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大型低阻袋除尘器在矿渣微粉制备系统中的应用
  矿渣是钢厂炼铁过程中排出的废渣。矿渣作为混合材与水泥熟料一起磨细,可以生产出普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥,其较大掺入量为30%。
  10年前,钢厂矿渣占用大量耕地,污染周围环境。2000年,国内首条矿渣微粉生产线在安徽朱家桥建成投产。之后,许多钢厂陆续上马矿渣微粉生产线,昔日的废渣变成了今天的“金渣”。矿渣磨细制备成矿渣微粉,等量替代水泥,既可以节约矿山资源,又可以减少CO2排放量,是一个变废为宝的绿色产业。40~70元/吨的矿渣磨细后可以卖到140~190元/吨,经济效益相当可观,成为钢厂发展循环经济的又一亮点。
  为满足矿渣微粉制备系统技术需求和环保排放要求,推进矿渣微粉制备系统综合技术水平的提高,合肥水泥研究设计院开发研制了矿渣粉磨大型低阻袋除尘器,并于2006年12月通过了由安徽省科技厅组织的专家鉴定。项目2007年获得中国建材集团企业科技进步一等奖,2008年获得国家环保科学技术三等奖、中国建材联合会科技进步三等奖,关键技术获得国家发明专利授权。
  矿渣微粉的生产工艺
  矿渣微粉制备系统的终端是袋除尘器,系统成品全部由其收集。袋除尘器作为矿渣微粉制备系统中的重要设备之一,其技术性能优劣对系统达产达标有较大影响。针对矿渣特性及工艺系统特点,合肥水泥研究设计院研发出大型低阻袋除尘器,以满足不同生产规模的用户需求。
  2000年安徽朱家桥投运的生产线,主机设备采用立式磨进行矿渣粉磨,产品的收集采用了合肥水泥研究设计院环保企业针对矿渣特性设计研发的脉冲式袋除尘器。系统工艺流程如下图所示。
  含有水分的矿渣由料库送入立式磨,经立磨烘干、粉磨,磨细后的微粉随气流进入袋除尘器。经袋除尘器过滤后,收集的成品进入成品库,过滤后的达标气体由风机排入大气。矿渣由立磨磨细,电耗低、烘干能力强、系统工艺简单,许多钢厂采用了下图所示的工艺流程。
  磨细后的矿渣颗粒细,小于10μm的颗粒>40%,比表面积一般在420~450m2/kg。与水泥生料及水泥制备系统相比,矿渣制备系统的系统风量要大得多,根据规模不同,系统风量一般在20万~70万m3/h。
  磨细后的矿渣随气流直接进入袋除尘器,除尘器入口浓度较高,一般在350g/Nm3左右。
  入磨矿渣水分一般在8%~12%,雨季时高达15%~20%,如此高的水分极易使含尘气体结露,造成糊袋,影响系统通风。由于矿渣微粉制备系统含尘气体的特殊性质,一般袋除尘器不能满足系统要求,需特殊设计。
  大型低阻袋除尘器的设计
  上世纪80年代末,我国引进吸取的气箱脉冲袋除尘器在水泥行业及钢铁行业煤粉制备系统中成功应用,得到用户认可。依据多年推广应用中积累的技术经验,合肥水泥研究设计院针对矿渣制备系统含尘气体的性质,对大型低阻袋除尘器进行了全新优化设计。
  1.滤袋选择及过滤风速确定
  滤袋是袋除尘器的核心部件,依据含尘气体水分大、含尘浓度高、粉尘颗粒细等特点,滤袋采用亚克力覆膜滤料。
  合理的过滤风速既可以使滤袋保持合理的过滤阻力,又可以使设备一次性投资较为经济,经过气箱脉冲在多年使用过程中,现场试验及应用经验的比较数据显示,过滤风速确定在0.95m/min左右较为合理。
  2.袋除尘器设备结构设计
  由于矿渣微粉制备系统风量大,常规袋除尘器不能满足系统需求。合肥水泥研究设计院在气箱脉冲袋除尘器基础上对设备进出风道、净气箱、各袋室出风孔及清灰、卸灰系统进行了优化设计,尽量扩大气流通过的各通风截面面积,使气流速度降至最低,降低设备结构阻力。用于袋除尘器的风道均风导流装置、脉冲袋除尘器清灰装置等两项关键技术已取得国家发明专利授权,大型袋除尘器雨水排泄装置取得国家实用新型专利授权。
  3.除尘器运行状态监控设计
  除尘器分箱设计,离线清灰,共分有数十个过滤、清灰单元,设计有数十套提升阀和数十套脉冲阀。如此多的提升阀和脉冲阀在收粉器运行时是否正常工作,直接影响收粉器的清灰效果及运行阻力,从而影响整个系统的运行。
  为准确监控除尘器运行状况,在每个单元设计都装有U型压力计,通过各单元的压力变化随时判断其提升阀和脉冲阀是否正常工作,是否提高了工作效率。除尘器每个单元的工作状态随时都在监控之中,设备进出风口分别设有压差监测装置和温度监测装置,监测信号送入中央控制室内,由中控室直接监控除尘器的运行情况。
  4.推广应用情况
  2000年投运的朱家桥矿渣微粉制备系统袋除尘器运行阻力在1200Pa左右。经过优化设计,江苏沙钢先后投运的4台矿渣粉磨大型低阻袋除尘器运行阻力均低于1000Pa,系统尾风机电耗大大降低。
  除尘器出口排放低于10mg/Nm3,大大优于国家环保标准。目前,已有数十台除尘器在江苏沙钢集团、山东鲁新建材企业、山东日照钢厂等地投入运行,获得用户好评。
  袋除尘器低阻力运行和出口低浓度排放真正实现了节能减排。矿渣磨细后等量代替水泥,既节约资源,又保护环境,是一项发展循环经济的绿色产业。
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