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高炉煤气全干式布袋除尘设备选材技术探讨

2018-07-08 15:27:56
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某钢铁公司环保搬迁,拟建一座1800级高炉,其中高炉煤气净化采用全干式布袋除尘装置。煤气干式除尘的作业率应与高炉一致,并应保证可靠运行。全干式布袋除尘技术净化高炉煤气是一项较成熟的技术,能使炉顶余压发电装置多回收35%~45%左右的能量,因此《规范》希望能积极采用。
  一、布袋除尘的发展历程
  1980年日本住友小仓钢铁厂2#高炉(1800m³)建造了第 一套高压高炉布袋除尘器,煤气处理能力约24000m³/h。煤气压力为170~180kPa,净煤气含尘量在3mg/m³以下。从1982年3月投产以来运行正常。日本开发干式布袋除尘的主要目的是充分利用煤气显热提高高炉煤气余压发电的出力。
  国内干式布袋除尘应用于大高炉的煤气除尘取得突破性进展是近几年的事。   先是韶钢750m³高炉和莱钢750m³高炉采用全干式布袋除尘。该系统于2002年投产,取得成功后迅速在国内推广应用。在总结750m³高炉布袋除尘的基础上,各大钢厂、设计院、科研机构也紧锣密鼓地开展研发工作,并取得了多项成果。使得干式布袋除尘技术迅速应用在1350m³高炉、1650m³高炉、2200m³高炉、2650耐高炉上,并取得成功,且进一步应用到4000级的大高炉上。
  二、全干式布袋除尘设备选型要点
  为了能够将高炉煤气全干法除尘技术成功应用到青钢高炉,为此与一些钢铁厂的煤气干法布袋除尘器生产厂家进行了深入的技术交流,走访了一些大高炉采用干法除尘技术的钢铁公司,认真吸取他们的成功经验取长补短。
  1、全干式布袋除尘波纹补偿器的选择
  (1)波纹补偿器腐蚀的现状
  高炉煤气全干法布袋除尘具有不消耗水、能耗小、运行费低的优点,属于环保节能项目。但是,采用干法高炉煤气除尘技术后,特别是对于干法除尘煤气介质在实际使用过程中,发现温度在120℃左右颇具腐蚀性,这与介质在接触波纹管后温度降低并在其内壁上形成“露点”有关,这种由于结露进而引起的腐蚀常称为露点腐蚀。当波纹管内壁上形成“露点”后,煤气中CI-、SO2、SO3、H2S等介质便溶于“露点”中,使“露点”对不锈钢有很强的腐蚀性,严重时短时间内可以造成一般材质的波纹管的腐蚀开裂。
  (2)不锈钢波纹补偿器材质的选择
  波纹管材料的选用主要取决于波纹管的工作条件、工作环境和经济性。
  金属波纹管多用奥氏体不锈钢薄板制造,管道用波纹管厚度一般在0.4~3mm。这是因为波纹管在压力和位移作用下,应力水平相当高,波峰和波谷部分基本上处在塑性范围内工作,如果处于腐蚀环境,则高应力部分是很危险的。若壁厚太厚。在同样位移作用下波纹管的应力反而会升高,波纹管材料   加容易产生腐蚀作用,所以,在干式布袋除尘系统中波纹管宜选用较薄的耐腐蚀材料。
  常用的奥氏体不锈钢有304、304L、316、316L等,这些材料在高炉煤气干式布袋除尘系统中抗酸性腐蚀能力较低,使用寿命短。而254SMo不锈钢由于它的高含钥量,具有较高的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能,因此,采用254SMo制造的波纹管在干式布袋除尘系统应用中取得了   的效果。另外,用Incoloy800、825镍基奥氏体不锈钢材质制造的波纹管在干式布袋除尘器应用中也取得了良好的效果,但价格昂贵。
  (3)近来开发的高分子复合波纹膨胀节由高分子缓蚀层、阻蚀层、结构层复合结构构成,该高分子材质即使在“王水”中也不会发生腐蚀,故能抵御包括任意浓度的酸、碱、盐、有机溶剂等所有化学物质的腐蚀,且不受pH值和Cl-、H2SxOy、硫化物、奈、焦油等含量的限制。
  高分子复合波纹膨胀节适用于国内冶金企业煤气腐蚀环境,并且不改变高炉和炉前工艺、不减少高炉外矿添加比例、不需增加碱液处理装置。
  高分子复合波纹膨胀节的耐压能力比金属膨胀节略高,适用温度范围-72~550℃,其寿命是金属波纹膨胀节的2~4倍以上,具有   的性能价格比。
