高炉煤气干法除尘过滤风速的选择.doc

高炉煤气干法除尘过滤风速的选择工程与技术2009年第1期高炉煤气干法除尘过滤风速的选择高鲁平(北京首钢国际工程技术有限公司炼铁设计室,北京100043),摘要对高炉煤气干法除尘滤速选择进行了论述,分析了国,内外滤速选择的不同,以及各自的优缺点.虽然目前已经实现了全干法除尘,但是过低的滤速也需要改进.探讨了滤速选择的原则和今后改进的方向.关键词高炉煤气干法除尘过滤风速SelectionofVelocityforFilteringofBFGasDryDedustingGaoLuping(BSIETIronmakingTechnologySection.Beijing100043)AbstractDescribestheselectionoffilteringspeedofBFgasdrydedusting,analysesthedifferencesbetweenselectionsoffilteringspeedbyChineseandotherpeopleandtheiradvantagesanddisadvantages.AlthoughthecompletedrydedustinghasbeenreNized,overlowfilteringspeedhastobeimproved.Thispaperprobesintotheprincipleforselectionoffilteringandthedirectionofimprovement.KeywordsBF;gas;drydedusting;filteringspeed1前言高炉煤气干法袋式除尘过滤风速(简称滤速,以下同)是设计和操作的一个重要参数,它决定了干法除尘设备能力是否适当以及生产能否顺利运行.干法除尘的过滤面积和箱体个数都应当由煤气发生量和所选择的过滤风速计算决定,其重要性不言而喻.滤速是过滤强度的一种表示方法,含意是含尘气体流过滤布有效面积的表观速度,单位是rerain;另外一项表示过滤强度的参数是过滤负荷,单位是m/(ITI.h),其含意是单位面积滤布小时通过的含尘气体量.过滤风速和过滤负荷含意是相通的,如果把过滤负荷单位m/(Ill.h)化简为m/h,即过滤风速,是以小时为单位的滤速,和通常定义的以分钟为单位的过滤风速m/min来比相差60倍(分钟)关系.国内,外煤气干法除尘过滤风速选择有很大高鲁平教授级高工;1937年生;从事钢铁冶金项目研究与设计Emailgao_lupinghotmail.corn;收稿/20090413?12?区别,国外滤速均在0.81.1m/min范围,国内大约是0.30.5m/min(均指工况滤速),两者相差23倍之多,过滤面积和箱体数量因此也是数倍关系,使得设备多,占地大,似乎并不先进,但是由此而实现了全干法除尘,则比较适合我国国情;国外始终伴有湿法除尘,以干法除尘为主体,湿法除尘保驾,未能彻底摆脱湿法工艺,因此不是真正意义的全干法除尘.这项技术推广有着十分重要的意义:我国是严重缺水国家,工农业生产用水量大,能耗高,环境污染也严重,这些都是发展过程急需解决的问题,干法除尘则完全符合发展的大方向.20世纪7080年代我国在中,小高炉成功推广干法除尘以来,始终采用的就是全干法除尘,如今又成功地用于大型高炉,并且大幅度提高了余压发电(TRT)出力,不能不说取得了很大成绩.30多年来,从中,小高炉发展到大型高炉并推广普及,滤速确定十分重要,应如何选择仍值得研究,随着发展还有改进与优化的余地.本文结合干法除尘技术的发展对滤速选择2009年第1期工程与技术试行分析,并提出一些看法.2滤速选择的由来与变化煤气除尘采用的低滤速起源于中小高炉.20世纪70年代,煤气干法除尘试验中本打算采用高滤速的脉冲除尘器,一些专业书籍或手册介绍它的滤速可以达到24m/rain,加上装置简单,反吹方式合理,自动化程度高,因此自然作为首选.当时一些炼钢电炉和一座炼钢实验转炉确实采用了脉冲除尘进行高温烟气净化.当时由于滤料品种单一,只有玻璃纤维机织滤布可用,虽然能耐高温,却由于织物脆性较大,在脉冲强力喷吹作用下很容易损坏,寿命只有23个月,效果很不理想.高炉煤气除尘实验因此从脉冲方案转而改用反吹风袋式除尘,这种方式反吹力度适中,针对玻纤滤布选择了比一般烟气净化低一半的滤速进行.试验滤速初定为0.5m/min,这在袋式除尘中已经是很低的数值了.由于滤速低因而运行平稳,反吹次数少,有效的保护了滤袋,实验获得了成功.