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【科塵】除塵濾袋在鋼鐵聯合企業的應用探討

人氣:2337 發表時間:2019-08-25 【

  國家提出PM2.5控制要求和制定了新的污染物排標準后,作為大型鋼鐵聯合企業,積極的開始圍繞控制標準進行研究,最終試驗認為要想真正從源頭控制顆粒物的排放總量和排放濃度,鋼鐵行業各工序必須大力推廣PTFE覆膜濾料,才能將排放濃度控制到10mg/m3以下,使除塵濾袋的壽命達到3年以上,才能有效減排PM2.5.


  1.前言


  隨著近幾年國家逐步明確提出PM2.5控制標準的要求,京津冀周邊區域為響應國家新的《環境空氣質量標準》,對鋼鐵企業控制細顆粒物污染提出了具體要求。從2015年1月1日起,國家制定的鋼鐵行業各生產工序新的排放標準和特別排放限值開始執行,其中氣體污染物的排放濃度降低到了10mg/m3~20mg/m3。在完善環保設施、提升除塵設施捕集能力的基礎上,各企業大量使用的普通布袋除塵器濾料已經無法滿足排放要求。根據鋼鐵各工序除塵工況的風機配置,將普通濾料更換為覆膜濾料能夠進一步降低污染物排放濃度,達到排放標準要求。


  常用的覆膜濾料是用PTFE微孔薄膜熱熔到普通的濾料表面,形成表面過濾層。實驗數據表明,采用覆膜濾料后對原濾料有顯著的保護作用,長期使用,系統阻力可下降50%左右,使用壽命可達3年以上,排放濃度能夠穩定控制在10mg/m3以下,對PM2.5基本實現趨零排放控制。


  2.除塵濾料的發展


  袋式除塵從20世紀50年代進入我國市場,在沒有國產專用除塵濾料的情況下,最先使用的是毛呢氈、棉素布等民用織物。1970年,我國研制出了國產濾料第一個品牌———208工業滌綸絨布;1978年研制成功了三維針刺氈濾料以適應高能脈沖清灰袋式除塵器的需要,從而使除塵濾料結構從二維突破到三維,表現出了高效低阻的優越性;1985年研制成功了729圓筒形緞紋機織濾料以適應反吹風袋式除塵器的需求,進而研發出了MP922高強抗靜電濾料;20世紀90年代研制成功高密面層針刺氈;1994年研制成功PTFE覆膜濾料,實現了除塵濾料的過濾機理從體過濾向面過濾的轉化,尤其對于黏性超細粉塵,過濾效率呈現數量級提高,運行阻力低且穩定。


  21世紀以來,隨著袋式除塵器進入電站鍋爐和垃圾焚燒爐等新領域,捕集的煙氣具有高溫、高濃度、高濕、強腐蝕和多變的特點,過濾功能也從去除顆粒物擴展到細顆粒物脫除、有害氣體凈化處理等范圍,因此對除塵濾料的功能、品種和質量提出了更高的要求。人們對濾料制作工藝逐漸重視,并在實踐過程中對其進行完善,在一定程度上對濾料的化學與物理性質進行了改善,提高了濾料的使用效率,延長了濾料的使用時間。隨著納米環保技術的發展逐漸加快,濾料的制作中也逐漸融入納米技術,通過納米催化劑氣流成網的技術來分解有害、廢棄的氣體。


  當然,與國外發達國家相比,我國除塵濾料行業仍存在很多不足,如總體裝備水平不高、產品良莠不齊、重復建設低檔次生產線、高溫化纖原料依賴進口、后處理工藝環節薄弱等,但在國家大力推動PM2.5控制的大好時機下,袋式除塵作為大氣污染治理的重要手段必將能夠高速發展。


  3.適合鋼鐵爐窯的主要除塵濾料


  在眾多濾料中,適合鋼鐵爐窯使用的除塵濾料分為常溫濾料和高溫濾料。其中,常溫濾料主要有滌綸(聚酯)針刺氈、亞克力(均聚丙烯腈)針刺過濾氈,高溫濾料主要有美塔斯(METAMAX)針刺氈(NOMEX、CONEX)、P84(聚酰亞胺)針刺氈、玻纖針刺氈等。


  3.1滌綸針刺氈濾料。該濾料是采取滌綸短纖為原料的機織濾布,具有強力高、伸長率小、耐強酸弱堿等特點,使用壽命一般是玻璃纖維織物的4倍~6倍,有良好的透氣性,集塵率高,容易清灰,除塵效率可超過98.99%。該濾料在鋼鐵爐窯環境除塵器常溫煙氣捕集中最常使用。


  3.2亞克力針刺氈濾料。該濾料是一種合成纖維濾料,具有很好的耐水解性能,適用于連續運行溫度為125℃~140℃的工況。該濾料對有機溶劑、氧化劑、無機酸和有機酸具有良好的抵抗力,耐水解性能很好,但耐堿性能一般,在鋼鐵爐窯中非堿性環境和含水率高、易產生油霧污染的環境可以使用。


  3.3美塔斯針刺氈濾料。該濾料采用諾梅克斯纖維針刺而成,具有優異的耐溫性,可在204℃的溫度下連續操作;具有良好的耐化學性,低濃度的酸堿和大多數碳氫化合物對它不會造成影響,即使遇到少量的氟化物也不會出現明顯腐蝕;具有突出的高溫穩定性,在250℃的溫度下熱收縮率小于1%;具有極佳的防火性,400℃時才開始分解和碳化,極限氧指數為30點,不自燃也不助燃。該濾料廣泛應用于各種高溫煙氣過濾場合。