  2、高炉煤气温度控制方法
  煤气温度的控制包括上高温和低温控制。
  (1)低温控制:当进入除尘器中煤气温度低于80℃时:①利用煤气燃烧放出的热量加热煤气到露点以上,如国内    初的小高炉煤气除尘升温系统;②利用热风炉烟气等热源通过换热设备将煤气加热到露点以上,如莱钢;③通过选用覆膜滤布解决短暂的高湿结露问题;④调整炉况,保证煤气温度稳定。
  (2)高温控制:当炉顶温度达到250℃时:①根据炉顶煤气温度分段,在炉顶打水控制温度,如   钢;②根据炉顶煤气温度分段,分别在炉顶和重力除尘器内打水,再加间接换热设备控制温度,如太钢、攀钢;③根据炉顶煤气温度分段,分别在炉顶打水、空冷或空冷加水冷间接换热设备控制温度,如韶钢,使炉顶温度降下来。
  3、全干式布袋除尘器滤料的选择
  干式除尘布袋使用寿命与滤料的选材、过滤负荷、煤气流向的分布、控制系统的设计等密切相关。
  好的滤袋滤料可以延长它的使用寿命,比如P84价格昂贵。通常设计时通过降低布袋的过滤负荷,用普通滤袋替代价格昂贵的滤袋,这样一方面延长了滤袋的使用寿命,同时又降低了滤袋的采购成本,但是这样除尘器筒体的个数增加,系统庞大,一次性投资成本相应增加,不利于大高炉上使用,基于这种情况,各大滤袋设备厂积极研发相对价格较低的滤料,通过多次使用试验,现已研发成功复合滤料,在使用寿命不变的情况下,过滤负荷相应提高,滤料总体成本降低,相应除尘器个数减少,一次性投资也大幅降低。
  青钢1800级高炉煤气全干式布袋除尘器拟选滤袋性能如下:
  对于整台布袋除尘器而言,滤袋是其核心部件。滤料质量直接影响除尘器的除尘效率,滤袋的寿命直接影响到除尘器的运行费用。
  材质:氟美斯,用聚四氟乙烯进行防水处理;滤料单重大于850g/㎡,正常使用寿命不低于24个月。
  (1)滤袋为复合滤料,具有耐温高、强力大,伸长小的优点。
  (2)面层采用叶子型截面的P84纤维,面层密度与普通化纤针刺毡针刺密度相当。叶子型结构增大了过滤的表面积以及截留粉尘的能力。提高了过滤精度,又降低了压差。
  (3)滤料经聚四氟乙烯处理,能在不同的温度段发挥保护滤料纤维的作用,提高了纤维的耐温及耐化学性能,大大提高了滤袋的使用寿命。
  (4)渐进式纤维层结构保证了滤料良好的透气性能。
  4、全干式布袋除尘输灰耐磨管道的选择
  布袋除尘器的输灰采用流态化气力输送方式。当灰位达到高位时,自动开始卸灰,当灰位达到低位时,自动停止卸灰。
  布袋除尘输灰工艺设计关键是耐磨管的选型,目前耐磨管选材仍是有待研发课题。
  高炉煤气干法输灰常采用陶瓷内衬复合钢管或筑石钢管,但各大钢铁公司反映输灰管道频繁泄漏的故障,内衬极易脱落,运输和安装都很不便。针对耐磨管选材的问题各大钢厂、设计院、科研机构积极开展研发工作,并取得成果。
  双金属耐磨管具有以下特点:
  (1)耐磨性能好。双金属耐磨管内层是   耐磨合金材料,其莫氏硬度为8,相当于HRc80以上。特别适合用于电力、冶金、煤碳、矿山输送硬度高、粒度大、冲击强的介质。
  (2)综合性能好。双金属耐磨管高速离心浇铸工艺,金属组织致密均匀、无夹渣、气孔等铸造缺陷,加入   比例的合金元素,使材料即具有高合金的耐磨性,又具有较高的机械强度和抗冲击性能,同时提供了材料的可焊性。
  (3)耐高温、耐腐蚀能力强。合金中   含量的Ni、Cr、稀土提高了双金属耐磨管的耐温、耐腐蚀性能、能在-40℃~800℃范围内长期正常运行。
  (4)安装使用方便。可采用法兰、快速接头直接焊接等方式安装。
  高炉煤气全干法除尘工艺技术是一项有效的重大综合节能环保技术,该技术的应用是高炉煤气净化技术的重大进步,是钢铁行业推广的“三干一电”(高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、干熄焦和高炉煤气余压发电)技术之一。高炉煤气干法除尘系统庞大,可靠性差,故障率高,风险性大,随着这项新技术在   大型高炉上的应用,针对全干式布袋除尘技术进行分析探讨,避免走弯路,对我国钢铁工业可持续发展和提高竞争力具有重要意义。