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高炉除尘系统设备

发布时间:2015-10-20 21:52

  除尘系统设备的选择根据用户(包括高炉煤气余压发电)对高炉煤气质量的要求以及技术经济的合理性来确定。中国20世纪50-60年代建造的高炉采用的除尘系统是:高炉一重力除尘器一洗涤塔一文氏管一静电除尘器。新建的大型高炉均采用高压炉顶,选用双文氏管串联的除尘系统,如高炉一重力除尘器一   溢流调径文氏管一二级调径文氏管。这种系统的优点是设备简单、投资省、操作维护简便、用水少。
  ①重力除尘器
  作为粗除尘的主要设备,重力除尘器己能完成粗除尘的目的。高炉荒煤气从   管垂直进入除尘器,在   管下端出口处,气流速度突然下降,流动方向由下而转向上,   后由除尘器上端出口流出。由于煤气流速的降低和180°的转向,煤气中的大粒炉尘在重力和惯性力的作用下而向下沉降到除尘器的锥形底部,从而与煤气分离。除尘器底部设有出灰器,定时排出炉尘。重力除尘器除尘的效率达85%,可使高炉煤气中的含尘量降至1~10g/m³。
  ②洗涤塔
  洗涤塔属湿法半精除尘设备。可将煤气含尘量降到500mg/m3以下。洗涤塔主体设备是一个钢板焊成的简体,上顶和下底为圆锥形,下部有水封与排放污泥装置,空心塔体中安装三层水喷头,   高一层向下喷,下两层向上喷。经重力除尘后的煤气由洗涤塔下部引入,经分配器使其在洗涤塔截面上均匀分布,上升过程中与水滴相遇,煤气被冷却而炉尘被湿润,煤气温度愈接近露点,粉尘被润湿的也愈多,当温度降到露点以下时,煤气中过饱和的水便以被润湿的粉尘为核,冷凝成大水滴并相互集聚成大粒,由重力作用而沉降与上升的煤气流分离。水滴携同炉尘落入洗涤塔底部汇集成污水经水封排出;洗涤过的煤气由塔顶导出。
  ③水文氏管
  文氏管是湿法除尘的重要设备,低压的溢流文氏管用于半精除尘,高压的文氏管则用于精除尘,高压高炉采用这两种串联文氏管可使煤气含尘量降到10mg/Nm3以下。文氏管主体由钢板焊成,有收缩管、喉口和扩张管三部分,在收缩管接近喉口处设有喷水装置。文氏管的除尘原理是,当煤气以高速通过喉口时,煤气与水剧烈冲击形成水雾,使煤气降温,尘粒被润湿在扩张管内互相集聚并进入水中,煤气得以除尘。文氏管按喉口部位有无溢流水和喉口通径是否可调,分为溢流定径文氏管、溢流调径文氏管、定径文氏管和调径文氏管。溢流文氏管接重力除尘器后代替洗涤塔。溢流的作用是使收缩管内壁形成流动的水膜,以防止炉尘在此处积存而堵塞管路。形成水膜的方法很多,有在收缩管入口处设置溢流水箱的,也有用喷嘴向管壁喷水等方法。高炉行程由于高压、常压或调节风量等原因常使煤气量变动,此时须相应调整喉口通径的大小以控制煤气流速而确保除尘效率。调节喉口通径的方法很多,有的钢厂在喉口   安装一个截面为椭圆形的叶板,以叶板翻动角度控制通径大小。文氏管体积小,效率高,使用方便,并可代替调压阀组控制炉顶煤气压力,在现代高炉上已   取代洗涤塔,成为湿法除尘的主要设备。
  高炉煤气经湿法除尘虽然达到了煤气净化的目的,但湿法存在许多难以解决的弊病:净化后的净煤气温度降低,煤气显热不能回收,损失了部分物理热:这种经脱水处理的煤气中仍含有较多的水分,降低了煤气的发热值,由此使煤气损失约16%的热能。由于国内部分铁矿石中含有金属锌伴生矿(约30%),而锌在高炉内蒸发变成气态锌,离开高炉冷却后又冷凝成微小颗粒,这些微小的锌颗粒遇到空气后马上反应生成ZnO并放热燃烧。因此收集下来的粉尘在离开煤气净化系统前应与空气隔离,并用湿式排灰机将其成球后外排,以防在净化系统附近燃烧造成整个系统的   等隐患。   重要的是清洗煤气的污水中含有CN-,S2-,酚类、铅、锌等重金属,后期难以处理;如果直接排放会造成环境污染,所以要花费很多的物力财力对污水进行处理,循环使用。此外,湿法除尘耗水量大,对缺水地区会造成困难;净化系统设备繁杂;洗涤设备腐蚀结垢严重。这种湿法净化工艺流程逐渐被干法除尘所取代。
