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      LMC低壓長袋除塵器在礦熱爐煙氣治理中的應用

      2015-01-16 01:56:14
      中國環(huán)保產(chǎn)業(yè) 2015年7期
      關鍵詞:礦熱爐清灰電石

      田 源

      (合肥水泥研究設計院,合肥 230051)

      1 前言

      LMC低壓長袋分箱脈沖袋除塵器是國內(nèi)某水泥研究設計院根據(jù)立窯煙氣特點開發(fā)研制的袋除塵器,這種除塵器體積小、重量輕、價格低、安裝周期短、除塵效率高,成功解決了部分水泥廠的立窯消煙除塵問題。為了發(fā)揮其本身的技術特點,針對高溫煙氣和粉塵性質,對其相關配置進行了進一步改善后成功應用于電石爐、硅鐵爐等礦熱爐和全密閉電石爐尾氣與煤粉混燒爐的煙氣處理,不僅節(jié)省了設備投資,而且具有不少相對于其它類型袋除塵器的優(yōu)點和特點。

      2 礦熱爐煙氣的特點

      電石和硅鐵都是通過電爐冶煉生產(chǎn)的,屬于礦熱爐產(chǎn)品。礦熱爐從爐型上來說分為開放式爐、半密閉電石爐和全密閉爐三種。爐型不同,其煙氣性質也完全不同。開放式礦熱爐煙氣量大,煙溫低,一般不超過200℃;半密閉礦熱爐煙溫較高,一般達到400℃以上,煙氣量大幅降低;全密閉礦熱爐煙溫最高,高達600℃~1000℃,但煙氣量很小。除與爐型有關外,不同的地區(qū)、工藝流程、操作手段、原材料都會對礦熱爐的煙氣特征產(chǎn)生影響。一般來說,電石爐和硅鐵爐的煙氣特征及粉塵性質如表1~表6所示。

      表1 不同爐型電石爐的煙氣工藝參數(shù)

      表2 電石爐煙氣中粉塵的化學成分

      表3 電石爐煙氣中粉塵的粒徑分布

      表4 半封閉式硅鐵電爐煙氣參數(shù)

      表5 硅鐵(75%)爐煙氣中粉塵的化學成分

      表6 硅鐵爐爐煙氣中粉塵的粒徑分布

      從表1~表6中的參數(shù)可以看出,礦熱爐煙氣溫度高、風量大、成分復雜,同時粉塵的性質比較特殊,粉塵顆粒細,比表面積大,比重小,同時還具有一定的黏性,清灰難,粉塵中含有較多的焦炭粉塵,腐蝕性比較強。

      3 礦熱爐用LMC袋除塵器的特點

      由于出爐煙氣溫度高于LMC袋除塵器和濾袋的使用溫度,高溫煙氣需經(jīng)過強制風冷器降溫后進入除塵器;如果能降至130℃以下,則可采用普通濾料。雖然濾袋成本降低了,但由于煙氣溫度與環(huán)境溫度差梯度較小時,冷卻系數(shù)降低,無形中大大增大了冷卻面積,增加了設備投資,而且溫度變動范圍縮小后,對濾袋的保護難度增大;所以,經(jīng)綜合考慮,將進入除塵器的溫度控制在250℃以下,采用高溫濾料是最佳的方案。

      礦熱爐LMC袋除塵器的特點有:

      (1)采用下進氣結構,并在灰斗內(nèi)設置阻流板,避免了煙氣對濾袋的直接沖刷以及可能進入的火星對濾袋的傷害;

      (2)由于礦熱爐煙氣含塵濃度不高,而且粉塵比重小,綜合各廠家的工藝布置,采用錐形灰斗,并增設雙層閥及儲灰小倉控制,防止了灰斗漏風增加收塵器的負荷,而且避免了粉塵在灰斗內(nèi)的二次揚塵;同時,灰斗增設了震動器以輔助卸灰;

      (3)采用低壓脈沖噴吹清灰,脈沖氣流噴射時,瞬間空氣由于文丘里管誘導作用而抽吸周圍流速高于本身數(shù)倍的二次氣流沖入濾袋,引起濾袋表面的粉塵層的拉伸、壓縮、剪切,使粉塵層破裂,對于長達6m的濾袋清灰效果明顯;同時壓縮空氣耗量少,清灰能耗低,對不耐折的以玻纖為基布的復合高溫氈損傷小,延長了濾袋壽命;

      (4)采用分室停風清灰,將氣缸置于設備外側,避免了高溫煙氣的直接接觸,且便于氣缸的檢修;由于粉塵顆粒細、比重小,分室停風清灰相對于在線清灰有效避免了粉塵再吸附嚴重的現(xiàn)象;

      (5)花板采用特殊布置,結構緊湊;比鋼耗小,僅為15kg/m2左右;設備占地面積小,一次性投資費用低;設備采用箱體結構,熱膨脹應力可通過框架支撐結構補償;

      (6)由于頂蓋取消鉸鏈式連接,采用上揭式頂蓋,避免了高溫氧化造成鉸鏈脫落的情況;所有密封件均采用耐高溫材料;

