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硅铁矿热炉高温硅粉布袋除尘技术

文章出处:厚德机械 人气: 发表时间:2017-12-27

  18.5MVA硅铁矿热炉在冶炼过程中会产生大量高温烟尘,厂房外烟气温度仍高达450℃以上;烟尘初始浓度大(约3~5g/m³)且粒径小,回收的硅粉属于超细微粉,绝大部分小于1μm,最细0.01μm;硅粉质量轻(密度约为200kg/m³)且粘性较大。硅铁炉烟气治理的方法主要有湿式除尘、高压静电除尘和袋式除尘。其中,袋式除尘是主流技术。传统的硅铁炉布袋除尘以正压大布袋为主,但正压除尘存在风机损坏率高、布袋清灰不彻底、处理后烟气无法集中排放等问题。鉴于硅铁矿热炉的除尘存在着烟气量大、温度高,烟尘性质特殊,所在地海拔高等诸多困难因素;经过多次研究论证,针对民和18.5MVA硅铁矿热炉提出利用低压脉冲布袋除尘器进行烟气治理。

  除尘器工作原理

  硅铁炉冶炼时产生的高温烟气一般由硅铁炉炉顶三个吸口罩进入余热锅炉。出铁时产生的烟尘由设在出铁口处的捕集罩捕集(硅铁炉具有多个出铁口,且间段作业,出铁时,闲余出铁口捕集罩关闭,风量通过调节管路上的阀门开启程度来调节),于余热锅炉后汇入总管路(出铁口烟气温度低,若在余热锅炉前汇入总管路,会导致余热锅炉内烟气温度下降,不利于余热回收)。经余热锅炉后,烟气温度降至200℃以下,大颗粒被去除,烟气进入低压脉冲长袋除尘器净化,处理后经2台主风机、由烟囱排入大气。为保证余热锅炉发生故障时硅铁炉正常生产,增设一条通往旋风除尘器的旁通管路。余热锅炉工作时,旁通烟气管路关闭,烟气通过余热锅炉后进入布袋除尘器(过滤面积5600m²);余热锅炉检修时,主烟气管路关闭,烟气由旁通管路经过旋风除尘器进行局部降温及大颗粒的去除后进入布袋除尘器。布袋除尘器灰斗中的硅微粉由罗茨风机风送至加密罐加密后装袋,降料后的多余气流从仓顶除尘器排出。

  风量设计是除尘系统的设计关键之一,合理的设计风量能保证冶炼时烟气不“外冒”,且不会带走炉内热量,影响矿热炉的正常冶炼。该系统总风量设计为330000m³/h。除尘系统阻力的正确计算能保证主风机在合理的“工作点”上运行,防止偏离工作点,影响炉前烟尘捕集效率。余热锅炉装置1500Pa和布袋除尘器1700~2200Pa的阻力为系统主要阻力。另外,鉴于整个管路系统的沿程阻力和局部阻力,设计中需适当提高主风机的全压要求。主要采取以下措施降低系统阻力:

  (1)增加除尘器过滤面积,降低过滤风速;

  (2)利用渐扩管、渐缩管及导流装置降低局部阻力;

  (3)合理布局,尽量减少管路长度及拐角数量。

  综合考虑系统阻力损失和海拔(1800m)等因素,将该除尘系统的系统阻力定为约5600Pa。由于本除尘系统处理的粉尘属于超细粉尘且粘性较大,过滤风速选择过高,会造成清灰困难,增加除尘器的运行阻力,本方案中布袋除尘器过滤风速设计为0.96m/min,过滤风速小于一般烟气。硅铁炉的烟气温度在出厂后仍高达450℃以上,传统的降温方式为空气冷却器降温,空气冷却器存在弯头多,设备阻力大,垂直管段由于设计风速过低易产生粉尘沉降堵塞管路等弊端,且该设备降温效果不明显。因此,采用当前先进的高效余热发电的方式进行降温,同时回收余热,保护布袋除尘器,使除尘器能正常稳定的长期工作。

  需要说明的是,除尘系统按余热锅炉降温方式配置的滤料耐温温度约为200℃,系统阻力约为5600Pa,余热锅炉降温工作的情况下,可满足滤袋耐温使用寿命以及其他技术指标。使用旋风除尘器旁通管路时,由于其阻力小于余热锅炉管路的阻力,系统风量将会增大,经过旋风除尘器和管路的降温后,若布袋除尘器前检测温度高于200℃,冷风混风阀自动打开,混入冷风降温,满足除尘器对温度的要求。

  由于系统设计风量为330000m³/h,系统阻力约为5600Pa,考虑到单台大风机的功率较大,低转速风机的全压较低,启动控制较为困难。所以优先选用高转速、全压较高的矿热炉除尘专用风机。本除尘系统中的第一级分离设备采用XP型旋风除尘器,旋风除尘器可去除大颗粒,提高硅微粉的纯度。大颗粒在离心力的作用下,沿筒壁旋转,沉降于下部灰斗。由于硅铁炉生产过程中粉尘含量高,烟尘粒径小,粘结附着力强等诸多不利清灰因素,优先选择清灰效果好的低压长袋脉冲反吹布袋除尘器。与正压大布袋除尘器相比较,低压长袋脉冲反吹布袋除尘器具有以下特点:

  (1)负压布袋除尘器过滤含尘气流的方式属外滤式,利用压缩空气反吹清灰,反吹风量大,反吹动能大,清灰效果好,利用低压(<0.6MPa)压缩空气即可满足清灰要求,并在清灰可满足要求的情况下使用长布袋,减少除尘器占地面积;

  (2)主风机配置在布袋除尘器后面,风机内运行的是干净气流,风机叶轮磨损小;

  (3)风机出口集中排放,可在线检测排放浓度。

  除尘系统使用的设备多,控制、联动节点多,系统管路上各翻板阀的开启和关闭,系统的温度控制,风量分配控制,除尘器下灰斗的出灰程序控制等使整个除尘系统控制必须采用PLC程序控制,以显示屏显示设备运行状况及各控制、检测、执行元器件的执行状况,PLC具有操作方便、控制精确及时等优点。除尘系统运行功率的大小可用主风机电机变频调速来实现。在民和18.5MVA上的应用实际表明,与正压大布袋除尘器相比,低压脉冲除尘器在硅铁炉的烟气治理方面具有明显优势,是今后硅铁炉除尘技术的主趋势。