袋式除尘技术在冶金行业的应用分析

2020-12-09杨钗

世界有色金属 2020年18期

关键词：滤料除尘器冶金

杨钗

（中钢石家庄工程设计研究院有限公司，河北石家庄 050000）

当前阶段，袋式除尘技术广泛运用于冶金行业中，在冶金生产的各个部门均拥有非常成熟的技术，能够高效稳定地实现除尘的目的。

不仅如此，袋式除尘技术还可以实现资源回收再利用的目的，成功减少生产成本，最大限度的节省资源，因此，在冶金行业中的除尘设备所占的比例非常高。

1 袋式除尘技术及设备的工作原理简述

1.1 脉冲袋式除尘器的工作原理

脉冲袋式除尘器具有较高的除尘效果，运行非常稳定而且维修简便，主结构具有耐久性，是一种具有较长的使用时间的除尘工具，在冶金行业中得以广泛运用。通常冶金厂里的烟尘浓度很高，尤其是某些生产设备排放的气体含尘量高达1000g/m3，利用脉冲袋式除尘器能够实现排入大气的气体含尘量不大于10mg/m3的排放标准。在设备正常运行的过程中，含有灰尘的气体流入除尘器内会由于容器体积的增大而迅速膨胀，按照力学原理，质量较重的灰尘会快速沉降于灰斗底部，而大多数较轻质量的灰尘就会随着除尘器旋转形成的气流快速上升并流入除尘袋，通过滤袋过滤之后，大部分灰尘颗粒就会沉积于滤袋外表面，而极少量残余的灰尘会随气体通过过滤，从排风口排放于大气中，实现最终的除尘效果，这就是脉冲袋式除尘器实现除尘效果的原理。随着工作时长的增加，滤袋上附着的灰量增加，除尘器受到阻力逐渐加大，当阻力值达到设定的数值后，控制系统发出清灰信号，首先关闭阀门切断含尘气流，之后控制脉冲电磁阀门发出清灰指令，这时的脉冲阀门打开将有一定压力的压缩空气或氮气反向吹向脉冲袋，将吸附于滤袋中的粉尘抖落，从而降低气体通过阻力并清除了灰尘，这个清灰过程的速度较快且时间较为短暂，鉴于此，其对那些含尘浓度很高的气体还可以发挥良好的清理效果。

1.2 反吹风布袋除尘器的工作原理分析

反吹风布袋除尘器对比脉冲袋式除尘器，其功能相对较弱，但价格更有优势一些，反吹风布袋除尘器比较适合应用在大型的冶金企业中，脉冲袋式除尘器更适用于一般规模的冶金厂。反吹风布袋除尘器要实现最佳的除尘效果，主要是因靠反吹风机和清灰控制系统完成的，具体的过程通常是含尘气体进入除尘器之后，在气流运动之下互相碰撞，较大的颗粒会优先进入灰斗中，其他较轻的灰尘进入除尘器的过滤室，灰尘颗粒较小的就会被阻隔在滤袋上面，而干净的气体在通过滤袋之后，被排放到空气中。在除尘的过程中，其表现的技术特点是排气和反吹气流均是由气缸阀这个阀门进行完成的，对于除尘滤袋的更换势必要在机器的外部进行，滤袋出现破损等问题时，维修工作非常方便；而反向风在一定程度方面就是利用了风的反弹性与惯性顺利完成的，在气缸阀关闭之后风在吹进来就会形成反弹的力量，将吸附于滤袋表面的灰尘抖落。

2 袋式除尘器的滤料

袋式除尘器，即利用袋的形式实现除尘的目的，因此，滤袋是袋式除尘器必不可少的核心部分，滤袋的各种性能参数直接决定着除尘的场所和使用效果，滤袋材料的选择至关重要。

在滤料的选择过程中，通常应该注重分级过滤效率、透气程度、耐温及耐酸、断裂强度进行充分考虑，唯有选择各种性能指标均满足要求的材料，才可保障除尘效果。通常滤料纤维还分为天然纤维与化学纤维两部分。天然纤维一般用在早期，可由于天然纤维在耐酸碱性方面存在不足，因此，除尘性能约束性很大。近年来，合成纤维获得了广泛的应用，其强度和耐高温均要强于天然纤维。

在具体的应用中，还应该结合生产工艺和环境合理选择纤维材料，通常是在特定的生产环境中可以顺利发挥除尘效果。因为冶金行业的生产工艺较为特殊，因此，对袋式除尘器之中的滤料要求较高，势必要具备较高的强度，可以耐磨、抗褶皱、抗拉，这是由冶金行业的生产特点决定的。在应用中不容易出现变形，成本较低，使用年限长，进而保障其发挥较好的除尘功能。而在高炉富氧喷煤的工艺中，煤粉收集用至的袋式除尘器，对滤袋材料还有防静电的要求。

