鋼鐵廠高爐煤氣凈化用濾料的選取與確定

鋼鐵廠高爐煤氣凈化用濾料的選取與確定

• 應用領域

1. 鋼鐵廠高爐煤氣凈化袋式除塵器

• 英斯瑞德推薦

1. 氟美斯^®（FMS^®）復合耐高溫過濾材料；

• 產品性能分析與比較

（一）概況

高爐煤氣是冶金系統(tǒng)一種重要的二次能源，占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗的10－20%。目前，高爐煤氣已成為熱風爐、焦爐、軋鋼加熱爐（與高熱值染料混燒）和中低壓高爐的主要燃料煤氣。

由于高爐煤氣熱值低，有劇毒、爆炸范圍寬，可利用程度較小，同時鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的副產品高爐煤氣量一般較大。煤氣在各冶金企業(yè)普遍存在放散問題，一方面造成能源浪費；另一方面引起污染環(huán)境，因此如何合理經(jīng)濟的利用高爐煤氣，成為冶金系統(tǒng)的一大攻關課題。

同時，由于高爐煤氣中的含塵量較大，不易直接進入煤氣管網(wǎng)使用，必須通過工藝凈化除塵后，降低高爐煤氣的含塵量，一般要求煤氣的含塵量小于10mg/Nm³時，才能保證關聯(lián)設備的正常使用。目前在高爐煤氣的治理中一般采用濕法凈化工藝，主要是通過煤氣洗滌塔及文氏管濕式除塵器進行凈化，但同高爐煤氣干法凈化脈沖袋式除塵器相比，仍存在系統(tǒng)流程復雜、投資費用大、耗水量及能量損耗大、二次污染嚴重等特點，因此在國外高爐煤氣應用干法凈化脈沖袋式除塵設備得到了迅速發(fā)展。

隨著布袋除塵技術和濾料的不斷開發(fā)，在高爐煤氣干法凈化中運用布袋除塵設備，由于其克服了干式電除塵器缺點，且投資較省，因此在世界各國得到廣泛的應用和推廣，特別是在中小型高爐（≤1000m³）上得到了推廣，目前世界上已有超過500臺的脈沖布袋除塵器用于高爐煤氣的干法凈化，其中zui大的處理煙氣量達到100萬m³/h。

（二） 氟美斯^®（FMS^®）針刺氈的性能優(yōu)點

1、概況

我國的煉鐵高爐煤氣布袋除塵器工藝從1974年開始起步，隨著除塵器技術的發(fā)展，過濾材料從玻璃纖維布、玻璃纖維針刺氈、METAMAX針刺氈發(fā)展到現(xiàn)在大多數(shù)使用氟美斯^®（FMS^®）復合耐高溫過濾材料產品，市場對針刺過濾氈的需求連年大幅增長，也推動了針刺過濾氈這一新興行業(yè)的快速發(fā)展。從產品市場結構上看，耐高溫的有機纖維具有使用壽命長，過濾精度高等優(yōu)點，但使用溫度受限制，尺寸不穩(wěn)定，產品價格過高，用戶難以接受等問題嚴重制約該產品的發(fā)展。而耐高溫的無機纖維又存在不耐磨，不耐折，使用壽命短，過濾精度低等問題，不能適應日益發(fā)展的環(huán)保工業(yè)的要求。

氟美斯^®（FMS^®）針刺過濾氈產品從1997年立項到1998年完成研制工作并申請國家，2003年通過了科技成果鑒定。氟美斯^®（FMS^®）針刺過濾氈具有耐高溫、耐腐蝕、大風量、壽命長的特點。它是將幾種耐高溫纖維以不同比例與玻璃纖維混紡針刺成氈，再用含氟助劑進行后整理加工制成。該產品耐磨、耐折性能好，出口排放濃度極低。主要應用于煉鐵廠高爐煤氣凈化等高溫煙氣的治理。經(jīng)過近幾年的批量生產和推廣工作，取得了很好的效果。

氟美斯^®（FMS^®）針刺過濾氈是由三維纖維相互聯(lián)接而制成的深度型過濾介質，為可透性材料，內部具有大量的半通孔及貫通孔。它的過濾作用發(fā)生在整個厚度上。一部分污物粒子被阻擋在靠近上游的表面，一些較小的粒子進入過濾介質內部，在收縮，膨脹，壓力效應等作用下吸附在孔壁上沉積下來形成塵架，氣體由間隙排除，粒子則被阻擋在塵架內部，因此，其結構決定了氟美斯^®（FMS^®）針刺過濾氈具有低壓力損失、高過濾精度、大納污容量、過濾效率高及壽命長等優(yōu)點。

2、氟美斯耐高溫過濾材料性能分析

通過科學排列和組合，我們得到了一批主體耐高溫性能相近，特殊性能*相異的高溫過濾材料新品種，這些品種基本上發(fā)揚了兩種纖維材料的長處，并彌補了各自的不足之處。經(jīng)實驗室測試及使用現(xiàn)場的應用可得出以下結論：

（1）可顯著地提高濾料的強度，并降低伸長率

氟美斯^®（FMS^®）針刺過濾氈的經(jīng)緯向抗拉強度均在2000牛頓以上，比化纖濾料高一倍左右，斷裂伸長率在3～10%之間，這說明該種濾料在使用中尺寸穩(wěn)定性好，不易伸長變形，這種特性使其在高爐煤氣長袋反（吸）吹風除塵器中顯著地提高清灰效果，降低阻力，延長壽命。

