介绍了某滨海不锈钢管厂出铁场除尘的基本技术参数、设备配置及除尘装置的运行现状。针对布袋除尘器▲应用于冶炼烟尘捕集可能遇到的布袋被火花灼伤损坏的现象进行了探查分析,并就如何减轻或消々除火花对布袋寿命的影响提出了参考措施和建议。

近年来,随着国家及地方环保管控的日趋严格,建于滨海地区的不锈钢管厂必须妥〓善收集、处理生产中形成的粉尘、烟气、污水和其他有害物,减少对环境的危害。粉尘和烟气一般为共生且随风散逸,极易污染环境,侵害人身安全。不锈钢管厂通常利用机械◢抽风在发生源头对其实施末端捕集,经风管路送入净化装置〓处理后,通过烟囱向大气排放。目前,不锈钢管厂普↑遍采用布袋除尘器实现粉尘高效捕捉分离,可进一步减少排气含尘浓度,降低排放≡速率,满足国家及地方的环保管控要求。但某滨海不锈钢管厂出铁场除尘系统中出现了少见的布袋灼损现象,本文拟对这一情况进行探查分析,以期为后〇续类似工程提供借鉴→。

1除尘配置

某滨海不锈钢管厂现有5 000 m 3高炉2座,每座高炉设▲置双矩形出铁场(c-1场、c-2场),每个出铁场设置出铁口2个。其中,c-2场为1#2#铁口,c-1场为3#4#铁口。每个出铁场各配置1套除尘系统,每套设计风∏量为1.09×10 6 m 3/h,设备选型风量为1.2×10 6 m 3/h

出铁场●管系布置如图1所示。c-2场与c-1场主干管之间设置连通管及电动阀,异场出铁时闭阀,同场出铁时开阀,各铁口系采用支路设电动阀控制切换。其中,铁口顶吸与侧吸、撇渣器、摆动流槽支路电动阀↙可调节开度,铁口系干管无电动阀〓。设备区为2台布袋除尘器、2台除尘风机、2台消声器和2个排气∑筒并排布置,c-2场、c-1场的干管各接引至1台除尘器ξ 入口。每台除尘器过滤面积为23 000 m 2,滤速≯0.9 m/min,为20个分室、10个灰斗结构,滤袋规格Φ160×7 500,数量6 100条。出铁场捕集烟气在除尘器入口前温度一般在40~80℃间波动,选用PTFE覆膜涤纶针刺毡作为滤袋材料,常时耐温120℃,短时耐温130℃。除尘风机为工♀频电机驱动,无调㊣ 速装置。排气筒上设气体含尘浓度在线检测装置,按《炼铁工业大气污染◇物排放标准》(GB 28663-2012)规定和建设地采用的特殊排放限值要求,排气含尘浓度应不超过15 mg/m 3

2运营反馈

不锈钢管厂环境除尘运营部门反↓馈,高炉出铁11~12/d,次间︼搭接出铁时长20~30 min,其中,同场出铁率为1~2/dc-2场与c-1场之间的连通电动阀为常开状态(铁口系阀组启闭操作并未完全遵循设计指导,为降低管道憋吸风险选择常开)。铁口系阀组不排除有三闭一开情况(2套设备抽〓吸1个铁口系),开铁口时∞段前2~5 min铁口系内Ψ 摆动流槽支路电动阀单独临时关闭以强化铁口、撇渣器抽风,时长30~60 s。除尘风管内积尘少,在变径管、抬升管等局部位置☉有少量颗状尘粒坠底,除尘器捕集、输出的粉尘细腻绵◢滑,局部可见范围内未见颗状尘粒,收尘量约100 t/d(2套出铁场、1套屋顶及炉顶合计)。出铁◥场除尘收集灰如图2所示。除尘器入口前烟气温度通常为60(偶尔90),混冷风电动阀╱动作频次很低,目前∴设定常开15%

1#高炉投产后除尘器布袋出现少量灼损现象,2#高炉投产3个月后定修时发∞现,出铁场除尘器布袋也出现与1#高炉类同的灼损现象。由此推定,是进⌒入的火花附着在滤袋表面造成灼烧穿孔。灼孔出现于袋身长度及袋底任何可能部位,穿孔各异,孔径3~8 mm,且除尘器20个室均有→随机灼损,无显著偏析,靠近风机端灼损率略高。穿孔布袋所属分室是根据排气筒处气体含尘浓度在线检测突∩变值结合清灰』脉冲阀喷吹时序推断。从20159月到20167月,1#高炉、2#高炉相继投产至∑ 今,2座炉的出铁场除尘布袋累计更换近8 000条。其中,1#高炉运行28个月更换4 870条滤袋,2#高炉运行18个月更换3 130条滤袋。目前,所用为PTFE覆膜涤纶Ψ针刺毡滤袋,近似于在5~6年间完成1次全部滤袋的更新。新滤袋、旧/损滤袋见图3~4

3场内观察

经场内观察发现:出铁场内产生铁☆花的主要位置为铁口︽和摆动流槽(如图5),成因是铁流喷射、抛坠中碎裂脱出铁素或渣皮颗粒。而撇渣器处虽液面相对稳定,但亦会迸ζ发矮小铁花(或受铁水性质或沟衬材质影响所致)。在出铁各时段不同抽∏风情况下,铁花吸引〖情况如表2所示。

