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XLG/A–陶瓷多管除塵器在鏈—回球團高溫煙氣除塵及余熱利用的技術創新

2012/03/12

濟南環保陶瓷除塵技術研究所
XLG/A–陶瓷多管除塵器
在鏈—回球團高溫煙氣除塵及余熱利用的技術創新
前言
   隨著我國冶金事業的發展,全國高爐大型化,為保證高爐穩產、高產、提供優質原料,各大鋼廠相繼投產了大、中型鏈篦機—回轉窖球團生產線。圖一是鏈—回—環系統工藝流程圖,生球首先通過鼓風段和抽干段進行干燥,再經過預熱段和預熱二段完成預熱,然后進入回轉窯焙燒,最后通過環冷機,冷卻為成品球團。在鏈篦機左右側各設一臺多管除塵器和一臺回熱風機,從鏈篦機內抽出的高溫煙氣經多管除塵器除塵后再由回熱風機送進鏈篦機的鼓干段進行烘球,它的余熱利用見圖一。
它之前的多管除塵器的除塵效率和壽命,直接影響回熱風機葉輪的磨損和風機的正常運行,出現故障將會直接影響生產。
下面是工作在鏈—回球團生產一線的工程師們,在全國球團技術協調組主辦的“球團技術”發表的三篇論文(摘要)來引證這個問題的重要性。
第一篇,《球團廠風機常見故障與處理》論文中報道:球團一廠的回熱風機由于多管除塵器除塵效果不佳,大量高溫高速粉塵顆粒通過引風機,使葉片受到不斷的沖刷,在短短的13天內就使回熱風機的轉子嚴重磨損變形,最終只能報廢。由此可見,除塵器的除塵效率對風機轉子的影響很大,一旦除塵效果不理想,必將使風機轉子受到很大的磨損。
    第二篇,《球團挖潛改造的生產實踐》論文中報道:隨著球團產量提高,兩臺循環風機葉輪的使用壽命僅一個月左右,主要問題是葉輪磨損嚴重,更換葉輪一方面增加維護費用,另一方面使產量降低。
第三篇,《通過設備技術改造提高作業率》論文中報道:兩臺回熱風機頻繁出現故障,是我們作業率無法提高的一個主要原因……
上述三篇論文,論述了鐵管除塵單元設計不合理,除塵效率低,是回熱風機葉輪受高溫煙塵的沖刷、磨損快、壽命短的原因。解決方法是對風機葉輪采用噴涂,加耐磨焊點,降低風機轉速,能延期使用壽命3個月,起到了一定的效果。但這是被動措施,未能從根本上解決存在的實際問題。
二、陶瓷多管除塵器為什么在鏈—回球團回熱風機使用壽命>4年,現在仍然在正常運行中
   我所是研制高溫煙氣的專業廠家,對如何提高鏈—回球團工程中多管除塵器的除塵效率及壽命,達到回熱風機長期正常運轉,愿意把我們20多年研制的實踐經驗,理論依據介紹如下,其目的是創造中國的品牌,挽回經濟損失,為國家創造財富。
1、陶瓷多管除塵器改進了除塵單元的結構、形狀、組合方式,提高了它的除塵效率。
XLG/A—陶瓷多管除塵器的除塵單元(見圖二)。它也是由直管、螺旋導向機構、旋風子組成, 但它的螺旋葉片內緣與直管外緣緊密配合,螺旋葉片外徑與圓柱筒(旋風子直管一段)內徑緊密配合,構成螺旋導向器機構。組裝時,螺旋導向機構座裝在旋風子上端,是面與面的對接,面與面的間隙用礬土水泥混合料密封,這樣組合的除塵單元不漏風。提高了除塵效率Dg250旋風子除塵單元的dc50為5μm,Dg160旋風子除塵單元的dc50為2.6~3μm。兩級串聯使用除塵效率為96%—98%。  
