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XLG/A–陶瓷多管除尘器在链—回球团高温烟气除尘及余热利用的技术创新

2012/03/12

济南环保陶瓷除尘技术研究所
XLG/A–陶瓷多管除尘器
在链—回球团高温烟气除尘及余热利用的技术创新
前言
   随着我国冶金事业的发展,全国高炉大型化,为保证高炉稳产、高产、提供优质原料,各大钢厂相继投产了大、中型链篦机—回转窖球团生产线。图一是链—回—环系统工艺流程图,生球首先通过鼓风段和抽干段进行干燥,再经过预热段和预热二段完成预热,然后进入回转窑焙烧,最后通过环冷机,冷却为成品球团。在链篦机左右侧各设一台多管除尘器和一台回热风机,从链篦机内抽出的高温烟气经多管除尘器除尘后再由回热风机送进链篦机的鼓干段进行烘球,它的余热利用见图一。
它之前的多管除尘器的除尘效率和寿命,直接影响回热风机叶轮的磨损和风机的正常运行,出现故障将会直接影响生产。
下面是工作在链—回球团生产一线的工程师们,在全国球团技术协调组主办的“球团技术”发表的三篇论文(摘要)来引证这个问题的重要性。
第一篇,《球团厂风机常见故障与处理》论文中报道:球团一厂的回热风机由于多管除尘器除尘效果不佳,大量高温高速粉尘颗粒通过引风机,使叶片受到不断的冲刷,在短短的13天内就使回热风机的转子严重磨损变形,最终只能报废。由此可见,除尘器的除尘效率对风机转子的影响很大,一旦除尘效果不理想,必将使风机转子受到很大的磨损。
    第二篇,《球团挖潜改造的生产实践》论文中报道:随着球团产量提高,两台循环风机叶轮的使用寿命仅一个月左右,主要问题是叶轮磨损严重,更换叶轮一方面增加维护费用,另一方面使产量降低。
第三篇,《通过设备技术改造提高作业率》论文中报道:两台回热风机频繁出现故障,是我们作业率无法提高的一个主要原因……
上述三篇论文,论述了铁管除尘单元设计不合理,除尘效率低,是回热风机叶轮受高温烟尘的冲刷、磨损快、寿命短的原因。解决方法是对风机叶轮采用喷涂,加耐磨焊点,降低风机转速,能延期使用寿命3个月,起到了一定的效果。但这是被动措施,未能从根本上解决存在的实际问题。
二、陶瓷多管除尘器为什么在链—回球团回热风机使用寿命>4年,现在仍然在正常运行中
   我所是研制高温烟气的专业厂家,对如何提高链—回球团工程中多管除尘器的除尘效率及寿命,达到回热风机长期正常运转,愿意把我们20多年研制的实践经验,理论依据介绍如下,其目的是创造中国的品牌,挽回经济损失,为国家创造财富。
1、陶瓷多管除尘器改进了除尘单元的结构、形状、组合方式,提高了它的除尘效率。
XLG/A—陶瓷多管除尘器的除尘单元(见图二)。它也是由直管、螺旋导向机构、旋风子组成, 但它的螺旋叶片内缘与直管外缘紧密配合,螺旋叶片外径与圆柱筒(旋风子直管一段)内径紧密配合,构成螺旋导向器机构。组装时,螺旋导向机构座装在旋风子上端,是面与面的对接,面与面的间隙用矾土水泥混合料密封,这样组合的除尘单元不漏风。提高了除尘效率Dg250旋风子除尘单元的dc50为5μm,Dg160旋风子除尘单元的dc50为2.6~3μm。两级串联使用除尘效率为96%—98%。  
