大型低阻袋除塵器在礦渣微粉制備系統(tǒng)中的應用
礦渣是鋼廠煉鐵過程中排出的廢渣。礦渣作為混合材與水泥熟料一起磨細,可以生產出普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥,其最大摻入量為30%。
10年前,鋼廠礦渣占用大量耕地,污染周圍環(huán)境。2000年,國內首條礦渣微粉生產線在安徽朱家橋建成投產。之后,許多鋼廠陸續(xù)上馬礦渣微粉生產線,昔日的廢渣變成了今天的“金渣”。礦渣磨細制備成礦渣微粉,等量替代水泥,既可以節(jié)約礦山資源,又可以減少CO2排放量,是一個變廢為寶的綠色產業(yè)。40~70元/噸的礦渣磨細后可以賣到140~190元/噸,經濟效益相當可觀,成為鋼廠發(fā)展循環(huán)經濟的又一亮點。
為滿足礦渣微粉制備系統(tǒng)技術需求和環(huán)保排放要求,推進礦渣微粉制備系統(tǒng)綜合技術水平的提高,合肥水泥研究設計院開發(fā)研制了礦渣粉磨大型低阻袋除塵器,并于2006年12月通過了由安徽省科技廳組織的專家鑒定。項目2007年獲得中國建材集團公司科技進步一等獎,2008年獲得國家環(huán)??茖W技術三等獎、中國建材聯(lián)合會科技進步三等獎,關鍵技術獲得國家發(fā)明專利授權。
礦渣微粉的生產工藝
礦渣微粉制備系統(tǒng)的終端是袋除塵器,系統(tǒng)成品全部由其收集。袋除塵器作為礦渣微粉制備系統(tǒng)中的重要設備之一,其技術性能優(yōu)劣對系統(tǒng)達產達標有較大影響。針對礦渣特性及工藝系統(tǒng)特點,合肥水泥研究設計院研發(fā)出大型低阻袋除塵器,以滿足不同生產規(guī)模的用戶需求。
2000年安徽朱家橋投運的生產線,主機設備采用立式磨進行礦渣粉磨,產品的收集采用了合肥水泥研究設計院環(huán)保公司針對礦渣特性設計研發(fā)的脈沖式袋除塵器。系統(tǒng)工藝流程如下圖所示。
含有水分的礦渣由料庫送入立式磨,經立磨烘干、粉磨,磨細后的微粉隨氣流進入袋除塵器。經袋除塵器過濾后,收集的成品進入成品庫,過濾后的達標氣體由風機排入大氣。礦渣由立磨磨細,電耗低、烘干能力強、系統(tǒng)工藝簡單,許多鋼廠采用了下圖所示的工藝流程。
磨細后的礦渣顆粒細,小于10μm的顆粒>40%,比表面積一般在420~450m2/kg。與水泥生料及水泥制備系統(tǒng)相比,礦渣制備系統(tǒng)的系統(tǒng)風量要大得多,根據規(guī)模不同,系統(tǒng)風量一般在20萬~70萬m3/h。
磨細后的礦渣隨氣流直接進入袋除塵器,除塵器入口濃度較高,一般在350g/Nm3左右。
入磨礦渣水分一般在8%~12%,雨季時高達15%~20%,如此高的水分極易使含塵氣體結露,造成糊袋,影響系統(tǒng)通風。由于礦渣微粉制備系統(tǒng)含塵氣體的特殊性質,一般袋除塵器不能滿足系統(tǒng)要求,需特殊設計。
大型低阻袋除塵器的設計
上世紀80年代末,我國引進吸收的氣箱脈沖袋除塵器在水泥行業(yè)及鋼鐵行業(yè)煤粉制備系統(tǒng)中成功應用,得到用戶認可。依據多年推廣應用中積累的技術經驗,合肥水泥研究設計院針對礦渣制備系統(tǒng)含塵氣體的性質,對大型低阻袋除塵器進行了全新優(yōu)化設計。
1.濾袋選擇及過濾風速確定
濾袋是袋除塵器的核心部件,依據含塵氣體水分大、含塵濃度高、粉塵顆粒細等特點,濾袋采用亞克力覆膜濾料。
合理的過濾風速既可以使濾袋保持合理的過濾阻力,又可以使設備一次性投資較為經濟,經過氣箱脈沖在多年使用過程中,現(xiàn)場試驗及應用經驗的比較數(shù)據顯示,過濾風速確定在0.95m/min左右較為合理。
2.袋除塵器設備結構設計
由于礦渣微粉制備系統(tǒng)風量大,常規(guī)袋除塵器不能滿足系統(tǒng)需求。合肥水泥研究設計院在氣箱脈沖袋除塵器基礎上對設備進出風道、凈氣箱、各袋室出風孔及清灰、卸灰系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計,盡量擴大氣流通過的各通風截面面積,使氣流速度降至最低,降低設備結構阻力。用于袋除塵器的風道均風導流裝置、脈沖袋除塵器清灰裝置等兩項關鍵技術已取得國家發(fā)明專利授權,大型袋除塵器雨水排泄裝置取得國家實用新型專利授權。
3.除塵器運行狀態(tài)監(jiān)控設計
除塵器分箱設計,離線清灰,共分有數(shù)十個過濾、清灰單元,設計有數(shù)十套提升閥和數(shù)十套脈沖閥。如此多的提升閥和脈沖閥在收粉器運行時是否正常工作,直接影響收粉器的清灰效果及運行阻力,從而影響整個系統(tǒng)的運行。
為準確監(jiān)控除塵器運行狀況,在每個單元設計都裝有U型壓力計,通過各單元的壓力變化隨時判斷其提升閥和脈沖閥是否正常工作,是否提高了工作效率。除塵器每個單元的工作狀態(tài)隨時都在監(jiān)控之中,設備進出風口分別設有壓差監(jiān)測裝置和溫度監(jiān)測裝置,監(jiān)測信號送入中央控制室內,由中控室直接監(jiān)控除塵器的運行情況。
4.推廣應用情況
2000年投運的朱家橋礦渣微粉制備系統(tǒng)袋除塵器運行阻力在1200Pa左右。經過優(yōu)化設計,江蘇沙鋼先后投運的4臺礦渣粉磨大型低阻袋除塵器運行阻力均低于1000Pa,系統(tǒng)尾風機電耗大大降低。
除塵器出口排放低于10mg/Nm3,大大優(yōu)于國家環(huán)保標準。目前,已有數(shù)十臺除塵器在江蘇沙鋼集團、山東魯新建材公司、山東日照鋼廠等地投入運行,獲得用戶好評。
袋除塵器低阻力運行和出口低濃度排放真正實現(xiàn)了節(jié)能減排。礦渣磨細后等量代替水泥,既節(jié)約資源,又保護環(huán)境,是一項發(fā)展循環(huán)經濟的綠色產業(yè)。
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