从此以后凡是玻纤滤布在低滤速下运行则比较稳妥可靠,容易过关.20世纪80年代国外大型高炉煤气袋式除尘实验成功,随后被我国一些高炉引进.采用的也是反吹风袋式除尘,不同之处是滤速要高得多,无论是国外高炉还是引进设备滤速均在0.81.1m/rain范围.滤速高的优点是过滤面积小,箱体数量少,布置紧凑;缺点是操作有些紧张,缺乏余量,必须伴有湿法除尘才行.所谓滤速高也只是环境除尘或烟气净化的中等滤速.由于采用了高强力的耐热合成纤维滤料,又称高温尼龙(芳纶),因此允许频繁反吹,在十多分钟一个循环的反吹频率下,滤袋寿命达到23年,平时不容易损坏,生产十分稳定.20世纪90年代随着条件改善和实际需求,有关单位联合开展了高炉煤气脉冲除尘实验,先后在淮南钢铁厂75m高炉和成都钢铁厂318m.高炉进行了两次实验并取得成功,新工艺显示了很多优点,提高滤速方面则达到了预想目的.318m高炉原是反吹风袋式除尘,7个箱体,采用玻纤机织布,滤速0.5m/min左右,改用脉冲除尘后滤速达到0.8m/min以上,只改造了其中4个箱体就满足了要求,生产十分正常.滤料采用的是高温尼龙针刺毡(商品名称Nomex),是滤速得以提高的主要原因,这项指标已经和国外大体相同.因为还有未改造的3个大布袋箱体备用,所以检修和更换滤袋也没有问题.在随后新建的318m高炉正式配用了5个箱体,而原计划是使用8个箱体.实验高炉使用玻纤大布袋时极易损坏,一年更换数百条之多,改脉冲之后不但滤速提高60%以上,滤袋寿命也多数超过3年,彻底解决了频繁更换滤袋和煤气质量不高问题.由于积累了多年的经验,借鉴了国外先进技术以及脉冲除尘的试验成功,使干法除尘技术逐渐成熟.20世纪90年代后期钢铁工业快速发展,干法除尘也随之推广,大量用于中型高炉,技术也逐渐成熟.2004年脉冲除尘成功用于多座大型高炉之后,干法除尘又一次走向快速发展之路.几年来大型高炉已经开始推广普及,但是滤速却仍然处在很低的水平,并且有越来越低的趋势,这是事先没有估计到的.生产加备用,整体滤速个别的已经低于0.3m/rain,越是大高炉越是如此.原因可能有很多种,但主要还是使用了玻纤滤料所致,反映了人们保生产,求安全的心理,宁可设备能力偏大也要确保生产,万一发生事故,也有足够箱体可用.脉冲除尘推广以来主要采用的还是玻璃纤维复合滤料,这是玻纤研究和生产部门多年来为干法除尘开发的新产品,以玻纤为主体,掺加了少量合成纤维制成的复合纤维针刺毡滤料.纯玻纤滤布缺点多,在添加了少量合成纤维后,性能得到改善,因此这种复合滤料已能用于煤气除尘.这类产品耐热性较好,价格便宜,原料易获得,不足之处是仍然脆性较大,稳定性差,不适于高滤速下工作.滤速如何选择至今仍需要研究,合理的参数利于操作也利于推广.目前反吹风和脉冲除尘两种工艺同时存在,表面上前者滤速高而后者滤速低,实际上只是选用滤料不同的结果.脉冲除尘采用合成纤维滤布后滤速完全可以提高,已经为实践所证实,今后两种滤料会同时并存,滤速选择也将有不同.3对滤速选择的意见以上所谈滤速和选用滤料品种密切相关,不同品种滤料应有相适应的滤速,此外对大,中型高炉除尘还应考虑高温,高压对煤气实际体积的影响.环境除尘或烟气净化一般是负压抽风过滤,.13.工程与技术2009年第1期温度不很高时,体积变化不大;而高炉煤气压力在0.10.3MPa范围,属高压操作,温度又高,因此实际体积和标准状态体积相差较多,称为工况体积.煤气发生量均指标准状态流量,换算成工况状态大约是标准状态的40%80%,体积减少很多.工况体积和标况体积之比称为体积校正系数,可根据温度,压力计算得出.过滤面积就是根据煤气工况流量与选用的工况滤速计算得出的.而工况滤速选择是由经验来确定的.以下结合实例讨论滤速的合理选择,具体实例见表1.1987年我国太钢高炉首次引进干法除尘,当时的高炉容积为1200m,按照日本小仓高炉干法除尘模式设计,箱体直径,滤袋规格尺寸,材质,排列方式完全相同.虽然煤气发生量比小仓少,由于炉顶压力低,工况煤气流量反而较大,因此箱体数量还多一个,设计滤速0.9m/min.投产后由于顶压长期达不到0.1MPa的设计值,因此实际滤速达到了1.0m/min左右,生产较为紧张,经常转湿法运行,大修后增加一个箱体,情况才有所好转.小仓高炉是日本第一座干法除尘实验高炉,顶压0.18MPa情况下滤速1.0m/min以上,导致频繁反吹,日方介绍的情况为5个箱体12min一个循环轮流反吹,每个箱体反吹120s并抖动2次.