2、改進了除塵單元的制作材料,提高了使用溫度和使用壽命
窯爐煙氣內含SO2與水份易生成亞硫酸,腐蝕性較強,為了提高使用壽命,把除塵單元的直管,螺旋導向機構,旋風子的材料改為陶瓷材料燒注成型,上釉后在高溫下燒制而成。由于它耐高溫氧化和腐蝕,表面釉層硬度高,表面光滑,阻力小,壽命長,克服了鐵管除塵單元壽命短的缺點。
3、理論依據:必須根據鏈—回球團窯的煙氣特性選用除塵設備。
1工況:鏈篦機—回轉窯球團回熱風的溫度:300℃~600℃,一般使用溫度在450℃~500℃左右。煙塵濃度高(7g/Nm3)、塵粒粗(200目含80%)、密度大、磨啄性強,要保證循環風葉輪使用壽命,除塵效率應在96%—98%。
2對高溫煙氣的要求:高溫煙氣除塵是預除塵,除塵后再進行余熱利用,最后由電除或布袋除塵器達標排放。對高溫煙氣預除塵的要求是:第一,除塵效率高;第二,壽命長,適合工況要求。
3除塵設備的選擇:以往國內外大部分采用XLP大旋風,由于除塵效率低,很少使用。當前國內外應用的是:a.金屬多管除塵器,一級為臥式除塵器,效率為40%,二級旋風子Dg250,除塵效率為75%,合計85%,而工況煙氣濃度為7g/m3,排塵濃度為7000mg×15%=1050mg/nm3達不到保護回熱風機的要求,而且壽命極短。b.陶瓷多管除塵器,一級旋風子Dg250,除塵效率為88%,二級Dg160多管除塵效率為85%,合計96%—98%,排塵濃度在280mg/nm3—140mg/nm3,一般排塵濃度小于150mg,能保護回熱風機使用壽命>四年。
4 理論依據:當前廠家大多數采用多管除塵器。根據除塵單元的材料不同可分為兩種:一種為鑄鐵或高鉻鑄鐵鑄造而成;一種是用高鋁質陶瓷材料燒結而成。鑄鐵除塵單元長期在高溫下工作,金相組織就會發生變化,產生退火回火,使鐵的硬度減退,特別是高鉻鑄鐵除塵單元,雖然金屬鉻具有耐熱、耐腐蝕、耐磨的特殊性能。但它是在300℃以下工作,對氧、氮、濕空氣的氧化穩定,但隨著溫度的升高,氧化加快。雖然會形成氧化膜,但它在含塵氣流沖刷和摩擦中運行很快把氧化膜磨掉;磨掉后又形成新的氧化膜,又被磨掉。這樣反復循環,會造成鉻鐵除塵單元磨損加快,壽命縮短。 國內外大量試驗研究結果表明,金屬材料的沖蝕破壞程度隨環境溫度的增加而加劇。盡管離子沖擊速度從1.7m/s提高到2.5m/s,材料沖蝕腐率出現最大值的高溫度仍在450℃左右。(見圖三 摘自金屬的腐蝕磨損)它在粒子沖擊下和基材合金一起流失,且隨高溫升高,流失率增加,因為合金氧化率隨溫度增加,而很快增大金屬的沖蝕磨損。因此,根據鏈—回球團回熱煙氣的特性來看,采用鑄鐵或高鉻鑄鐵制造除塵單元是不適宜的,(特別是鉻鐵合金)。
 
