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除尘滤袋在钢铁企业的应用探讨
2018-2-1 15:49:45 阅读次数:293

随着近几年国家逐步明确提出PM2.5控制标准的要求,京津冀周边区域为响应国家新的《环境空气质量标准》,对钢铁企业控制细颗粒物污染提出了具体要求。从201511日起,国家制定的钢铁行业各生产工序新的排放标准和特别排放限值开始执行,其中气体污染物的排放浓度降低到了10mg/m3~20mg/m3。在完善环保设施、提升除尘设施捕集能力的基础上,各企业大量使用的普通布袋除尘器滤料已经无法满足排放要求。根据钢铁各工序除尘工况的风机配置,将普通滤料更换为覆膜滤料能够进一步降低污染物排放浓度,达到排放标准要求。

常用的覆膜滤料是用PTFE微孔薄膜热熔到普通的滤料表面,形成表面过滤层。实验数据表明,采用覆膜滤料后对原滤料有显著的保护作用,长期使用,系统阻力可下降50%左右,使用寿命可达3年以上,排放浓度能够稳定控制在10mg/m3以下,对PM2.5基本实现趋零排放控制。

我国除尘滤料的发展历程

袋式除尘从20世纪50年代进入我国市场,在没有国产专用除尘滤料的情况下,最先使用的是毛呢毡、棉素布等民用织物。1970年,我国研制出了国产滤料第一个品牌———208工业涤纶绒布;1978年研制成功了三维针刺毡滤料以适应高能脉冲清灰袋式除尘器的需要,从而使除尘滤料结构从二维突破到三维,表现出了高效低阻的优越性;1985年研制成功了729圆筒形缎纹机织滤料以适应反吹风袋式除尘器的需求,进而研发出了MP922高强抗静电滤料;20世纪90年代研制成功高密面层针刺毡;1994年研制成功PTFE覆膜滤料,实现了除尘滤料的过滤机理从体过滤向面过滤的转化,尤其对于黏性超细粉尘,过滤效率呈现数量级提高,运行阻力低且稳定。

21世纪以来,随着袋式除尘器进入电站锅炉和垃圾焚烧炉等新领域,捕集的烟气具有高温、高浓度、高湿、强腐蚀和多变的特点,过滤功能也从去除颗粒物扩展到细颗粒物脱除、有害气体净化处理等范围,因此对除尘滤料的功能、品种和质量提出了更高的要求。人们对滤料制作工艺逐渐重视,并在实践过程中对其进行完善,在一定程度上对滤料的化学与物理性质进行了改善,提高了滤料的使用效率,延长了滤料的使用时间。随着纳米环保技术的发展逐渐加快,滤料的制作中也逐渐融入纳米技术,通过纳米催化剂气流成网的技术来分解有害、废弃的气体。

当然,与国外发达国家相比,我国除尘滤料行业仍存在很多不足,如总体装备水平不高、产品良莠不齐、重复建设低档次生产线、高温化纤原料依赖进口、后处理工艺环节薄弱等,但在国家大力推动PM2.5控制的大好时机下,袋式除尘作为大气污染治理的重要手段必将能够高速发展。

适合钢铁炉窑的主要除尘滤料

在众多滤料中,适合钢铁炉窑使用的除尘滤料分为常温滤料和高温滤料。其中,常温滤料主要有涤纶(聚酯)针刺毡、亚克力(均聚丙烯腈)针刺过滤毡,高温滤料主要有美塔斯(METAMAX)针刺毡(NOMEXCONEX)P84(聚酰亚胺)针刺毡、玻纤针刺毡等。

涤纶针刺毡滤料。该滤料是采取涤纶短纤为原料的机织滤布,具有强力高、伸长率小、耐强酸弱碱等特点,使用寿命一般是玻璃纤维织物的4~6倍,有良好的透气性,集尘率高,容易清灰,除尘效率可超过98.99%。该滤料在钢铁炉窑环境除尘器常温烟气捕集中最常使用。

亚克力针刺毡滤料。该滤料是一种合成纤维滤料,具有很好的耐水解性能,适用于连续运行温度为125~140℃的工况。该滤料对有机溶剂、氧化剂、无机酸和有机酸具有良好的抵抗力,耐水解性能很好,但耐碱性能一般,在钢铁炉窑中非碱性环境和含水率高、易产生油雾污染的环境可以使用。

美塔斯针刺毡滤料。该滤料采用诺梅克斯纤维针刺而成,具有优异的耐温性,可在204℃的温度下连续操作;具有良好的耐化学性,低浓度的酸碱和大多数碳氢化合物对它不会造成影响,即使遇到少量的氟化物也不会出现明显腐蚀;具有突出的高温稳定性,在250℃的温度下热收缩率小于1%;具有极佳的防火性,400℃时才开始分解和碳化,极限氧指数为30点,不自燃也不助燃。该滤料广泛应用于各种高温烟气过滤场合。

