鋼鐵廠高爐煤氣凈化用濾料的選取與確定

                                                                            

• 應(yīng)用領(lǐng)域

1. 鋼鐵廠高爐煤氣凈化袋式除塵器

2. 

 

• 無塵推薦

1. 氟美斯復(fù)合耐高溫過濾材料；

 

• 產(chǎn)品性能分析與比較

（一）概況

高爐煤氣是冶金系統(tǒng)一種重要的二次能源，占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗的10－20%。目前，高爐煤氣已成為熱風(fēng)爐、焦?fàn)t、軋鋼加熱爐（與高熱值染料混燒）和中低壓高爐的主要燃料煤氣。

由于高爐煤氣熱值低，有劇毒、爆炸范圍寬，可利用程度較小，同時鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的副產(chǎn)品高爐煤氣量一般較大。煤氣在各冶金企業(yè)普遍存在放散問題，一方面造成能源浪費；另一方面引起污染環(huán)境，因此如何合理經(jīng)濟的利用高爐煤氣，成為冶金系統(tǒng)的一大攻關(guān)課題。

同時，由于高爐煤氣中的含塵量較大，不易直接進入煤氣管網(wǎng)使用，必須通過工藝凈化除塵后，降低高爐煤氣的含塵量，一般要求煤氣的含塵量小于10mg/Nm³時，才能保證關(guān)聯(lián)設(shè)備的正常使用。目前在高爐煤氣的治理中一般采用濕法凈化工藝，主要是通過煤氣洗滌塔及文氏管濕式除塵器進行凈化，但同高爐煤氣干法凈化脈沖袋式除塵器相比，仍存在系統(tǒng)流程復(fù)雜、投資費用大、耗水量及能量損耗大、二次污染嚴(yán)重等特點，因此在國外高爐煤氣應(yīng)用干法凈化脈沖袋式除塵設(shè)備得到了迅速發(fā)展。

隨著布袋除塵技術(shù)和濾料的不斷開發(fā)，在高爐煤氣干法凈化中運用布袋除塵設(shè)備，由于其克服了干式電除塵器缺點，且投資較省，因此在世界各國得到廣泛的應(yīng)用和推廣，特別是在中小型高爐（≤1000m³）上得到了推廣，目前世界上已有超過500臺的脈沖布袋除塵器用于高爐煤氣的干法凈化，其中****的處理煙氣量達到100萬m³/h。

（二） 氟美斯復(fù)合針刺氈的性能優(yōu)點

1、概況

我國的煉鐵高爐煤氣布袋除塵器工藝從1974年開始起步，隨著除塵器技術(shù)的發(fā)展，過濾材料從玻璃纖維布、玻璃纖維針刺氈、metaMAX針刺氈發(fā)展到現(xiàn)在大多數(shù)使用氟美斯復(fù)合耐高溫過濾材料產(chǎn)品，市場對針刺過濾氈的需求連年大幅增長，也推動了針刺過濾氈這一新興行業(yè)的快速發(fā)展。從產(chǎn)品市場結(jié)構(gòu)上看，耐高溫的有機纖維具有使用壽命長，過濾精度高等優(yōu)點，但使用溫度受限制，尺寸不穩(wěn)定，產(chǎn)品價格過高，用戶難以接受等問題嚴(yán)重制約該產(chǎn)品的發(fā)展。而耐高溫的無機纖維又存在不耐磨，不耐折，使用壽命短，過濾精度低等問題，不能適應(yīng)日益發(fā)展的環(huán)保工業(yè)的要求。

氟美斯復(fù)合針刺過濾氈產(chǎn)品從1997年立項到1998年完成研制工作并申請國家專利，2003年通過了科技成果鑒定。氟美斯復(fù)合針刺過濾氈具有耐高溫、耐腐蝕、大風(fēng)量、壽命長的特點。它是將幾種耐高溫纖維以不同比例與玻璃纖維混紡針刺成氈，再用含氟助劑進行后整理加工制成。該產(chǎn)品耐磨、耐折性能好，出口排放濃度極低。主要應(yīng)用于煉鐵廠高爐煤氣凈化等高溫?zé)煔獾闹卫?。?jīng)過近幾年的批量生產(chǎn)和推廣工作，取得了很好的效果。

氟美斯復(fù)合針刺過濾氈是由三維纖維相互聯(lián)接而制成的深度型過濾介質(zhì)，為可透性材料，內(nèi)部具有大量的半通孔及貫通孔。它的過濾作用發(fā)生在整個厚度上。一部分污物粒子被阻擋在靠近上游的表面，一些較小的粒子進入過濾介質(zhì)內(nèi)部，在收縮，膨脹，壓力效應(yīng)等作用下吸附在孔壁上沉積下來形成塵架，氣體由間隙排除，粒子則被阻擋在塵架內(nèi)部，因此，其結(jié)構(gòu)決定了氟美斯復(fù)合針刺過濾氈具有低壓力損失、高過濾精度、大納污容量、過濾效率高及壽命長等優(yōu)點。