4过程原因分¤析

灼损除尘器布袋的火花除来自上述铁花外,还有一部分是炽热稻壳,但此两者并非全数成为火花,否则滤袋▲必是千疮百孔,除尘器也将不能使用。粒径2.5~3.3 mm铁丸的自由悬◣浮速度(指气流自下而上,且铁丸在某平面微幅上下摆动时的流速)24.8~27.4 m/s,低于此流速铁丸Ψ将坠底。由此,除尘立管设计风速≯21 m/s,不足以↓顶升铁花,况且↓横管内流速与自由悬浮速度成90°相交,不能裹挟铁花前进(铁花与ω粉尘不同,后者按μm计,具有某水平速度的气体通过粘滞力能克服乃至忽略重力影响带动粉尘)。进入除尘吸风罩的铁花【主要是粘附在罩体口部或沉降在其后一段长度的管底。除尘器进风主流道风速12~13 m/s,分风支流道风速9~10 m/s,灰斗横截面(最大处)风速0.8 m/s,这些数据表明可能成为火花的铁花在接触滤袋」之前有多次沉降机会。且滤袋灼孔大小表明火花直径至少3~8 mm,而相同尺寸铁花的自由◤悬浮速度处于更高水平,从理论上讲,其接触滤袋的难度也更大,但不能完全排除铁花接触滤袋的可能。

车间内炉前作业会使用碳化稻壳作为液流▆覆面保温材料。该材料是将稻壳加热至↑临近其燃点经不完全燃烧后制得,其主要成分是碳和硅。碳化稻壳颗粒长7~12 mm、宽3~4 mm,具有质量轻ω、导热性低等特点。覆面稻壳中靠近液流⌒的部分会被加热到ㄨ炽热状态,若其因操作或喷」溅而扬起,除尘抽风会将其裹挟(谷物粉尘风动速度为10~12 m/s,碳化稻壳更低于此流速),随风流动。在此过程中□ ,稻壳与空气中的氧反应燃烧,逐渐灰化∑ 并保有一定温度,在接触滤袋前如未燃毕,则可能对布袋造成灼伤。

在有限范围内观察的除尘器收集灰中,未能发现颗◆状尘粒。但滤袋⊙上有灼孔分布的事实说明,仍有微量铁花或稻壳◎突破前述阻碍因素最终附着于滤袋,灼损滤袋。

5运营实□绩与预期效果

在生产过程中,运营部门已采取如下措施:1)在铁口竖向侧吸罩的下半口部蒙设孔径为1 cm×5 cm的多孔板或在¤水平距罩口10 cm处架设1块浮空挡①板(蒙板或挡板平均2周清除1次粘附物);2)在距除尘器入口最近的弯管内设少量挡板,可起到一定的阻火花效果。

经实卐地踏勘与讨论分析,提出以下措施:1)将除々尘末端(即除尘吸风罩或壁面抽风口)进风面积扩◣大,在不影响烟尘捕集前提下减小气流速度,降低铁花吸入率。铁口侧吸在施工安装中为拓展炉体水冷管█检修间隙实际上已经改小,摆动流槽和撇渣器则受制于平台板梁及安∴装空间,无法改动。2)在除尘末端加挡板。罩口流速相对较低,阻挡效果更明▼显,且阻损增加也更小,但由〖于点位多(24)、施工繁琐,且直【面热辐射,挡板易变形、寿命短、重设工√作量大,可操作性较低。3)在出铁场平台下支干管(见图6)和顶吸支管内长←直区段加挡板。该措施操作的点位较少,加设⌒ 挡板后虽然其内的流速会有所提高,但比总干管低,且不承受热辐射,挡板寿命较长,可操作】性较高。4)在除尘器入口前方圆变径☆管内加挡板(见图7)。此处流速呈№降低趋势,具有与第2条类似优点且不受热辐射,挡板寿命与第3条相当,可操作性较高。5)在除尘器灰斗内加挡板或优化原均布板。作为接触滤ω袋前的最后流径,在灰↓斗内切挡板可显而易见地增强此处的颗粒碰撞阻〗滞功能,但2×10个灰斗的施工量较大,可操作性一般。6)在除尘器入口前设火花捕集器。火花捕集器主要有重力沉降√、旋流脱离2种形式:前者断面流速需要控制在3 m/s以下,装置ω 筒体直径约11~12 m,现♀场无此安装空间。后者与管道等径】同轴的筒状装置(见图8),主要利用筒内放射状排布的倾斜导流叶片,使颗粒具有较高径向运动趋势,并受轴向气流推挤沿筒壁贴附滑动至出口端集★尘环,气体从出口中心流出,颗粒则落入集尘环底部灰斗。该装置长度较适中,有追加应用于此的可能,但需要设置与之配※套的支架、平台和运灰通道。7)采用耐灼烧滤袋】。耐灼烧与耐热气∮流不同,前者应对偶发情况,后者应对常时情况。作为耗材的滤袋要耐灼烧,材质选择面临诸多问题,且会造成额外的」运行费用。

综上所述,在风机能力允许范围内,分步采取◤第345项措施。若效果不显著或未达运营预期,宜取消这3项措施并在除尘器入口前串接旋流式火花捕集器。

6结语

纵观近十年来投运的若干套出铁△场除尘系统,其运行情况表明布袋除尘器在该类应用中◥技术成熟、效果稳定,通过设备结构优化和采用新材料可满足愈趋严格的环保◣管控要求。在出铁场除尘工程实例中,鲜有出现布袋被火花明显灼损的现象,烟气温度适中△,宜于采用经济性较高的涤纶滤⊙料。在生产过程中,铁花是否会转为火花,受原料理化性质、冶炼工艺制度、炉前特殊操〖作、抽风末端配置、管系□ 敷设路由←、设备能力结构等多〒方面影响,具有不确定性。故出铁场除尘系统中是否设置前级处理装置,难于一概而论,两种设计模式各自占有一定比例。本文论及的工程实例【出现了较明显的布袋灼损现象,故采取增补预处理措施消减火花,有助于进一步延长除尘器整体寿命,提高系统运行经济性,也为该不锈钢管厂的后期♀扩建工程提供了设计经验。