2、改进了除尘单元的制作材料,提高了使用温度和使用寿命
窑炉烟气内含SO2与水份易生成亚硫酸,腐蚀性较强,为了提高使用寿命,把除尘单元的直管,螺旋导向机构,旋风子的材料改为陶瓷材料烧注成型,上釉后在高温下烧制而成。由于它耐高温氧化和腐蚀,表面釉层硬度高,表面光滑,阻力小,寿命长,克服了铁管除尘单元寿命短的缺点。
3、理论依据:必须根据链—回球团窑的烟气特性选用除尘设备。
1工况:链篦机—回转窑球团回热风的温度:300℃~600℃,一般使用温度在450℃~500℃左右。烟尘浓度高(7g/Nm3)、尘粒粗(200目含80%)、密度大、磨啄性强,要保证循环风叶轮使用寿命,除尘效率应在96%—98%。
2对高温烟气的要求:高温烟气除尘是预除尘,除尘后再进行余热利用,最后由电除或布袋除尘器达标排放。对高温烟气预除尘的要求是:第一,除尘效率高;第二,寿命长,适合工况要求。
3除尘设备的选择:以往国内外大部分采用XLP大旋风,由于除尘效率低,很少使用。当前国内外应用的是:a.金属多管除尘器,一级为卧式除尘器,效率为40%,二级旋风子Dg250,除尘效率为75%,合计85%,而工况烟气浓度为7g/m3,排尘浓度为7000mg×15%=1050mg/nm3达不到保护回热风机的要求,而且寿命极短。b.陶瓷多管除尘器,一级旋风子Dg250,除尘效率为88%,二级Dg160多管除尘效率为85%,合计96%—98%,排尘浓度在280mg/nm3—140mg/nm3,一般排尘浓度小于150mg,能保护回热风机使用寿命>四年。
4 理论依据:当前厂家大多数采用多管除尘器。根据除尘单元的材料不同可分为两种:一种为铸铁或高铬铸铁铸造而成;一种是用高铝质陶瓷材料烧结而成。铸铁除尘单元长期在高温下工作,金相组织就会发生变化,产生退火回火,使铁的硬度减退,特别是高铬铸铁除尘单元,虽然金属铬具有耐热、耐腐蚀、耐磨的特殊性能。但它是在300℃以下工作,对氧、氮、湿空气的氧化稳定,但随着温度的升高,氧化加快。虽然会形成氧化膜,但它在含尘气流冲刷和摩擦中运行很快把氧化膜磨掉;磨掉后又形成新的氧化膜,又被磨掉。这样反复循环,会造成铬铁除尘单元磨损加快,寿命缩短。 国内外大量试验研究结果表明,金属材料的冲蚀破坏程度随环境温度的增加而加剧。尽管离子冲击速度从1.7m/s提高到2.5m/s,材料冲蚀腐率出现最大值的高温度仍在450℃左右。(见图三 摘自金属的腐蚀磨损)它在粒子冲击下和基材合金一起流失,且随高温升高,流失率增加,因为合金氧化率随温度增加,而很快增大金属的冲蚀磨损。因此,根据链—回球团回热烟气的特性来看,采用铸铁或高铬铸铁制造除尘单元是不适宜的,(特别是铬铁合金)。
 
