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转炉炼钢厂布袋除尘系统节能运行问题的研讨

2019-06-25 13:17:29
 

炼钢的过程,实质是将铁水中的碳及其少量的磷、硅、硫等元素进行氧化的过程,在这一过程中,产生大量的一氧化碳、二氧化碳及其它成分的高温气体,并夹带大量的氧化铁、金属铁和其它颗粒细小的固体烟尘而形成大量的棕红色浓烟,能否将这些浓烟进行有效的收集、处理和利用,并向大气中排放清洁无害的气体,是一个炼钢厂是否有持续发展能力、是否有国际竞争能力、甚至是否有生存能力的重要标志之一。

转炉吹炼过程是铁水氧化反应较为激烈的过程产生的烟尘较大。国内外基本是采用“二文一塔”的水除尘方洲等烟气降温和除尘以及回收煤气。而其它如脱硫、混铡户、转炉兑铁和出钢以及炉外精炼则大多是采用布袋除尘器进行烟气除尘。

电机带动风机进行旋转、管道内的空气开始流动,烟罩周围的烟气被吸入管道而进入布袋除尘器。经过布袋过滤,粉尘被阻挡在布袋的一面,清洁的气体从另一面排入大气。如此大流量的空气流动和高阻力的过滤过程必须要消耗大量的电能。一般而言,炼钢厂较大的电动机就用在布袋除尘器上,如武钢二炼钢厂用于转炉二次除尘和混铁炉除尘的电动机的额定功率分别为1600kW和1250kW是该厂较大的2台电动机。因此对于这种耗能大户的除尘器进行节能运行和必要的管理,是很有意义的工作。

多年来,许多炼钢厂十分重视环保工作,对除尘系统的管理下了很大精力,武钢三个炼钢厂除尘系统的烟气排放浓度都控制在100mg/m3排放标准以内,为净化蓝天作出应有的贡献。在这一前提下,对除尘系统的节能运行也进行了一些研究和探索。比如,针对炼钢烟尘的阵发性、间歇性的特点,进行自动监视和控制来调节风量,取得一些节能的实际效果。但是,这些研究工作进行得还不够深入,同时,对一些研究部门新近研制出来的节能产品如何应用于生产还不够多。为此,我们提出除尘系统节能运行的思想,以及解决问题的方法,目的是希望推动炼钢厂环境保护和节能降耗的工作。

降低除尘器的阻力是节能运行的关键

在除尘系统内,风机开始转动,则系统内的气体开始流动。气体在流动过程中,要克服管道上的弯头、三通、变径管等局部阻力,又要克服与管道内壁的摩擦阻力,这统称为管道阻力。而较大的阻力来自除尘器的布袋,含尘气体要通过布袋进行过滤,首先要克服布袋的阻力。粉尘被阻隔在布袋的边并附着在布袋上,一段时间后,布袋一边的粉尘越积越多,形成一层粉尘层,气体通过布袋和粉尘层的阻力就会越大,这就是除尘器的阻力。由管道阻力和布袋除尘器的阻力形成的总阻力直接影响到系统内的气体流量,在功率恒定的情况下,阻力越大则系统内的气体流量越小,而阻力越小则系统内气体流量就越大。换言之,在流量恒定的情况下,阻力大则消耗的功率大,阻力小则消耗功率小。由于降低管道阻力无多大潜力,因此降低除尘器的阻力乃是除尘系统节能工作的重点。

1强化布袋清灰能力可以降低除尘器阻力

当布袋积灰越来越厚,越来越密时,就必须对布袋进行“清灰”。所谓“清灰”,就是采用一些方法去掉附着在布袋上的粉尘层,这样做法的目的是为了减少除尘器的阻力。

清灰的方式比较多,常见的有3种,大气反吹式、机械振打式和脉冲喷吹式,从清灰的能力上来看,大气反吹和机械振打都是弱清灰,脉冲喷吹是强清灰。如果我们将清灰效果用布袋表面获得的重力加速度(g)来衡量,通过试验表明,脉冲喷吹可达60~200(g)而大气反吹只有3一5(g)。武钢三个钢厂的布袋除尘器大多是大气反吹式的,一般都是在高阻力状态下工作,如一炼钢厂7600m2反吹风布袋除尘器不论是自然反吹风还是强制反吹风,清灰能力很小,结集在布袋上的尘粒很难脱落,除尘器的阻力常在3000~4000Pa。二炼钢厂7600m2反吹风布袋除尘器也是同样的情况,阻力更大,达4163Pa。据悉一炼钢厂将投入200万元将7600m2反吹风布袋除尘器改造成长袋低压脉冲喷吹式的布袋除尘器,相信改完之后必将在节能运行方面获得巨大效益。

2采用微孔薄膜复合滤料的布袋可降低除尘器阻力

目前,一种新型的布袋材料微孔薄膜复合滤料,在布袋表面复上一层膨体聚四氟乙烯,微孔的孔径从0.2到3μm,孔率80%以上,使得这种复膜滤料既有良好的透气性,又因其表面光滑,不粘附粉尘,而清灰时粉尘又有良好的剥离性。因此也可以降低除尘器的阻力。

这种滤料在上海宝钢应用很多,如宝钢炼钢厂的转炉二次布袋除尘器,原采用普通滤料,设备运行阻力为3100Pa以上。后改用这种微孔薄膜复合滤料,设备运行阻力降至1630Pa。该厂另一除尘器—铁水予处理除尘器,原采用普通滤料,设备阻力为3640Pa。采用这种复膜滤料之后,设备运行阻力降为1580Pa。

3降低除尘器阻力后进行节能运行的调节步骤和举例

用以上两种方法可以降低除尘器阻力,但是除尘器的阻力降低后,如果不进行必要的风机调节,是不能达到节能运行的目的的。

根据我们的经验,风机的调节按以下步骤进行:

(1)不管系统内的风机是鼓风机还是引风机,都必须按实际烟气温度和大气压力来修正风机样本给定的性能点和P-Q坐标图上的风机性能曲线。

(2)在修正后的性能曲线上找出原工作点和经改造后的工作点,并找出原工作点的Q坐标轴垂线与改造后的工作点P坐标轴水平线,两线的交点即为翻门进行风机调节时要找的节能工作点。

(3)找出过此节能工作点的风机转速及其性能曲线,同时计算出该点的轴功率。


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