3 袋式除尘技术在冶金工业的实际应用

3.1 冶炼炉炉顶除尘技术的应用

冶炼厂冶炼炉使用的原料，是通过烧结、干燥等工艺处理后转运过来的，在具体的运输过程中，少部分会解散成为粉状。一是进炉原料采用皮带运输机进行卸、受料的过程中，因为物料的降低和物料携带气流冲进受料点，产生局部的增压产生的粉尘，其增加程度伴随落料的高度、溜槽和水平面之间接触的角度增加而不断增大。二是在整体的运输中，因为皮带托辊导致的跳动和物料和空气的相对运行而产生的粉尘，且在运输粉尘状物料的过程中将会更为严重。因为以上物料及工况等各种原因，导致车间内部粉尘遍布，对生产操作造成了十分严重的影响。结合国外对钢铁工业排放灰尘量的研究分析，物料运输扬尘在其中占比为30.9%，炼钢在其中占据25.3%，炼焦占比16.7%，烧结占比12.9%，其他占比为14.2%。

整体除尘系统中采用了气箱脉冲布袋除尘器，其滤料根据粉尘性质采用涤纶针刺毡，滤袋之间的内部气体向上进行流动的“袋内速度”小于400m/分钟，滤袋底部平面较低的袋内速度比粉尘颗粒与凝集成的尘块末端沉降速度要小，为对其落入灰斗提供可靠保障，进而降低对滤袋造成的磨损。此除尘系统的除尘效滤高达百分之99.9%，对于矿粉的回收利用效果极为显著。

3.2 烧结除尘技术的应用

烧结工艺生产的配料、混料、烧结、冷却和贮运等工序中，均有粉尘污染出现，涉及面非常广，折合每吨烧结矿大约形成30kg到50kg的粉尘。烧结机（包含球团）排放的高温烟气中含有二氧化硫、一氧化氮等有害的气体，粉尘中包含少量的钾、锌、钠、钙等金属元素，烧结机头烟尘通过大密闭罩搜集，当前大部分用于静电除尘。但是伴随环境保护标准《钢铁工业大气污染物超低排放标准》(DBl3/2169—2018)的不断提升与滤袋技术的日益进步，利用袋式除尘器的优势更为显著，特别是在脱硫、除尘、脱硝一体化的综合治理项目中。例如：宝钢股份495平方米烧结机“增加设置干法脱硫设施改造项目”，就是利用低压回转脉冲袋式除尘器，在入口粉尘浓度高达数百g/Nm3的条件下，通过末端袋式除尘器处理之后，实际测量的出口粉尘排放浓度小于等于12mg/Nm3。

3.3 转炉二次除尘技术的应用

转炉在进行铁水、加废钢、出钢、排渣、转炉吹炼等过程中形成大量的二次烟气。二次烟气分布于炉体周边，特点就是分散、动态、不同步、和工艺操作关联密切，搜集工作的难度非常大。二次烟尘量大约为0.35kg/t～0.4kg/t钢，如，攀成钢公司的八十吨转炉，烟尘的主要成分为氧化亚铁、铁、氧，大约在其中占据40%～60%；其中含有石墨粉，粉径分布：其中小于等于10μm的占57%，10μm～20μm的占30%，大约等于20μm的占12%。在捕集烟气的过程中利用转炉操作平台以上的炉体周边进行全封闭，并在炉前设置对开式的防烟门与门形排烟罩，上面沿着悬挂棒形活动帘，捕集含铁烟尘。在炉后操作平台下面设置挡烟导流罩，并将出钢排出烟尘导向炉后排烟罩。若是烟气中含尘浓度低，粒径细小，此项目采取负压反吹袋式除尘器，脉冲清灰方式，如果结构紧凑，将会具有更好的清灰效果，其具体应用效果非常显著，排放的烟气含尘浓度小于等于10mg/Nm3。

4 袋式除尘技术的未来发展趋势

我国当前出现了众多袋式除尘器专业的生产厂家，在深入探究袋式除尘器的机理、清灰技术、滤料及滤袋等方面均获得良好效果，不过，我国的袋式除尘器技术，特别是设计技术对比西方等发达国家的水平依旧较为落后。袋式除尘器的设计属于非常繁杂且系统的过程，在具体的工程实践中，经常会出现各式各样的问题。在进行袋式除尘器的设计过程中，需要全面考虑各类因素如：安装场地，风量的处理、烟气的温度及粉尘的浓度、湿度等，这些因素直接影响着整体设备和滤袋的选择。伴随我国环保标准的逐渐严格，越来越多的行业内人士将其认定为治理烟气至关重要的主导型产品。同时，表面覆膜技术与高性能滤料的深入探究分析会有效提升除尘性能，有效拓展袋式除尘技术的应用范围，配置耐高温、防腐蚀滤料的袋式除尘器是除尘设备未来的重要发展趋势。