由于箱体几乎没有单独检修机会,因此留有湿法除尘备用,检修时则整体切换到湿法除尘.成都钢铁厂318m高炉改造前为反吹风玻纤大布袋,滤速0.5m/min;改为脉冲除尘后使用的是合成纤维滤料诺米克斯(Nomex),滤速平均约0.8m/min,生产非常平稳,短时间可达1.2m/min.由此可见只要滤料相同,滤速完全可以提高,脉冲除尘甚至更有优势.国内为380750m3高炉配套的干法除尘设计,有些箱体直径为O3.5m,有意做得与太钢的相同,单箱过滤面积为470m,过滤面积比太钢442m略多一些.由于采用了玻璃纤维复合材料(氟美斯),所以滤速仍然按0.5m/rain选取.450m高炉箱体数量7个,和太钢完全相同,煤气量只有1Ol2万m/h,减少约1/21/3,因此生产比较稳定.生产时全部箱体运行,允许有12个箱体检修.当5个箱体生产时滤速为0.68m/min,也属于正常操作,无需湿法除尘备用.实际上引进1200m高炉干法除尘设备,给中型高炉使用完全适合,满足了全干法的生产要求,滤料是玻纤复合滤料,若采用合成纤维滤料还可用于600800m高炉.表1不同高炉的滤速实例名称单位小仓2号太钢高炉成钢2号中型高炉S厂1号Q厂2号高炉容积m318501200318380450120o265O炉顶压力船&O.18O.1OO.150.05O.1O.15一O.17O.2一O.25煤气量万m3,h24.O20.05.6101223.O5O布袋类型反吹风反吹风脉冲脉冲脉冲脉冲箱体数量个57471014箱体直径中m3.53.53.54.O4.6过滤面积/箱m244244227847060888O总面积m222103094lll23290608Ol2300体积修正系数0.46O.81.O0.80.640.46标况滤速IIlin1.811.080.840.6O.630.68工况滤速IIl,min1.o4O.860.840.490.4o0.3l滤布品种NolnNomexNomex玻纤复合滤料玻纤复合滤料玻纤复合滤料引进时为6个箱国内首座大于备注体,l8万煤气量,最高滤速1.21000m的干法顶压0.1,滤速O.9脉冲除尘高炉首钢S厂1200m高炉是国内第一座超过1000m采用脉冲除尘的高炉,滤速仍按0.5m/min考虑.为慎重起见又增加了2个箱体,共10个箱体,全投入时滤速为0.4m/rain.这?14?里还有一层考虑:紧急时刻可以用半数即5个箱体生产,滤速0.8m/min,若采用合成纤维滤料可以长时间正常生产;玻纤复合滤料短时间可以救急,仍然在合理设计范围之内.2009年第1期工程与技术这座高炉采用了多项新技术,几年来生产情况良好.目前是78个箱体运行,滤速分别为0.58m/min和0.5m/rain,其余备用.当8个箱体生产时(滤速0.5m/rain),有2个箱体备用,备用量25%.首钢Q厂2650m高炉设计时考虑到高炉较大,玻纤复合滤料性能不稳定,质量好坏相差较多,为了确保生产因此整体滤速更低,备用量增加.14个箱体正常运行可用910个其余为备用.按10个箱体运行(滤速0.5m/min),备用4个,备用量40%.现在一些高炉滤速已经降到很低的水平,箱体数量多对生产来说当然没有坏处,作为一项新技术确保生产过关是首要任务.随着推广普及,技术成熟,探寻合理参数也是需要研究的课题,长期采用低滤速,设备能力过大属于大马拉小车,是不太合理的.低滤速好处是能有效延长滤袋寿命,对玻纤滤布显然十分有利.多一个箱体运行,压差降低,增速减慢,反吹周期延长.有的厂将备用箱体完全投入,结果一个班只反吹12次.玻纤滤袋寿命正常1年多,超低滤速有时寿命可达23年,创出长寿命的好经验.中小高炉设计滤速在0.5m/min左右,没有备用箱体;大高炉才出现备用箱体的做法,滤速虽然进一步降低,实际生产时却仍在0.50.6m/min左右,其余箱体备用.有一种观点是:若要生产平稳,延长滤布寿命,倒不如全部箱体投入,超低滤速下运行反而有利.还有一个事实也值得提起:引进的多座干法除尘开始都不成功,经过多年甚至十多年改造才逐渐正常,摆脱了湿法,提高了干法作业率.改造内容很重要的一项就是增加过滤面积,或加箱体或在箱体里增加滤袋,使滤速都降到0.8m/min左右,改善了操作,确保生产过关,由此可见合理选择滤速的重要性.滤速选择还与煤气温度控制好坏有关.完善的温度控制是保护滤袋的重要手段,也影响了滤速选择.目前多数高炉的炉顶喷水设计比较简单,喷水量也不够,而国外则针对干法除尘开发了完善的喷水装