      (7)控制系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)記錄儀對入口煙氣溫度進行實時記錄,同時采用模塊對溫度進行監(jiān)控,低溫報警和高溫自動摻冷風,超高溫風機實現(xiàn)自動直排;有利于總結整個工藝系統(tǒng)的溫度控制;防止溫度波動對系統(tǒng)和濾袋壽命的影響;可隨時查詢歷史記錄,方便廠方的使用管理;控制參數(shù)易于調節(jié),通過液晶屏提供系統(tǒng)參數(shù)實時監(jiān)控;

      (8)根據(jù)粉塵性質選用不同高溫濾料。

      LMC設備的基本結構如圖1。

      圖1 LMC設備的基本結構示意

      4 LMC袋除塵器在礦熱爐煙氣治理上的應用

      4.1 在電石爐上的應用

      貴州紅果某電石廠10,000kVA新建電石爐,考慮到投資和爐罩、爐口除塵溫度不同,分別采用了兩套系統(tǒng),具體工藝見圖2。爐罩系統(tǒng)LMC84-8設備參數(shù)見表7;爐口卸料系統(tǒng)LMC84-3設備參數(shù)見表8。

      圖2 工藝流程圖

      表7 爐罩系統(tǒng)LMC84-8設備參數(shù)

      表8 爐口卸料系統(tǒng)LMC84-3設備參數(shù)

      根據(jù)電石粉塵的性質,對于高溫電石煙氣,采用由耐酸性強的玻璃纖維與耐酸堿等化學性能最好的萊頓纖維(美塔斯)混合制成的,并由耐酸配方予以處理而制成的玻纖復合氈;而對于溫度不高的爐口卸料煙氣,相當于集中收塵,采用普通濾料,但增設保護措施,即可實現(xiàn)煙塵的捕集。

      整套系統(tǒng)自從2010年11月運行以來,不僅實現(xiàn)了達標排放,而且運行狀況一直穩(wěn)定;取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

      4.2 在硅鐵爐上的應用

      寧夏中寧縣某冶煉廠兩臺6300kVA硅鐵爐考慮到硅粉收集的需要,在系統(tǒng)中增加了硅粉分離器,同時,作為火花捕集器使用。具體工藝如圖3。除塵系統(tǒng)LMC84-6的設備參數(shù)見表9。

      圖3 工藝流程圖

      表9 除塵系統(tǒng)LMC84-6設備參數(shù)

      此套系統(tǒng)中,LMC除塵器是當作硅粉收集裝置來使用的,根據(jù)硅粉的性質,采用了FMS9806復合氈,其由玻璃纖維與P84纖維混合實行雙面針刺工藝并選用適合的后處理工藝,最終成型;由于P84纖維本身具有的特殊性,其纖維表面呈葉子型斷面結構,對粉塵的捕捉能力較強,粉塵大多被集中到氈的表面,很難滲透到氈的內(nèi)部,易清灰,運行阻力小。由于進入除塵器的粉塵濃度已大大降低,過濾風速最高可以達到1.2m/min;這兩套系統(tǒng)自2011年10月運行以來,粉塵排放濃度穩(wěn)定在30mg/m3左右,且收集的硅粉純度超過90%。根據(jù)廠家測算,設備投運2年即可收回投資,同時,工人的操作環(huán)境也得到了極大改觀,尤其是加卸料時煙霧彌漫的現(xiàn)象得到了明顯的改觀。

      4.3 在煤氣混燒鍋爐上的使用

      河北張家口某電石廠25,000kVA全密閉電石爐煙氣,由于含有大量的煤氣和焦油氣體,且溫度高達800℃左右,為防止焦油析出和煤氣排放,采用了3000kW鍋爐發(fā)電,完全燃燒煤氣和焦油氣體。由于爐膛壓力經(jīng)常達不到發(fā)電要求,故鍋爐內(nèi)常需噴入煤粉。具體工藝如圖4。除塵系統(tǒng)LMC84-6的設備參數(shù)見表10。

      圖4 工藝流程圖

      表10 除塵系統(tǒng)LMC84-6設備參數(shù)

      為避免鍋爐異常情況的出現(xiàn),保留原有的排煙系統(tǒng),實現(xiàn)兩套系統(tǒng)的切換;由于煙氣的含濕量為4%、含硫量4~8mg/Nm3,濾袋采用玻纖為基布,PPS作為面層和PTFE滲透式覆膜的復合氈,同時采用了溫度模塊控制,有效避免了低溫結露及濾袋腐蝕,高溫時自動摻冷風和超高溫(250℃)切換功能(尤其是鍋爐啟動、停爐、事故發(fā)生時,打開旁路,對除塵器隔離保護);為防止分室清灰對爐膛壓力的影響,采用低過濾風速及在線和離線清灰互換;風機采用電動調節(jié);上述系統(tǒng)剛運行不久,僅從目前的使用效果看,系統(tǒng)運行是穩(wěn)定的。如果尾部風機采用變頻調速,加上數(shù)據(jù)記錄儀的溫度波動記錄,對于廠方的使用和管理將更加方便。

      5 結論

      實際應用表明,LMC除塵器進出口壓差范圍基本穩(wěn)定在1200~1500Pa,幾臺設備在使用期間沒有出現(xiàn)破袋和燒袋現(xiàn)象,運行穩(wěn)定可靠,排放濃度均符合國家排放標準要求;其在礦熱爐高溫煙氣治理應用上的實踐證明,可廣泛應用于其它高溫煙氣的治理。同時,由于該設備的體積小、重量輕,對于老廠改造具有現(xiàn)實意義。

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