  干法除尘可以解决以上问题,同时煤气的压力和温度物理能可以   充分利用,对大型高炉高压炉顶配合余压发电装置将提高发电效率。中国900m3级以下高炉广泛采用干法除尘系统:高炉一重力除尘器一布袋除尘器。90年代布袋除尘器在日本的1800m3和4000m3的高炉上成功应用,近年来,在中国的大中型高炉上也取得好的效果。
  干法除尘包括静电除尘器和布袋除尘器。
  ①静电除尘器
  静电除尘原理是将煤气通过两极间的高压电场(电压15~80kV),由于电晕现象使煤气发生离子化,带阴离子的气体一部分聚集在炉尘上,使炉尘带负电,而被阳极所吸引,炉尘沉积在阳极上失去电荷,可以用振动(干法除尘)或水冲洗(湿法除尘)的办法使炉尘脱落而被排除。静电除尘器的整体构造较为复杂,其主体元件结构有管式、板式和套筒式。沉淀极(阳极)为无缝管、钢板或套筒。电晕极(阴极)为紫铜线或黄铜线。主体设备简单地说就是将若干个上述元件并列排放在一个大箱体中,煤气从一端进入箱体,经分配器均匀地分流经过电除尘元件,除尘后净煤气从另一端流出。电除尘器效率高、安装在洗涤塔或文氏管后,可将煤气净化到含尘10mg/m3以下,高炉操作的波动对其影响较小,煤气压力损失小,耗电量少,一般为0.5度/10Nm3。但是设备较复杂,投资高,要求操作维护技术水平也高。
  ②布袋除尘器
  布袋除尘器用玻璃纤维布或耐热化纤绒布或耐热呢绒针刺毡做成布袋若干条装在箱体中,由几个箱体组成高炉布袋除尘器。含尘煤气以0.5~5.0m/min的速度进入箱体的布袋,尘粒在布袋纤维层里运动时间约为0.01~0.5s,在这个瞬间借助于筛滤、拦截、扩散、碰撞以及重力沉降和静电吸引等多种作用下,煤气中的粉尘被布袋分离出来。实际这种分离经历了两步,   步是布袋纤维层对尘粒的捕集,并在布袋壁形成粉尘的初层,   步是粉尘初层对粉尘的捕集。在实际生产中后一种机制具有   重要的作用,因为新布袋刚投入使用时,仅靠纤维层的捕集除尘效率并不高,煤气中含尘量达不到10mg/m³,以下,在数秒钟内(有时负荷太小时要数分钟)形成初层后,通过粉尘层自身捕集1μm左右的微小尘粒,效率提高到99%,煤气含尘量达到6mg/m3以下。随着除尘的进行,布袋壁上的积尘变厚,箱体进出口的压差升高;除尘能力降低,这时需要将积尘层清理掉,将工作的箱体停下来用专门的加压机将净煤气加压后反方向吹进箱体,使布袋缩瘪,重复2~3次,使积存的粉尘层脱落。但是反吹时并不要将粉尘层全部去掉,而是要保留   的粉尘层(相当于新布袋使用时形成的初层),使除尘保持在   水平。在使用玻璃纤维布袋时一般布袋壁积层使除尘器压差达到5~7kPa就要反吹,反吹后的剩余压差(保住初层用)为2.5kPa左右。而大型高炉上采用纤维毡布袋连续反吹时,压差控制在2.5kPa左右。布袋除尘器运行中,   控制煤气温度,高温会烧坏布袋;温度低于露点会结露使炉尘堵塞布袋无法工作。一般玻璃纤维布袋的使用温度控制在120~250℃,瞬时高温不得超过300℃,耐热呢绒针刺毡布袋的使用温度控制在150~200℃,瞬时高温不得超过270℃。因此,布袋除尘器前要设置可靠的煤气控温设备。