌清灰能力不足。
　　(3)實際應用的箱式噴吹袋式除塵器還存在以下不足，如壓氣耗量較大、濾袋長度受到限制、清灰效果對停風(離線)閥的氣密性
依賴較大。
　　(4)箱式噴吹的優點是換袋操作省去了拆、裝噴吹管的工序。
　　(5)綜上所述，在清灰效果、耗氣量、濾袋長度等長期起作用的因素方面，箱式噴吹存在著明顯的缺點。而其換袋操作更簡便的優點，只在一年至數年才出現一次的換袋時體現出來。因此，采用管式噴吹更為合理。
4、運行結果
　　（1）CD L- 116型長袋低壓脈沖袋式除塵器，由河北華宇除塵設備有限公司設計和總承包。從簽約到投運歷時8個月。
　　(2) 處理風量較設計值增加20.9%，達到96.7萬m3/h，這同用于電爐除塵的其他類型袋式除塵器形成鮮明對照。顯然，其原
因在于設備阻力比設計值低得多。
　　(3) 在滿負荷運行時，每天煉鋼16——17爐。每煉1爐鋼清灰1次，平均清灰周期75min,噴吹壓力0.2MPa。清灰前阻力1100——1200Pa，每閥清灰1次后阻力降至600——700Pa。
　　(4) 上海五鋼(集團)公司安環處監測站每季度測試一次，排氣含塵濃度為8——12mg/Nm3。遠低于_排放標準，也比設計值低得多。
　　(5) 100t電爐周圍操作區，包括爐前平臺揀鋼跨行車等處崗位粉塵濃度為5——8mg/Nm3。這是由于排煙裝置設計合理，也
得益于袋式除塵器阻力低，因而處理煙氣量大這一因素。
　　(6) 據統計，該電爐的煙塵捕集量平均為12——14kg/t鋼，_時為15——16kg/t鋼。這從另一方面證明煙塵捕集率很高。
　　(7) 自動控制系統工作始終穩定，各項功能都正常發揮。
　　(8) 濾袋共計51 84條，自1997年3月投入工作，一直到2001年10月才整體更換，濾袋使用壽命為55個月。在此期間，沒有一
條濾袋損壞。脈沖閥膜片的使用壽命_過2年。
　　長袋低壓大型脈沖袋式除塵器在煉鋼電爐和其他冶金爐窯應用的實踐表明，該項開發的技術途徑是正確的。前期的清灰性能試驗清楚地提示了不同清灰方式的內在規律，為長袋低壓大型脈沖袋式除塵器的開發工作提供了依據。
　　冶金爐窯煙塵細而粘，只有采用強力清灰方式，才能將設備阻力這一關系到袋式除塵設備成敗的參數控制在預定限度內。長袋低壓大型脈沖袋式除塵器實現了這一目標，在電爐、出鐵場和轉爐二次煙塵系統的應用效果都良好。
　　長袋低壓大型脈沖袋式除塵器在過濾、清灰、主要部件工況等方面都獲得良好結果，受到用戶和有關方面的好評。該設備過濾風速高、設備阻力低、清灰周期長、設備投資少、運行費用低。這種大型除塵系統的經濟效益、社會效益和環境效益都相當顯著。

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