三、實際應用實例
 
 
(1)沙鋼240萬噸/年鏈—回球團回熱風機除塵,一期二期工程均采用XLG/A—雙級陶瓷多管除塵器,它比金屬多管除塵器除塵效率高13%,它在煙氣溫度300℃—600℃下運行,抗氧化,耐磨損,壽命長。二期工程從2008年2月投產運行至2012年3月中旬,維修檢查結果:陶瓷多管除塵器與回熱風機運行正常,風機葉輪略有磨損,壽命比鐵管多管除塵器長50余倍。
(2)1996年魯中礦山公司球團廠氧化還原的回轉窯球團工藝除塵及熱能回收采用XLG/A—雙級多管除塵器,一年后驗收檢查,煙氣溫度為 554℃,風機葉片略有磨損,運行情況良好,除塵效率未測
 
(3)濟南市科學技術局于2011年12月31日在濟南組織召開了由濟南環保陶瓷除塵技術研究所研制的“XLG/A—陶瓷多管除塵器”項目鑒定會。鑒定委員會認為該產品在流程產業高溫煙氣除塵設備方面填補了國內空白,達到國內領先水平,一致通過鑒定。
 
四、經濟效益與社會效益
濟南環保陶瓷除塵技術研究所是一個不足百人的民企科研實體,在江蘇沙鋼集團總公司的帶領下,在該公司新建240萬噸的鏈篦機——回轉窯高溫煙氣除塵系統中,根據鏈—回轉窯煙氣特性研制的XLG/A—陶瓷多管除塵器,在二期工程中,陶瓷多管除塵器與回熱風機已正常運行了四年多,實踐證明它比鐵管或高鉻鐵壽命長50多倍,為沙鋼球團廠的高產、穩產達標起到保障作用。
1.經濟效益
柳鋼論文中談到,改造前循環風機葉輪使用壽命平均使用周期僅1個月,經噴涂,加焊耐磨襯板,降低風機轉速后的風機葉輪使用周期為3個月。一年節約維修費96萬元,據不完全統計全國目前已新建了66條鏈—回轉窯生產線,一年約節省維修費約6336萬元。
2.論文中又談到兩臺回熱風機頻繁出現故障曾是我們作業率無法提高的一個主要因素,若把由頻繁出現故障造成的停產,減產數量的計算起來,據不完全統計一年就損失幾百億元。
3.社會效益
國家主席胡錦濤多次報告中指出“要貫徹落實科學發展觀”,我們就應落實國家政策,對產品進行改革創新,加快技術創新成果的落實,沙鋼是冶金行業民企老大,在鏈—回轉窯一、二期生產線上能創造高產,穩產,質量達標是冶金行業的典范。
沙鋼能在一、二期鏈——回轉窯生產線除塵系統選用XLG/A—陶瓷多管除塵器。是對我所技術的信任和鼓勵,使我所創造出適宜鏈——回轉窯煙氣特性的XLG/A—陶瓷多管除塵器,保護回熱風機使用壽命超過三年零八個月的創舉,比鐵管除塵器使用壽命長達50余倍。
總之,隨著冶金技術不斷發展,必然會出現與之相適應的高溫煙氣治理的新技術新產品,其要求是環保高指標、節能降耗,投資省,使用可靠,然而關鍵是優與劣、中與外的結合,相關部門要有適應的管理體制,否則無品牌低質量的產品仍然充斥市場,使高科技產品難以推廣。
五、為推廣XLG—A陶瓷多管除塵器是以陶代鋼,價格便宜,壽命長,維修費用低,特做出以下承諾。
1.以240萬t/a鏈—回球團工程為例,壽命已正常運行4年以上,供貨范圍,煙氣入口法蘭至二級出口法蘭,下至灰斗法蘭,價格為2萬元/1萬m3,如工況煙氣為42萬m3,即2萬元×42萬m3=84萬元,雙級為84萬元×2=168萬元。使用壽命>4年,三年內陶管磨穿裂紋,免費更新。
2.干熄焦應用實例,濟鋼98年引進75T×2干熄焦工程,選用XLG/A—雙級陶管除塵器,自投產至退役,未換過陶瓷除塵單元和循環風機轉子。我所保證6年內陶管磨穿免費更新。
六、合作項目
1.燒結機頭煙氣脫硫除塵
1燒結機頭煙氣(150~200ºC)進入Dg250陶瓷多管除塵器,將粗塵除掉85%,然后進入凝聚式脫硫除塵器脫硫除塵,最后進入Dg160陶瓷多管除塵器。經過三級除塵器處理后煙氣含塵濃度≤50mg。
2一級陶瓷多管除塵器除下粉塵內含CaO,它進入沉淀池,與水發生反應形成Ca(OH) 2以備脫硫使用。
3整套系統設有旁通煙道及控制閥,當凝聚式脫硫除塵器需要維護時,關掉閥門1打開閥門2雙級陶瓷多管除塵器依然能正常工作。
2.陶瓷多管布袋組合除塵器,它適用于粉塵量大、環境排放要求高的煙氣治理。
工作原理及特點:利用陶瓷多管除塵器把大部分粗粉塵除掉,余下很少量的細粉塵由布袋除塵器精回收,潔凈氣體由風機送入煙囪排放,排放濃度小于50mg。這樣粗細粉塵分為兩級處理,不僅提高總除塵效率,而且降低了布袋的清灰頻率,提高布袋除塵器的使用壽命,節約維修維護費用。它也設有旁通煙道,布袋除塵器維護的時候,煙氣經多管除塵器除塵直接排放,整條生產線依然能正常工作。
與電袋組合除塵器相比,多管布袋組合除塵器具有以下優點:1制作成本低,2運行費用省,3維修維護費用低,4耐酸堿腐蝕,適用面廣,壽命長。
 

 

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