2、氟美斯耐高溫過濾材料性能分析

通過科學(xué)排列和組合，我們得到了一批主體耐高溫性能相近，特殊性能完全相異的高溫過濾材料新品種，這些品種基本上發(fā)揚了兩種纖維材料的長處，并彌補了各自的不足之處。經(jīng)實驗室測試及使用現(xiàn)場的應(yīng)用可得出以下結(jié)論：

（1）可顯著地提高濾料的強度，并降低伸長率

氟美斯復(fù)合針刺過濾氈的經(jīng)緯向抗拉強度均在2000牛頓以上，比化纖濾料高一倍左右，斷裂伸長率在3～10%之間，這說明該種濾料在使用中尺寸穩(wěn)定性好，不易伸長變形，這種特性使其在高爐煤氣長袋反（吸）吹風(fēng)除塵器中顯著地提高清灰效果，降低阻力，延長壽命。

（2）可顯著地提高耐溫性

碳纖維與玻纖混合而成后制成的高溫濾材耐溫可達400℃以上。P84纖維與玻纖混合之后生產(chǎn)的氟美斯8821型過濾氈其耐溫水平明顯高于由純P84纖維制成的P84高溫氈。在實驗中測試將氟美斯8821置于300℃的烘箱放置24小時，在實驗室中測試其收縮率小于1%，強度基本不降低。

（3）可顯著地提高耐磨性

經(jīng)平磨實驗機檢測，氟美斯濾料與玻纖針刺氈比較，其耐磨性有明顯提高。（氟美斯濾料耐磨性2200～3000次，玻璃纖維濾料耐磨性538次）。

（4）可顯著地降低運行阻力

因在玻璃纖維中混入了易于針刺加工和后整理表面處理的化學(xué)纖維，所以更利于濾氈的平整和密實，表面平整光滑程度好，易于清灰，運行阻力低，如果P84纖維層復(fù)合在濾氈表面，表面過濾效果更佳。

（5）可顯著地提高過濾風(fēng)速，降低除塵器體積

因氟美斯濾氈機械強度高，耐磨、耐折性好，可以在大于1m/min的過濾風(fēng)速下正常使用，因此風(fēng)速可選擇高一些，除塵器體積及過濾面積均可以小一些，節(jié)省能源。

（6）氟美斯耐高溫濾料價格便宜，用戶更宜接受

因氟美斯濾料為玻璃纖維與化學(xué)纖維的混合型材料，所以制造成本為同類型、同性能進口耐高溫化學(xué)濾料的50～60%，可以大大地節(jié)約使用成本。順便提一下一個很重要的問題：在垃圾焚燒爐、含酸性較大的燃煤鍋爐等粉塵特性比較惡劣、溫度很高的場合，日本美國等國家均使用聚四氟乙烯纖維氈或玻纖與高性能化纖的復(fù)合氈。

（三）氟美斯復(fù)合針刺氈與玻璃纖維針刺過濾氈在高爐煤氣布袋除塵器應(yīng)用的比較

玻璃纖維針刺氈是首先被應(yīng)用于高爐煤氣除塵的針刺過濾材料。由于玻璃纖維表面磨擦系數(shù)很低，經(jīng)過普通后處理的針刺氈很容易在使用中造成纖維間互相滑移，表現(xiàn)為很低的抗剝離性和耐折性，另外滑移會使針刺結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，降低過濾性能和過濾精度，這是玻璃纖維針刺氈抗化學(xué)性好，尺寸穩(wěn)定但使用壽命低的最主要原因。

氟美斯復(fù)合針刺過濾氈經(jīng)過后整理，在纖維表面及纖維間形成不連續(xù)膜，使纖維間、纖維與基布間在一定的受力范圍內(nèi)不能相對滑移，而且改善了氈體結(jié)構(gòu)，不僅抗剝離性能和耐磨耐折性能大幅度提高，而且由于其內(nèi)部孔隙率得到優(yōu)化，提高了過濾性能和過濾精度。

以350 m³高爐，處理煤氣量80000m³/h為例，對兩種不同的過濾材料應(yīng)用參數(shù)比較見表1。

 

表1   兩種不同過濾濾料在高爐煤氣凈化中的應(yīng)用比較

 

