袋式除尘器在黑色冶金工业的应用

1第二节袋式除尘器在黑色冶金工业的应用钢铁生产线从原料输入到成品输出，每一生产工序散发大量烟尘、粉尘，平均每吨钢产尘量约75㎏。按2008年我国钢产量5.0亿吨计，全年产尘量3750万吨，是大气环境的一大污染源。一、焦炉除尘1、生产工艺及污染源焦炉由多个炭化室及装煤、推焦、熄焦设备组成。炉顶移动式装煤车从煤塔接受煤料装入炭化室，经高温干馏制成焦炭，同时产生荒煤气。灼热焦炭由推焦机推出，经由拦焦车至熄焦车并送熄焦塔熄焦。荒煤气经上升管、集气管送往煤气净化系统。在炉顶装煤、炉侧拦焦以及熄焦塔熄焦过程中产生烟尘、BaP、BSO、SO2、NOX。H2S和酚等污染物。焦炉污染源有以下特点：（1）焦炉污染物种类多、危害大，其中BaP和BSO是致癌物质；（2）面广而分散，且大部分属不固定、阵发性污染源；（3）烟尘中含有灼热焦粒以及粘性焦油。2、装煤除尘（1）尘源参数装煤烟气中主要污染物有煤尘、荒煤气、焦油、BaP和BSO等，设计排烟量与炭化室高度以及注煤溜嘴型式相关，对套筒型注煤溜嘴可取（30～60）×104Nm3/h。焦炉的粉尘排放量约为1.14～7.55kg/t焦。（2）除尘工艺流程焦炉装煤除尘工艺经历了双集气管及跨越式消烟、车载式湿法洗涤除尘、地面站湿法文氏管除尘、燃烧法地面站干法袋除尘以及非燃烧法地面站干法袋除尘的发展过程。其中，宝钢三期工程成功开发的非燃烧法地面站干法袋除尘技术比较先进实用，在我国现代化大中型焦炉建设中获得广泛应用。图13.2-1为非燃烧法地面站干法袋除尘的工艺流程。图13.2-1非燃烧法地面站干法袋除尘的工艺流程1.高压氨水泵；2.过热孔板；3.高压氨水总管；4.高压氨水支管、阀门；5.低压氨水总管；6.阀门；7.集气管；8.高压氨水喷嘴；9.三通球阀；10；抽烟套筒；11.连接器；12.集尘干管；13.预喷涂料仓；14-除尘器；15.风机；16.消声器；17.排气筒；18.预喷涂料风机2（3）设计要点及新技术1）采用桥管喷射高压氨水抽吸和装煤车球面密封套筒集尘相结合的捕集方式，烟尘捕集率可达93～97%。2）采用碰接式推杆翻板阀，将移动式装煤车捕集的烟尘传送到地面站固定集尘干管。与先期采用的密封胶带提升小车转接方式相比，运行稳定可靠，维修工作量小，使用寿命长。3）采用直接掺混冷风方式，将装煤车捕集烟气中的CO含量稀释到爆炸浓度以下，同时将烟气温度冷却到120℃，防止焦油掛壁粘附。4）采用脉冲袋式除尘器，配消静电滤料，顶部设泄爆阀，入口设导流挡板，分离灼热粗粒煤尘。BaP富集在煤尘表面，一起被滤袋捕集。5）设有滤袋预凃尘装置，用焦粉作为预凃尘料。藉助正压气力输灰装置，将焦粉喷入除尘器入口管内，随气流均匀涂布滤袋表面，形成预涂层。预涂尘作业纳入除尘器清灰控制程序。6）采用风机调速及自控程序，装煤期内全速运行，装煤间隙降速运行并清灰。（4）工程实例年产170～180万吨干全焦的JNX60-2型6m大容积焦炉，设装煤地面站干法袋式除尘系统，工艺流程见图13.2-1，系统主要设计参数及设备选型见表13.2-1。表13.2-1JNX60-2型焦炉装煤除尘系统设计参数及设备选型3、拦焦除尘（1）尘源参数拦焦烟气中主要污染物为焦粉，并含有少量焦油雾及BaP、BSO。烟尘粒径较粗（10～40μm占20.1%，≥40μm占78.5%），堆比重较轻（～0.4t/m3）。对4～7m项目设计参数及设备选型处理气量（m3/h）温度（℃）80000110除尘器选型脉冲袋式除尘器，单排5室，设有预喷涂装置滤料聚酯消静电针刺毡覆膜滤袋规格（mm）数量（条）Φ130×6000420过滤面积（㎡）1025过滤速度（m/min）1.3预喷涂装置罗茨风机正压输送泄爆阀Φ900×5台烟尘排放浓度（mg/Nm3）≤50焦油捕集率（%）≥95设备阻力（Pa）≤1600风机选型1888A/800离心风机风量（m3/h）80000全压（Pa）6000液力耦合器YOTGCD530/1500电机YKK400-4，10Kv-200KW加湿机DSZ-60，30t/h接口翻板阀Φ1212×110台3规格的炭化室，设计排烟量可取（18～32）×104Nm3/h，烟气温度150～200℃。