高炉煤气干法除尘过滤风速的选择.docx
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高炉煤气干法除尘过滤风速的选择
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
SelectionofVelocityforFilteringofBFGasDryDedusting
GaoLuping
(BSIETIronmakingTechnologySection.Beijing100043)
AbstractDescribestheselectionoffilteringspeedofBFgasdrydedusting,analysesthedifferences
betweenselectionsoffilteringspeedbyChineseandotherpeopleandtheiradvantagesanddisadvantages.
Althoughthe"completedry"dedustinghasbeenreNized,over—lowfilteringspeedhastobeimproved.
Thispaperprobesintotheprincipleforselectionoffilteringandthedirectionofimprovement.
KeywordsBF;gas;drydedusting;filteringspeed
1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
re~rain;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_luping@hotmail.corn;收稿/2009—04—13
?
12?
区别,国外滤速均在0.8~1.1m/min范围,国内
大约是0.3~0.5m/min(均指工况滤速),两者相
差2~3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70—80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2—4m/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2—3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0.8
—
1.1m/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0.1—0.3MPa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380~750m3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1O~l2
万m/h,减少约1/2~1/3,因此生产比较稳定.
生产时全部箱体运行,允许有1—2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600~800m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m318501*********—450120o265O
炉顶压力船&O.18O.1O—O.150.05O.1O.15一O.17O.2一O.25
煤气量万m3,h24.O20.05.610—1223.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ⅡIIlin1.811.080.840.6O.630.68
工况滤速IIl,min1.o4O.860.840.490.4o0.3l
滤布品种Noln~~NomexNomex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7—8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1—2次.玻纤滤袋
寿命正常1年多,超低滤速有时寿命可达2—3
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0.5~
0.6m/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置,可以有效地消除事故
高温;对低温结露也有措施.如果不能有效地解
决事故高温或低温,加上滤布性能又不稳定,过
滤面积只能越做越大,滤速也越来越低,这方面
显示了差距,说明干法除尘技术还有很多工作
要做.
4结语
高炉煤气干法除尘过滤风速是个重要参数,
决定了设计是否合理,生产操作是否正常.本文
结合干法除尘技术的发展浅谈这方面的体会和
看法,现小结如下:
1)当前采用玻纤复合滤料时过滤风速为
0.3—0.5m/min;国外(包括引进技术)采用合成
纤维滤料,滤速为0.8~1.1m/rain,两者相差数
倍之多.主要原因是滤料品种不同所造成的,与
除尘器是反吹风还是脉冲除尘类型无关,实际上
脉冲更利于实现高滤速.其次原因是有无湿法除
尘作为备用,滤速很高时应有湿法除尘备用;国
内则为低滤速,多箱体,以"干一干"备用方式实
现了"全干法"除尘.
2)不论除尘器类型和滤布种类,0.5m/min
的滤速均适合使用.如果是合成纤维滤布,生产
滤速可定在0.6—0.7m/min范围,整体仍以
0.5m/rain为好,有较大的富裕能力;玻纤复合
滤布由于自身脆性和质量好坏差别较大,整体滤
速宜在0.3~0.4m/min范围,工作滤速可为
0.5—0.6m/min.
3)干法除尘技术还有很多工作要做,包括
高温及低温的控制;滤料性能也有提高余地.若
温度控制更加平稳,滤布性能更好,滤速选择将
趋于合理,超低滤速也会得到改进.国内,外滤速
有差别是正常的,体现了有湿法除尘备用和全干
式除尘的区别,但是差距过大则是不正常的.
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- 高炉 煤气 除尘 过滤 风速 选择