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烧结环境除尘超低排放技术研究及生产应用

更新时间:2018-03-17 10:44:51   来源:

        随着环保要求的不断提高,除尘系统的排放浓度标准越来越严格。超低排放已成为除尘技术发展的重要趋势,系统设计在超低排放除尘技术中起着关键的作用。本文介绍了风速、管网阻力平衡、收尘器风速和滤膜器的滤风速度等。研究和分析了除尘系统颗粒排放控制的主要影响因素,得出了相应的关键设计参数。粉尘排放浓度的实际应用小于10毫克/立方米,用于龙钢3#烧结机除尘系统。它为类似项目的超低排放提供了参考。

       超低排放的概念最早应用于燃煤电厂的环保改造中,其对于烟尘排放的要求是在基准条件下,排放浓度≤10mg/Nm3。近年来超低排放技术逐渐成为热议的话题,在燃煤电厂烟气治理中也得到了广泛的实践。而在钢铁企业烧结工序的环境除尘系统中,超低排放的实例依然鲜见。国丰钢铁132m2烧结机配料室除尘改造、莱钢1#105m2烧结机机尾除尘改造等工程中,颗粒物排放依然只能达到≤30mg/Nm3。本文根据工程实际情况,在龙钢3#烧结机配料除尘系统设计过程中贯彻了综合性、精细化系统设计的理念,设计时通过对抽风罩罩口风速、管网阻力平衡、除尘系统过滤风速及覆膜滤料四个主要粉尘排放影响因素进行综合考虑,实现了该工程粉尘排放≤10mg/Nm3的要求,达到了超低排放的目的。

1排放控制的主要影响因素研究

1.1罩口风速的影响

       罩口风速即为抽风罩与工艺设备接口的断面风速,由除尘风量和抽风罩口面积两个参数决定。罩口风速对粉尘排放浓度的影响很大。罩口风速过低,起不到控制扬尘的目的;罩口风速过高,则容易将物料抽入风管,导致除尘器入口浓度超限。除尘器入口浓度超限可能带来以下两个方面的问题。

(1)单位面积滤料处理的粉尘量增加。粉尘量的增加将会使滤袋超负荷运行,排放无法达标。

       例如在某厂的一混除尘系统改造过程中,由于施工的原因,造成罩口风速过高,导致实测除尘器入口浓度在30g/m3左右(设计值为10g/m3)。在停机整改将罩口风速降到合理水平后,入口含尘浓度正常,排放也随即达标。罩口风速从4.0m/s下降到2.0m/s的过程中,排放浓度下降明显。当罩口风速下降到2.0m/s时,排放浓度达到设计值(10g/m3)。因而在超低排放除尘系统设计时,可取2.0m/s为基准设计值。

(2)进入除尘器的大颗粒物料增加。大颗粒物料的增加会加快滤袋的磨损。于此工况运行一段时间后,将出现众多滤袋连续破袋的现象。只要有一条滤袋破损,排放浓度将瞬间提高,无法实现近零排放。此外,在基准设计值基础上,罩口风速的选取还应根据物料的不同而不同。一般原则为:较轻的细粉尘选较低的过滤风速,较重的粗颗粒可以适当提高其过滤风速。

1.2阻力平衡的影响

除尘系统管网阻力平衡能否实现是整个系统成功与否的关键。公式(1)、(2)、(3)描述了管网阻力平衡对实际运行风量影响的机理。管道支路阻力损失如公式(1)所示,与管道内运行风量的平方成正比。由于运行时各支路末端至风机入口阻力损失之间有相等关系(公式(2),从而推导出各支路比阻系数与运行风量的平方之乘积相等。系统阻力失衡,即各支路比阻系数S与设计值不一致,这也就会导致运行风量Q与设计值不一致,除尘点风量偏离设计值。设计风量偏离除了造成罩口风速也相应偏离外,同时还会带来管道堵塞、磨损等一系列问题。

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其中:P—支路末端至风机入口阻力损失,Pa;S—比阻系数;Q—末端运行风量,m3/h。龙钢3#烧结机采用中冶长天暖通分院研发的阻力平衡器专利技术,该技术是一种全平衡系统设计技术。它的特点是采用阻力平衡器代替阻力调节阀,同时配合专业的阻力平衡计算程序,在设计阶段即可完成全部管路的阻力平衡。这一技术能够最大程度实现运行风量与设计风量一致,确保设计意图的实现。除尘系统现场按图安装完成以后即可使用,无需人工调节,简单快捷。并且阻力平衡器采用耐磨衬里,能保证系统长期稳定的运行。

1.3过滤风速的影响

       本次设计选择脉冲袋式除尘器作为净化设备。脉冲袋式除尘器稳定性好,效率高,直径2μm以上的粉尘捕捉效率可以达到99%。就工程实际应用的情况而言,袋式除尘器是目前能达到超低排放的最佳选择。过滤风速是决定袋式除尘器过滤面积的基本参数。过滤风速太高,会造成压力损失过大,降低除尘效率,加快滤料的堵塞和磨损。但是过滤速度太低,则影响除尘器的经济性。实验数据显示,当过滤风速低于1.0m/min时,进一步降低过滤风速除尘效率不再提高。

       过滤风速在1.0~1.5m/min区间,除尘效率下降最快。因此,在做超低排放设计时,过滤风速的选择必须十分慎重。本工程根据粉尘特性、除尘器入口浓度、附加安全系数等因素综合考虑,选择除尘器过滤风速为0.6m/min。

1.4滤料的影响

       龙钢3#烧结机袋式除尘器的过滤材料采用聚四氟乙烯覆膜滤料(简称覆膜滤料),此覆膜滤料是由一种多微孔、极光滑、又憎水的聚四氟乙烯过滤薄膜与不同基材(如涤纶针刺毡)复合而成。覆膜滤料过滤效率不受粒径分布影响,能捕捉超细粉尘,除尘效率高。普通滤料对于1μm以下的粉尘处理效率低。在近零排放时,烟囱排出的粉尘几乎全是PM2.5粉尘,覆膜滤料对PM2.5粉尘有很高的过滤效率,能够达到超低排放的要求。

2结束语

2.1排风罩罩口风速过高会导致除尘器排放浓度升高。根据除尘系统现场实测结果,宜采用2.0m/s作为抽风罩罩口风速设计的基准值;管网阻力平衡是确保除尘系统按设计意图运行的关键,必须在精细设计的基础上进行严格的阻力平衡计算,并且要有相应设备保证系统的阻力平衡,最好采用全平衡的系统设计技术,中冶长天暖通分院研发的阻力平衡器专利技术可实现这一功能;除尘器过滤风速宜在1.0m/min的基础上增加必要的余量,龙钢3#烧结配料袋式除尘系统选择的0.6m/s的过滤风速可以作为重要参考案例;结合以上系统条件,再采用覆膜滤料作为袋式除尘器的

       过滤材料,能够最终达到排放浓度≤10mg/Nm3的超低排放标准。

2.2超低排放是除尘环保行业的重要机遇和挑战,其对除尘系统设计的整体性和精细化提出了更高的要求。

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