LMC低压长袋除尘器在矿热炉烟气治理中的应用

2015-01-16田源

中国环保产业 2015年7期

田源

（合肥水泥研究设计院，合肥 230051）

1 前言

LMC低压长袋分箱脉冲袋除尘器是国内某水泥研究设计院根据立窑烟气特点开发研制的袋除尘器，这种除尘器体积小、重量轻、价格低、安装周期短、除尘效率高，成功解决了部分水泥厂的立窑消烟除尘问题。为了发挥其本身的技术特点，针对高温烟气和粉尘性质，对其相关配置进行了进一步改善后成功应用于电石炉、硅铁炉等矿热炉和全密闭电石炉尾气与煤粉混烧炉的烟气处理，不仅节省了设备投资，而且具有不少相对于其它类型袋除尘器的优点和特点。

2 矿热炉烟气的特点

电石和硅铁都是通过电炉冶炼生产的，属于矿热炉产品。矿热炉从炉型上来说分为开放式炉、半密闭电石炉和全密闭炉三种。炉型不同，其烟气性质也完全不同。开放式矿热炉烟气量大，烟温低，一般不超过200℃；半密闭矿热炉烟温较高，一般达到400℃以上，烟气量大幅降低；全密闭矿热炉烟温最高，高达600℃～1000℃，但烟气量很小。除与炉型有关外，不同的地区、工艺流程、操作手段、原材料都会对矿热炉的烟气特征产生影响。一般来说，电石炉和硅铁炉的烟气特征及粉尘性质如表1～表6所示。

表1 不同炉型电石炉的烟气工艺参数

表2 电石炉烟气中粉尘的化学成分

表3 电石炉烟气中粉尘的粒径分布

表4 半封闭式硅铁电炉烟气参数

表5 硅铁（75%）炉烟气中粉尘的化学成分

表6 硅铁炉炉烟气中粉尘的粒径分布

从表1～表6中的参数可以看出，矿热炉烟气温度高、风量大、成分复杂，同时粉尘的性质比较特殊，粉尘颗粒细，比表面积大，比重小，同时还具有一定的黏性，清灰难，粉尘中含有较多的焦炭粉尘，腐蚀性比较强。

3 矿热炉用LMC袋除尘器的特点

由于出炉烟气温度高于LMC袋除尘器和滤袋的使用温度，高温烟气需经过强制风冷器降温后进入除尘器；如果能降至130℃以下，则可采用普通滤料。虽然滤袋成本降低了，但由于烟气温度与环境温度差梯度较小时，冷却系数降低，无形中大大增大了冷却面积，增加了设备投资，而且温度变动范围缩小后，对滤袋的保护难度增大；所以，经综合考虑，将进入除尘器的温度控制在250℃以下，采用高温滤料是最佳的方案。

矿热炉LMC袋除尘器的特点有：

（1）采用下进气结构，并在灰斗内设置阻流板，避免了烟气对滤袋的直接冲刷以及可能进入的火星对滤袋的伤害；

（2）由于矿热炉烟气含尘浓度不高，而且粉尘比重小，综合各厂家的工艺布置，采用锥形灰斗，并增设双层阀及储灰小仓控制，防止了灰斗漏风增加收尘器的负荷，而且避免了粉尘在灰斗内的二次扬尘；同时，灰斗增设了震动器以辅助卸灰；

（3）采用低压脉冲喷吹清灰，脉冲气流喷射时，瞬间空气由于文丘里管诱导作用而抽吸周围流速高于本身数倍的二次气流冲入滤袋，引起滤袋表面的粉尘层的拉伸、压缩、剪切，使粉尘层破裂，对于长达6m的滤袋清灰效果明显；同时压缩空气耗量少，清灰能耗低，对不耐折的以玻纤为基布的复合高温毡损伤小，延长了滤袋寿命；

（4）采用分室停风清灰，将气缸置于设备外侧，避免了高温烟气的直接接触，且便于气缸的检修；由于粉尘颗粒细、比重小，分室停风清灰相对于在线清灰有效避免了粉尘再吸附严重的现象；