P84针刺毡滤料。该滤料是一种阻燃的、耐温稳定的纤维滤料,最高可耐温260℃。该滤料主要用于高炉煤气干法除尘。

玻纤针刺毡滤料。该滤料是由玻璃纤维单丝无序交错穿插而成,呈无定向三维微孔结构,空隙小,空隙律大,具有良好的吸音、减震、耐腐蚀、绝缘、耐高温、阻燃的性能。该滤料孔隙率高,气体过滤阻力小,过滤风速大,除尘效率高,同时具有耐弯折、耐磨、尺寸稳定的优点,用于钢铁炉窑高温烟气捕集。

PTFE滤料。该滤料具有不粘性、耐热性(240~260℃之间可连续使用)、滑动性(较低的摩擦系数)、抗湿性(表面不沾水和油质)、耐磨损性、耐腐蚀性,主要用于在各种除尘滤料表面覆膜,增加除尘布袋的过滤精度和环境适应性。

目前,钢铁行业主要使用的除尘布袋滤料是上述滤料的前5个品种,分别用于常温环境除尘、二次捕集除尘和高温烟气除尘等。

不同工序环节的滤料选择

钢铁企业不同工序存在着不同的工况,所以在滤料的选择上也存在差异。

炼焦。炼焦烟气温度在90℃左右,瞬时温度可以达到130℃,烟气中含硫且水分较少。根据各工艺部位的不同,对滤袋性能要求也不同。如拦焦除尘要求防静电、阻燃,焦台和干熄焦除尘要求防静电,筛焦除尘要求防水、防油、防静电。经多年使用证明,采用PTFE覆膜涤纶针刺毡做滤袋,在性能上可以满足烟气捕集要求,同时颗粒物排放浓度基本控制在10mg/m3~20mg/m3,能够满足新的排放标准和特别排放限值。

烧结。烧结机机头烟气一般会在电除尘后配有干法、半干法和湿法脱硫系统,其中半干法脱硫系统后需要配置袋式除尘,根据脱硫后烧结机头烟气温度(90℃左右)和成分(少量SO2NOX、尘)选用PTFE覆膜涤纶针刺毡做滤袋的袋式除尘即可有效保证按标准排放。

烧结机机尾、熔剂、配料、整粒除尘目前使用电除尘进行烟气捕集,为了满足特别排放限值20mg/m3的要求,可将电除尘改为布袋除尘,根据烧结燃料使用的布袋除尘排放浓度分析,采用PTFE覆膜涤纶针刺毡做滤袋,排放浓度可以保持在10mg/m3左右。

高炉炼铁。根据高炉烟气的特性,所有高炉烟气环境除尘都采用防水、防油的PTFE覆膜涤纶针刺毡做滤袋,颗粒物排放浓度基本能够控制在10mg/m3以内,能够满足国家最新大气污染物特别排放限值要求;高炉煤气主要成分为COCO2N2H2CH4,其中可燃成分CO25%左右,目前采用干法除尘对其进行净化,因其连续运行烟气温度达到200℃以上,必须选用耐高温的玻璃纤维或P84(聚酰亚胺)作为滤料,但经过实际使用,玻璃纤维滤料易断裂、寿命短,无法长时间保证过滤精度,而采用PTFE覆膜P84(奥地利进口)针刺滤料,在正常情况下使用寿命可达3年,颗粒物排放浓度稳定控制在3mg/m3左右,完全能够满足生产的需要。

电炉。目前电炉除尘采取四孔、狗窝加屋顶罩的三级捕集方式,合理的将高温烟气和常温烟气进行混合,有效降低了除尘器入口烟气温度。但考虑突发情况,烟气温度瞬时可能达到200℃以上,因此选用PTFE覆膜美塔斯滤料既能降低运行成本,又能有效捕集烟气、高效过滤,保证颗粒物排放浓度控制在10mg/m3以下。当然,在现场实际应用中,存在因空间限制导致的捕集罩口到除尘器入口之间的管道短,高温烟气会在短时间内进入除尘器,出现大批除尘布袋烧损的情况。此时,除尘器选用玻纤滤料,可有效避免该类事故的发生。

转炉。转炉二次烟气属于常温范围,采用PTFE覆膜涤纶针刺毡做滤袋,排放浓度可以保持在10mg/m3左右,能够满足最新的颗粒物排放浓度要求。

AODAOD精炼过程属于还原反应过程,如果采用炉体烟气和屋顶罩烟气分别独立捕集的方式,由于炉体烟气温度高且呈碱性,并存在水冷烟道漏水等情况,选用的滤料必须具备防水和耐碱性的特点,可选用PTFE覆膜美塔斯滤料,既能防水,又具有耐碱性、耐高温的特点。屋顶罩除尘则采用PTFE覆膜涤纶针刺毡做滤袋,即可满足捕集和排放要求。如果采用炉体烟气和屋顶烟气混合后进一个除尘器的方式捕集,由于屋顶常温烟气的混和作用,除尘器入口烟气温度能够满足常温要求,因此采用PTFE覆膜涤纶针刺毡做滤袋即可。

其它环境除尘。一般在干燥和烟气温度低于100℃的情况下,环境除尘器滤料选用PTFE覆膜涤纶针刺毡做滤袋即可。

   
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