  3.4P84針刺氈濾料。該濾料是一種阻燃的、耐溫穩定的纖維濾料,最高可耐溫260℃。該濾料主要用于高爐煤氣干法除塵。


  3.5玻纖針刺氈濾料。該濾料是由玻璃纖維單絲無序交錯穿插而成,呈無定向三維微孔結構,空隙小,空隙律大,具有良好的吸音、減震、耐腐蝕、絕緣、耐高溫、阻燃的性能。該濾料孔隙率高,氣體過濾阻力小,過濾風速大,除塵效率高,同時具有耐彎折、耐磨、尺寸穩定的優點,用于鋼鐵爐窯高溫煙氣捕集。


  3.6PTFE濾料。該濾料具有不粘性、耐熱性(240℃~260℃之間可連續使用)、滑動性(較低的摩擦系數)、抗濕性(表面不沾水和油質)、耐磨損性、耐腐蝕性,主要用于在各種除塵濾料表面覆膜,增加除塵布袋的過濾精度和環境適應性。


  目前,鋼鐵行業主要使用的除塵布袋濾料是上述濾料的前5個品種,分別用于常溫環境除塵、二次捕集除塵和高溫煙氣除塵等。


  4.不同工序環節的濾料選擇


  鋼鐵企業不同工序存在著不同的工況,所以在濾料的選擇上也存在差異。


  4.1煉焦。煉焦煙氣溫度在90℃左右,瞬時溫度可以達到130℃,煙氣中含硫且水分較少。根據各工藝部位的不同,對濾袋性能要求也不同。如攔焦除塵要求防靜電、阻燃,焦臺和干熄焦除塵要求防靜電,篩焦除塵要求防水、防油、防靜電。經多年使用證明,采用PTFE覆膜滌綸針刺氈做濾袋,在性能上可以滿足煙氣捕集要求,同時顆粒物排放濃度基本控制在10mg/m3~20mg/m3,能夠滿足新的排放標準和特別排放限值。


  4.2燒結。燒結機機頭煙氣一般會在電除塵后配有干法、半干法和濕法脫硫系統,其中半干法脫硫系統后需要配置袋式除塵,根據脫硫后燒結機頭煙氣溫度(90℃左右)和成分(少量SO2、NOX、塵)選用PTFE覆膜滌綸針刺氈做濾袋的袋式除塵即可有效保證按標準排放。


  燒結機機尾、熔劑、配料、整粒除塵目前使用電除塵進行煙氣捕集,為了滿足特別排放限值20mg/m3的要求,可將電除塵改為布袋除塵,根據燒結燃料使用的布袋除塵排放濃度分析,采用PTFE覆膜滌綸針刺氈做濾袋,排放濃度可以保持在10mg/m3左右。


  4.3高爐煉鐵。根據高爐煙氣的特性,所有高爐煙氣環境除塵都采用防水、防油的PTFE覆膜滌綸針刺氈做濾袋,顆粒物排放濃度基本能夠控制在10mg/m3以內,能夠滿足國家最新大氣污染物特別排放限值要求;高爐煤氣主要成分為CO、CO2、N2、H2、CH4,其中可燃成分CO占25%左右,目前采用干法除塵對其進行凈化,因其連續運行煙氣溫度達到200℃以上,必須選用耐高溫的玻璃纖維或P84(聚酰亞胺)作為濾料,但經過實際使用,玻璃纖維濾料易斷裂、壽命短,無法長時間保證過濾精度,而采用PTFE覆膜P84(奧地利進口)針刺濾料,在正常情況下使用壽命可達3年,顆粒物排放濃度穩定控制在3mg/m3左右,完全能夠滿足生產的需要。


  4.4電爐。目前電爐除塵采取四孔、狗窩加屋頂罩的三級捕集方式,合理的將高溫煙氣和常溫煙氣進行混合,有效降低了除塵器入口煙氣溫度。但考慮突發情況,煙氣溫度瞬時可能達到200℃以上,因此選用PTFE覆膜美塔斯濾料既能降低運行成本,又能有效捕集煙氣、高效過濾,保證顆粒物排放濃度控制在10mg/m3以下。當然,在現場實際應用中,存在因空間限制導致的捕集罩口到除塵器入口之間的管道短,高溫煙氣會在短時間內進入除塵器,出現大批除塵布袋燒損的情況。此時,除塵器選用玻纖濾料,可有效避免該類事故的發生。


  4.5轉爐。轉爐二次煙氣屬于常溫范圍,采用PTFE覆膜滌綸針刺氈做濾袋,排放濃度可以保持在10mg/m3左右,能夠滿足最新的顆粒物排放濃度要求。


  4.6AOD。AOD精煉過程屬于還原反應過程,如果采用爐體煙氣和屋頂罩煙氣分別獨立捕集的方式,由于爐體煙氣溫度高且呈堿性,并存在水冷煙道漏水等情況,選用的濾料必須具備防水和耐堿性的特點,可選用PTFE覆膜美塔斯濾料,既能防水,又具有耐堿性、耐高溫的特點。屋頂罩除塵則采用PTFE覆膜滌綸針刺氈做濾袋,即可滿足捕集和排放要求。如果采用爐體煙氣和屋頂煙氣混合后進一個除塵器的方式捕集,由于屋頂常溫煙氣的混和作用,除塵器入口煙氣溫度能夠滿足常溫要求,因此采用PTFE覆膜滌綸針刺氈做濾袋即可。


  4.7其它環境除塵。一般在干燥和煙氣溫度低于100℃的情況下,環境除塵器濾料選用PTFE覆膜滌綸針刺氈做濾袋即可。


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