（5）花板采用特殊布置，结构紧凑；比钢耗小，仅为15kg/m2左右；设备占地面积小，一次性投资费用低；设备采用箱体结构，热膨胀应力可通过框架支撑结构补偿；

（6）由于顶盖取消铰链式连接，采用上揭式顶盖，避免了高温氧化造成铰链脱落的情况；所有密封件均采用耐高温材料；

（7）控制系统利用数据记录仪对入口烟气温度进行实时记录，同时采用模块对温度进行监控，低温报警和高温自动掺冷风，超高温风机实现自动直排；有利于总结整个工艺系统的温度控制；防止温度波动对系统和滤袋寿命的影响；可随时查询历史记录，方便厂方的使用管理；控制参数易于调节，通过液晶屏提供系统参数实时监控；

（8）根据粉尘性质选用不同高温滤料。

LMC设备的基本结构如图1。

图1 LMC设备的基本结构示意

4 LMC袋除尘器在矿热炉烟气治理上的应用

4.1 在电石炉上的应用

贵州红果某电石厂10,000kVA新建电石炉，考虑到投资和炉罩、炉口除尘温度不同，分别采用了两套系统，具体工艺见图2。炉罩系统LMC84-8设备参数见表7；炉口卸料系统LMC84-3设备参数见表8。

图2 工艺流程图

表7 炉罩系统LMC84-8设备参数

表8 炉口卸料系统LMC84-3设备参数

根据电石粉尘的性质，对于高温电石烟气，采用由耐酸性强的玻璃纤维与耐酸碱等化学性能最好的莱顿纤维（美塔斯）混合制成的，并由耐酸配方予以处理而制成的玻纤复合毡；而对于温度不高的炉口卸料烟气，相当于集中收尘，采用普通滤料，但增设保护措施，即可实现烟尘的捕集。

整套系统自从2010年11月运行以来，不仅实现了达标排放，而且运行状况一直稳定；取得了良好的经济效益和社会效益。

4.2 在硅铁炉上的应用

宁夏中宁县某冶炼厂两台6300kVA硅铁炉考虑到硅粉收集的需要，在系统中增加了硅粉分离器，同时，作为火花捕集器使用。具体工艺如图3。除尘系统LMC84-6的设备参数见表9。

图3 工艺流程图

表9 除尘系统LMC84-6设备参数

此套系统中，LMC除尘器是当作硅粉收集装置来使用的，根据硅粉的性质，采用了FMS9806复合毡，其由玻璃纤维与P84纤维混合实行双面针刺工艺并选用适合的后处理工艺，最终成型；由于P84纤维本身具有的特殊性，其纤维表面呈叶子型断面结构，对粉尘的捕捉能力较强，粉尘大多被集中到毡的表面，很难渗透到毡的内部，易清灰，运行阻力小。由于进入除尘器的粉尘浓度已大大降低，过滤风速最高可以达到1.2m/min；这两套系统自2011年10月运行以来，粉尘排放浓度稳定在30mg/m3左右，且收集的硅粉纯度超过90%。根据厂家测算，设备投运2年即可收回投资，同时，工人的操作环境也得到了极大改观，尤其是加卸料时烟雾弥漫的现象得到了明显的改观。

4.3 在煤气混烧锅炉上的使用

河北张家口某电石厂25,000kVA全密闭电石炉烟气，由于含有大量的煤气和焦油气体，且温度高达800℃左右，为防止焦油析出和煤气排放，采用了3000kW锅炉发电，完全燃烧煤气和焦油气体。由于炉膛压力经常达不到发电要求，故锅炉内常需喷入煤粉。具体工艺如图4。除尘系统LMC84-6的设备参数见表10。

图4 工艺流程图

表10 除尘系统LMC84-6设备参数

为避免锅炉异常情况的出现，保留原有的排烟系统，实现两套系统的切换；由于烟气的含湿量为4%、含硫量4～8mg/Nm3，滤袋采用玻纤为基布，PPS作为面层和PTFE渗透式覆膜的复合毡，同时采用了温度模块控制，有效避免了低温结露及滤袋腐蚀，高温时自动掺冷风和超高温（250℃）切换功能（尤其是锅炉启动、停炉、事故发生时，打开旁路，对除尘器隔离保护）；为防止分室清灰对炉膛压力的影响，采用低过滤风速及在线和离线清灰互换；风机采用电动调节；上述系统刚运行不久，仅从目前的使用效果看，系统运行是稳定的。如果尾部风机采用变频调速，加上数据记录仪的温度波动记录，对于厂方的使用和管理将更加方便。