（2）可顯著地提高耐溫性

碳纖維與玻纖混合而成后制成的高溫濾材耐溫可達400℃以上。P84纖維與玻纖混合之后生產的氟美斯^®（FMS^®）9806型過濾氈其耐溫水平明顯高于由純P84纖維制成的P84高溫氈。在實驗中測試將氟美斯^®（FMS^®）9806置于300℃的烘箱放置24小時，在實驗室中測試其收縮率小于1%，強度基本不降低。

（3）可顯著地提高耐磨性

經(jīng)平磨實驗機檢測，氟美斯濾料與玻纖針刺氈比較，其耐磨性有明顯提高。（氟美斯濾料耐磨性2200～3000次，玻璃纖維濾料耐磨性538次）。

（4）可顯著地降低運行阻力

因在玻璃纖維中混入了易于針刺加工和后整理表面處理的化學纖維，所以更利于濾氈的平整和密實，表面平整光滑程度好，易于清灰，運行阻力低，如果P84纖維層復合在濾氈表面，表面過濾效果更佳。

（5）可顯著地提高過濾風速，降低除塵器體積

因氟美斯濾氈機械強度高，耐磨、耐折性好，可以在大于0.9m/min的過濾風速下正常使用，因此風速可選擇高一些，除塵器體積及過濾面積均可以小一些，節(jié)省能源。

（6）氟美斯耐高溫濾料價格便宜，用戶更宜接受

因氟美斯濾料為玻璃纖維與化學纖維的混合型材料，所以制造成本為同類型、同性能進口耐高溫化學濾料的50～60%，可以大大地節(jié)約使用成本。順便提一下一個很重要的問題：在垃圾焚燒爐、含酸性較大的燃煤鍋爐等粉塵特性比較惡劣、溫度很高的場合，日本美國等國家均使用聚四氟纖維氈或玻纖與高性能化纖的復合氈。

（三）氟美斯^®（FMS^®）9806與玻璃纖維針刺過濾氈在高爐煤氣布袋除塵器應用的比較

玻璃纖維針刺氈是首先被應用于高爐煤氣除塵的針刺過濾材料。由于玻璃纖維表面磨擦系數(shù)很低，經(jīng)過普通后處理的針刺氈很容易在使用中造成纖維間互相滑移，表現(xiàn)為很低的抗剝離性和耐折性，另外滑移會使針刺結構發(fā)生變化，降低過濾性能和過濾精度，這是玻璃纖維針刺氈抗化學性好，尺寸穩(wěn)定但使用壽命低的zui主要原因。

氟美斯^®（FMS^®）9806針刺過濾氈經(jīng)過后整理，在纖維表面及纖維間形成不連續(xù)膜，使纖維間、纖維與基布間在一定的受力范圍內不能相對滑移，而且改善了氈體結構，不僅抗剝離性能和耐磨耐折性能大幅度提高，而且由于其內部孔隙率得到優(yōu)化，提高了過濾性能和過濾精度。

以350 m³高爐，處理煤氣量80000m³/h為例，對兩種不同的過濾材料應用參數(shù)比較見表1。

表1   兩種不同過濾濾料在高爐煤氣凈化中的應用比較

由此可見，氟美斯^®（FMS^®）9806針刺過濾氈的研制和應用與除塵器技術的發(fā)展是緊密相關的，氟美斯^®（FMS^®）9806針刺過濾氈為新型除塵器在高爐煤氣上的應用提供了理想的過濾材料。

（四）氟美斯^®（FMS^®）濾料在高爐煤氣凈化使用過程中遇到的問題及解決方法

氟美斯^®（FMS^®）為博格公司的注冊商標。氟美斯^®（FMS^®）耐高溫濾料是博格企業(yè)研制及大量生產的一種復合耐高溫過濾材料。目前市場上也發(fā)現(xiàn)了大量的假冒偽劣產品，雖價格低廉，但從材料上、后處理材料及方式上均有較大差距和不同，使用效果及使用壽命均達不到博格氟美斯的水平，為用戶帶來較大的損失。

有些高爐因增產的需要，過濾負荷有較大增長，這時對濾料提出了更高的要求，包括有些高爐煤氣含水率較大，這時需選用表面帶有超細纖維面層的氟美斯過濾材料。

• 技術參數(shù)

氟美斯^®（FMS^®）9806針刺過濾氈的性能參數(shù)如下表所示：

• 氟美斯^®（FMS^®）針刺氈在高爐煤氣凈化中的應用及相關業(yè)績

氟美斯^®（FMS^®）9806針刺過濾氈在高爐煤氣除塵器上首先應用于350m³ 的除塵設備上 。在沙鋼1^＃高爐投產后，其運行情況很好，高爐凈煤氣含塵量穩(wěn)定在10mg/Nm³以下，一般3-5mg/Nm³。氣體處理能力和濾袋使用壽命都很理想。杭州、邢臺、萍鄉(xiāng)等鋼鐵廠相繼采用了氟美斯^®（FMS^®）9806針刺過濾氈作為過濾材料，除塵器運行都很穩(wěn)定，系統(tǒng)維護及運行控制比較好的過濾器濾袋使用壽命已超過3年。

2001年12月萊蕪鋼廠750m³高爐煤氣干法布袋除塵器該項目開始啟動，于2002年10月1日正式點火投運并一次成功,該除塵器主要技術參數(shù)見表2。

表2  萊蕪鋼廠高爐煤氣袋式除塵器主要技術參數(shù)

除塵設備自投運后正常運行至今，各項技術性能指標達到了設計要求：

• 荒煤氣處理量為150000～175000m³/h。

• 荒煤氣入口溫度160～180℃。

• 荒煤氣入口壓力0.12～0.125 Mpa。

• 凈煤氣的含塵濃度為2～5 mg/Nm³。