（2）除尘工艺流程焦炉拦焦除尘工艺有热浮力罩捕集湿法喷雾除尘、车载式拦焦熄焦一体式湿法洗涤除尘、车载捕集与地面站干法袋除尘结合等几种方式，当代正规焦炉大多采用后一种方式。拦焦除尘系统收下尘正好用作装煤除尘系统预涂尘料，因此通常将两个系统的地面除尘站合在一起，综合工艺流程见图13.2-2。图13.2-2焦炉装煤、拦焦地面站除尘综合工艺流程（3）设计要点及新技术1)与拦焦车密切配合设计容积式排烟集尘罩，见图13.2-3。通常炉门及导焦栅排烟量占三分之一，熄焦车排烟量占三分之二。2)采用碰接式推杆翻板阀，将移动式拦焦车捕集的烟尘传送到地面站固定集尘干管。3)采用百叶栅火花捕集器，除去灼热粗焦粒；采用管式自然风冷器将烟气温度冷却到120℃以下。也可合设一台蓄热式冷却器，兼带灭火冷却。4)宜选用内滤反吹风袋式除尘器或外滤脉冲袋式除尘器，配用消静电滤料。5)风机调速并全自动控制，以适应间断出焦工艺制度。4图13.2-3拦焦车容积式排烟集尘罩1、拦焦车；2、吸气罩；3、烟道及自动碰接阀门；4、支架；5、熄焦车（4）工程实例年产170～180万吨干全焦的JNX60-2型6m大容积焦炉，设拦焦地面站袋式除尘系统。除尘工艺流程见图13.2-2，系统主要设计参数及设备选型见表13.2-2。表13.2-2JNX60-2型焦炉拦焦除尘系统设计参数及设备选型项目设计参数及设备选型处理气量（m3/h）324000冷却器选型蓄热式冷却灭火器，960㎡冷却温度（℃）200-110袋式除尘器选型型式1型式2脉冲、双排10室反吹风、双排6室滤料覆膜消静电聚酯针刺毡覆膜消静电聚酯机织布滤袋规格（mm）数量（条）Φ130×60001800Φ292×10000576过滤面积（㎡）44005280过滤速度（m/min）1.221.02烟尘排放浓度（mg/Nm3）≤50设备阻力（Pa）≤1600风机选型风量（m3/h）全压（pa）AH-R224DW型双吸双支承3240006000液力耦合器YOTGCD875B/1000（25～97%）电机YKK630-6、10Kv-900KW接口翻板阀Φ2300×109台54、熄焦除尘（1）熄焦工艺传统熄焦工艺采用急水喷淋湿法，现改为惰性气体干法熄焦，是清洁生产、节能减排的一项重要举措。湿法熄焦生成蘑菇状腾空气团，夹带大量焦尘及酚、氰、硫化物，污染大气环境，并转变为水污染。干法熄焦利用逆向流动的氮气作为介质，在熄焦塔内将灼热红焦由1000℃冷却到250℃。同时氮气由180℃加热到850℃，经沉降室粗除尘，进入余热锅炉，产生压力为4.5MPa的蒸汽，用于透平发电。氮气温度降至200℃以下，经旋风二次除尘后，由风机送入熄焦塔循环使用，气料比约为1500m3/t焦。干熄焦工艺流程见图13.2-4。干法熄焦将污染物封闭在环路内，仅在熄焦塔顶部装焦口和下部排焦口产生一定量外泄焦尘，在氮气环路放散口定期排放含有少量N2、CO、H2等成分的置换气体，把尘气污染源减少到最小限度。干法熄焦可回收80%的红焦显热，回收蒸汽量450kg/t焦，并改善焦炭质量，降低高炉焦比2%。图13.2-4干熄焦工艺及余热回收流程图（2）除尘工艺流程可将几台干熄焦炉集中建一个袋式除尘系统，用阀门切换，控制混合烟气温度在120℃以下，按常规除尘工艺流程设计，见图13.2-5。（3）设计要点1)熄焦塔顶装料集尘措施：在装焦孔设环形水封座，确保焦罐台车与装焦孔之间密封；炉顶控制微负压（0～-50Pa）；设活动接口集尘管。2)熄焦塔底卸料集尘措施：卸料口设振动給料机和回转密封阀，连接法兰之间衬垫涂抹液态耐热硅橡胶涂料的石棉垫片；卸料锥部位充氮，防止可燃气体逃逸；接料皮带设密封罩及排气管。3)干熄焦循环风机放散的置换惰性气体控制在8%以内，并接入干熄焦袋式除尘系统，以减少热量损失和防止CO对大气的污染。