比較項目	煤氣加壓反吹風(fēng)式	氮氣脈沖反吹風(fēng)
箱體數(shù)量       個	10	8
箱體外形尺寸   mm	φ3200×17400	φ2600×13000
過濾方式	內(nèi)濾式	外濾式
濾袋尺寸      mm	φ250×8000	φ130×5000
濾袋材質(zhì)	無堿玻璃纖維布	氟美斯
單箱濾袋數(shù)量   條	40	112
總過濾面積     ㎡	2512	1828
過濾負(fù)荷    m3/m2·h	～30	～50
反吹氣體量    m3/h	10800	120
反吹設(shè)備能耗   kW	100	——
設(shè)備總重量      t	180	100
占地面積	大	小
操作維修	頻繁復(fù)雜	方便可靠
總投資	2X	X

 

由此可見，氟美斯復(fù)合8821針刺過濾氈的研制和應(yīng)用與除塵器技術(shù)的發(fā)展是緊密相關(guān)的，氟美斯復(fù)合8821針刺過濾氈為新型除塵器在高爐煤氣上的應(yīng)用提供了理想的過濾材料。

（四）氟美斯復(fù)合濾料在高爐煤氣凈化使用過程中遇到的問題及解決方法

氟美斯復(fù)合耐高溫濾料是無塵公司研制及大量生產(chǎn)的一種復(fù)合耐高溫過濾材料。目前市場上也發(fā)現(xiàn)了大量的假冒偽劣產(chǎn)品，雖價格低廉，但從材料上、后處理材料及方式上均有較大差距和不同，使用效果及使用壽命均達不到無塵氟美斯的水平，為用戶帶來較大的損失。

有些高爐因增產(chǎn)的需要，過濾負(fù)荷有較大增長，這時對濾料提出了更高的要求，包括有些高爐煤氣含水率較大，這時需選用表面帶有超細纖維面層的氟美斯過濾材料。

 

 

 

 

• 技術(shù)參數(shù)

氟美斯復(fù)合8821針刺過濾氈的性能參數(shù)如下表所示：

 

品種 性能		FMS
克重 Weight (g/m2)		>800
厚度Thickness (mm)		2.4~3.0
透氣度(m2m2/min)		8~15
斷裂強度 (N/5 20cm)	經(jīng)向Warp	>1800
	緯向 Weft	>1800
斷裂伸長 (％)	經(jīng)向 Warp	<10
	緯向  Weft	<10
連續(xù)工作溫度(℃)		260
短時工作溫度(℃)		300
過濾風(fēng)速(m/min)		0.5~1.5
耐酸性		優(yōu)
耐堿性		良
耐磨性		良
水解穩(wěn)定性		良
后處理方式		特氟隆處理

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• 氟美斯復(fù)合針刺氈在高爐煤氣凈化中的應(yīng)用及相關(guān)業(yè)績

氟美斯復(fù)合針刺過濾氈在高爐煤氣除塵器上首先應(yīng)用于350m³ 的除塵設(shè)備上。在安鋼1^＃高爐投產(chǎn)后，其運行情況很好，高爐凈煤氣含塵量穩(wěn)定在10mg/Nm³以下，一般3-5mg/Nm³。氣體處理能力和濾袋使用壽命都很理想。杭州、邢臺、萍鄉(xiāng)等鋼鐵廠相繼采用了氟美斯針刺過濾氈作為過濾材料，除塵器運行都很穩(wěn)定，系統(tǒng)維護及運行控制比較好的過濾器濾袋使用壽命已超過3年。

2001年12月武鋼廠750m³高爐煤氣干法布袋除塵器該項目開始啟動，于2002年10月1日正式點火投運并一次成功,該除塵器主要技術(shù)參數(shù)見表2。

除塵器主要技術(shù)參數(shù)

 

序號	名稱	單位或規(guī)格	參數(shù)
1	處理風(fēng)量	Nm³/h	****180000
2	過濾面積	m²	4700
3	系統(tǒng)的過濾負(fù)荷	m³/m²/h	42.6～47.9
4	進氣溫度	℃	100～260
5	荒煤氣含塵量	G/Nm³	≤12
6	凈煤氣含塵量	mg/Nm³	<10
7	分室數(shù)量	室	10
8	濾袋數(shù)量	條	1920
9	濾袋規(guī)格	mm	φ130×6000
10	濾袋材質(zhì)	氟美斯，使用溫度260℃
11	脈沖閥數(shù)量	只	140
12	清灰氣體壓力	MPa	0.3～0.35

 

除塵設(shè)備自投運后正常運行至今，各項技術(shù)性能指標(biāo)達到了設(shè)計要求：

• 荒煤氣處理量為150000～175000m³/h。

• 荒煤氣入口溫度160～180℃。

• 荒煤氣入口壓力0.12～0.125 Mpa。

• 凈煤氣的含塵濃度為2～5 mg/Nm³。