三、实际应用实例
 
 
(1)沙钢240万吨/年链—回球团回热风机除尘,一期二期工程均采用XLG/A—双级陶瓷多管除尘器,它比金属多管除尘器除尘效率高13%,它在烟气温度300℃—600℃下运行,抗氧化,耐磨损,寿命长。二期工程从2008年2月投产运行至2012年3月中旬,维修检查结果:陶瓷多管除尘器与回热风机运行正常,风机叶轮略有磨损,寿命比铁管多管除尘器长50余倍。
(2)1996年鲁中矿山公司球团厂氧化还原的回转窑球团工艺除尘及热能回收采用XLG/A—双级多管除尘器,一年后验收检查,烟气温度为 554℃,风机叶片略有磨损,运行情况良好,除尘效率未测
 
(3)济南市科学技术局于2011年12月31日在济南组织召开了由济南环保陶瓷除尘技术研究所研制的“XLG/A—陶瓷多管除尘器”项目鉴定会。鉴定委员会认为该产品在流程产业高温烟气除尘设备方面填补了国内空白,达到国内领先水平,一致通过鉴定。
 
四、经济效益与社会效益
济南环保陶瓷除尘技术研究所是一个不足百人的民企科研实体,在江苏沙钢集团总公司的带领下,在该公司新建240万吨的链篦机——回转窑高温烟气除尘系统中,根据链—回转窑烟气特性研制的XLG/A—陶瓷多管除尘器,在二期工程中,陶瓷多管除尘器与回热风机已正常运行了四年多,实践证明它比铁管或高铬铁寿命长50多倍,为沙钢球团厂的高产、稳产达标起到保障作用。
1.经济效益
柳钢论文中谈到,改造前循环风机叶轮使用寿命平均使用周期仅1个月,经喷涂,加焊耐磨衬板,降低风机转速后的风机叶轮使用周期为3个月。一年节约维修费96万元,据不完全统计全国目前已新建了66条链—回转窑生产线,一年约节省维修费约6336万元。
2.论文中又谈到两台回热风机频繁出现故障曾是我们作业率无法提高的一个主要因素,若把由频繁出现故障造成的停产,减产数量的计算起来,据不完全统计一年就损失几百亿元。
3.社会效益
国家主席胡锦涛多次报告中指出“要贯彻落实科学发展观”,我们就应落实国家政策,对产品进行改革创新,加快技术创新成果的落实,沙钢是冶金行业民企老大,在链—回转窑一、二期生产线上能创造高产,稳产,质量达标是冶金行业的典范。
沙钢能在一、二期链——回转窑生产线除尘系统选用XLG/A—陶瓷多管除尘器。是对我所技术的信任和鼓励,使我所创造出适宜链——回转窑烟气特性的XLG/A—陶瓷多管除尘器,保护回热风机使用寿命超过三年零八个月的创举,比铁管除尘器使用寿命长达50余倍。
总之,随着冶金技术不断发展,必然会出现与之相适应的高温烟气治理的新技术新产品,其要求是环保高指标、节能降耗,投资省,使用可靠,然而关键是优与劣、中与外的结合,相关部门要有适应的管理体制,否则无品牌低质量的产品仍然充斥市场,使高科技产品难以推广。
五、为推广XLG—A陶瓷多管除尘器是以陶代钢,价格便宜,寿命长,维修费用低,特做出以下承诺。
1.以240万t/a链—回球团工程为例,寿命已正常运行4年以上,供货范围,烟气入口法兰至二级出口法兰,下至灰斗法兰,价格为2万元/1万m3,如工况烟气为42万m3,即2万元×42万m3=84万元,双级为84万元×2=168万元。使用寿命>4年,三年内陶管磨穿裂纹,免费更新。
2.干熄焦应用实例,济钢98年引进75T×2干熄焦工程,选用XLG/A—双级陶管除尘器,自投产至退役,未换过陶瓷除尘单元和循环风机转子。我所保证6年内陶管磨穿免费更新。
六、合作项目
1.烧结机头烟气脱硫除尘
1烧结机头烟气(150~200ºC)进入Dg250陶瓷多管除尘器,将粗尘除掉85%,然后进入凝聚式脱硫除尘器脱硫除尘,最后进入Dg160陶瓷多管除尘器。经过三级除尘器处理后烟气含尘浓度≤50mg。
2一级陶瓷多管除尘器除下粉尘内含CaO,它进入沉淀池,与水发生反应形成Ca(OH) 2以备脱硫使用。
3整套系统设有旁通烟道及控制阀,当凝聚式脱硫除尘器需要维护时,关掉阀门1打开阀门2双级陶瓷多管除尘器依然能正常工作。
2.陶瓷多管布袋组合除尘器,它适用于粉尘量大、环境排放要求高的烟气治理。
工作原理及特点:利用陶瓷多管除尘器把大部分粗粉尘除掉,余下很少量的细粉尘由布袋除尘器精回收,洁净气体由风机送入烟囱排放,排放浓度小于50mg。这样粗细粉尘分为两级处理,不仅提高总除尘效率,而且降低了布袋的清灰频率,提高布袋除尘器的使用寿命,节约维修维护费用。它也设有旁通烟道,布袋除尘器维护的时候,烟气经多管除尘器除尘直接排放,整条生产线依然能正常工作。
与电袋组合除尘器相比,多管布袋组合除尘器具有以下优点:1制作成本低,2运行费用省,3维修维护费用低,4耐酸碱腐蚀,适用面广,寿命长。