4)熄焦塔预存室顶部定期定量排放滞积的含CO、H2可燃气体，引至袋式除尘器6稀释排放。图13.2-5干熄焦除尘工艺流程（4）工程实例75t/h干熄焦炉的预存室容积200m3，冷却段容积300m3，循环惰性气体量125000m3/h。与4座75t/h干熄焦炉配套的除尘系统的工艺流程见图13.2-5，系统主要设计参数及设备选型见表13.2-3。表13.2-375t/h×4熄焦炉除尘系统设计参数及设备选型项目设计参数及设备选型处理气量（m3/h）废气温度（℃）除尘器选型滤料材质滤袋规格（mm）袋数（条）过滤面积（㎡）过滤速度（m/min）烟尘排放浓度（mg/Nm3）设备阻力（Pa）240000100负压反吹风，双排8室聚酯缎纹机织圆筒布Φ292×1000057652800.76≤50≤1600风机风量（m3/h）全压（Pa）电机功率（kW）24000049007507二、烧结除尘1、生产工艺和污染源烧结工艺流程包括：配料、混合、烧结、冷却、整粒及其贮运等工序。烧结污染源的特点：(1)粉尘污染遍布各个工部，面广量大，折合每吨烧结矿约为30～50kg；(2)烧结机（包括球团）排放的高温烟气中含有一定量的SO2、NOX等有害气体，粉尘中含有少量Ca、Na、K、Zn等轻金属氧化物；(3)烧结机末端风箱以及冷却机头部排气筒排烟温度可达350～400℃，具有余热回收利用价值。烧结烟尘的治理系统向大型化、集中化发展，按工艺及区域划分，组合成机头、机尾、配料、成品、球团等除尘系统。2、机头除尘（1）尘源参数1）烟气温度：正常80～150℃，最高190～200℃；2）烟气含湿量：8～10%；3）含尘浓度：无底辅料2～4g/Nm3，有底辅料0.5～1g/Nm3；4）粒径分布：≥50μm占26%；50～10μm占41%；≤10μm占33%；5）粉尘堆比重：1.7～1.8g/cm3；6）粉尘比电阻：1010～1011Ω·㎝。(2)除尘工艺烧结机头的主排烟风机是烧结工艺的主体设备，主排烟气除尘不仅是环保要求，更是确保料层燃烧、保护主抽风机的工艺措施；烧结机头烟尘由大密闭罩捕集，目前大多采用静电除尘。随着环保标准的提高和袋滤技术的进步，采用袋式除尘器具有更大的优越性，尤其在脱硫、脱硝、除尘一体化的综合治理项目中。目前已开展多项机头烟气袋式除尘及脱硫、脱硝的试验研究，有的已进入生产性试运行。3、机尾除尘（1）尘源参数机尾粉尘来自烧结机尾部卸料，以及热矿冷却破碎、筛分和贮运设备。尘源参数隨系统集成范围的不同而有较大差异。1）气体温度：80～200℃，含湿量较低；2）含尘浓度：5～15g/Nm3；3）粒径分布：≥50μm占42%；50～10μm占39%；≤10μm占19%；4）粉尘成份：含铁约50%，含CaO约10%，具回收价值；5）粉尘比电阻：106～1012Ω•cm。（2）除尘工艺以往机尾除尘主要采用静电除尘器。在近期新建以及改造工程中，转向采用袋式除尘器。电改袋设计要点如下：1)尽可能利用原有壳体、钢结构、基础和输灰设备，改造设计成为长袋低压脉冲袋式除尘器。2)合理组织本区域高、低温尘气源，控制混合气体温度不超过130℃，优先选用高强型聚酯针刺毡滤料。3)保持原有端进端出气流分布流型，改进整流及导流设计，提高气流分布均匀性，避免对滤袋直接冲刷，降低流体阻力。84)设计选用合理的过滤速度（≤1m/min）和可靠的监控系统，确保除尘器设备阻力不超过1200Pa。5)尽可能利用原有引风机，或对原有风机叶轮稍加改形，节省改造周期和费用。（3）工程实例1）系统概况宝钢股份2#烧结机（450m2）机尾除尘系统包括机头上料、机尾落料、冷却机各部以及皮带转运站除尘。原设计风量86×104m3/h，温度80～140℃，含尘浓度5～15g/Nm3，设计排放浓度100mg/Nm3。选用220m2三电场静电除尘器。2）存在问题○12#烧结机经扩容改造，增产30%，烟尘发生量同步增加，烧结机机尾