钢铁厂高炉煤气净化用滤料的选取与确定

                                                                              ——博格过滤材料专题介绍系列之四

• 应用领域

1. 钢铁厂高炉煤气净化袋式除尘器

 

• 博格推荐

1. 氟美斯^®（FMS^®）复合耐高温过滤材料；

 

• 产品性能分析与比较

（一）概况

高炉煤气是冶金系统一种重要的二次能源，占钢铁联合企业总能耗的10－20%。目前，高炉煤气已成为热风炉、焦炉、轧钢加热炉（与高热值染料混烧）和中低压高炉的主要燃料煤气。

由于高炉煤气热值低，有剧毒、爆炸范围宽，可利用程度较小，同时钢铁联合企业的副产品高炉煤气量一般较大。煤气在各冶金企业普遍存在放散问题，一方面造成能源浪费；另一方面引起污染环境，因此如何合理经济的利用高炉煤气，成为冶金系统的一大攻关课题。

同时，由于高炉煤气中的含尘量较大，不易直接进入煤气管网使用，必须通过工艺净化除尘后，降低高炉煤气的含尘量，一般要求煤气的含尘量小于10mg/Nm³时，才能保证关联设备的正常使用。目前在高炉煤气的治理中一般采用湿法净化工艺，主要是通过煤气洗涤塔及文氏管湿式除尘器进行净化，但同高炉煤气干法净化脉冲袋式除尘器相比，仍存在系统流程复杂、投资费用大、耗水量及能量损耗大、二次污染严重等特点，因此在国外高炉煤气应用干法净化脉冲袋式除尘设备得到了迅速发展。

随着布袋除尘技术和滤料的不断开发，在高炉煤气干法净化中运用布袋除尘设备，由于其克服了干式电除尘器缺点，且投资较省，因此在世界各国得到广泛的应用和推广，特别是在中小型高炉（≤1000m³）上得到了推广，目前世界上已有超过500台的脉冲布袋除尘器用于高炉煤气的干法净化，其中最大的处理烟气量达到100万m³/h。

（二） 氟美斯^®（FMS^®）针刺毡的性能优点

1、概况

我国的炼铁高炉煤气布袋除尘器工艺从1974年开始起步，随着除尘器技术的发展，过滤材料从玻璃纤维布、玻璃纤维针刺毡、METAMAX针刺毡发展到现在大多数使用氟美斯^®（FMS^®）复合耐高温过滤材料产品，市场对针刺过滤毡的需求连年大幅增长，也推动了针刺过滤毡这一新兴行业的快速发展。从产品市场结构上看，耐高温的有机纤维具有使用寿命长，过滤精度高等优点，但使用温度受限制，尺寸不稳定，产品价格过高，用户难以接受等问题严重制约该产品的发展。而耐高温的无机纤维又存在不耐磨，不耐折，使用寿命短，过滤精度低等问题，不能适应日益发展的环保工业的要求。

氟美斯^®（FMS^®）针刺过滤毡产品从1997年立项到1998年完成研制工作并申请国家专利，2003年通过了科技成果鉴定。氟美斯^®（FMS^®）针刺过滤毡具有耐高温、耐腐蚀、大风量、寿命长的特点。它是将几种耐高温纤维以不同比例与玻璃纤维混纺针刺成毡，再用含氟助剂进行后整理加工制成。该产品耐磨、耐折性能好，出口排放浓度极低。主要应用于炼铁厂高炉煤气净化等高温烟气的治理。经过近几年的批量生产和推广工作，取得了很好的效果。

氟美斯^®（FMS^®）针刺过滤毡是由三维纤维相互联接而制成的深度型过滤介质，为可透性材料，内部具有大量的半通孔及贯通孔。它的过滤作用发生在整个厚度上。一部分污物粒子被阻挡在靠近上游的表面，一些较小的粒子进入过滤介质内部，在收缩，膨胀，压力效应等作用下吸附在孔壁上沉积下来形成尘架，气体由间隙排除，粒子则被阻挡在尘架内部，因此，其结构决定了氟美斯^®（FMS^®）针刺过滤毡具有低压力损失、高过滤精度、大纳污容量、过滤效率高及寿命长等优点。

2、氟美斯耐高温过滤材料性能分析

通过科学排列和组合，我们得到了一批主体耐高温性能相近，特殊性能完全相异的高温过滤材料新品种，这些品种基本上发扬了两种纤维材料的长处，并弥补了各自的不足之处。经实验室测试及使用现场的应用可得出以下结论：

（1）可显著地提高滤料的强度，并降低伸长率

氟美斯^®（FMS^®）针刺过滤毡的经纬向抗拉强度均在2000牛顿以上，比化纤滤料高一倍左右，断裂伸长率在3～10%之间，这说明该种滤料在使用中尺寸稳定性好，不易伸长变形，这种特性使其在高炉煤气长袋反（吸）吹风除尘器中显著地提高清灰效果，降低阻力，延长寿命。

（2）可显著地提高耐温性

碳纤维与玻纤混合而成后制成的高温滤材耐温可达400℃以上。P84纤维与玻纤混合之后生产的氟美斯^®（FMS^®）9806型过滤毡其耐温水平明显高于由纯P84纤维制成的P84高温毡。在实验中测试将氟美斯^®（FMS^®）9806置于300℃的烘箱放置24小时，在实验室中测试其收缩率小于1%，强度基本不降低。

（3）可显著地提高耐磨性

经平磨实验机检测，氟美斯滤料与玻纤针刺毡比较，其耐磨性有明显提高。（氟美斯滤料耐磨性2200～3000次，玻璃纤维滤料耐磨性538次）。

（4）可显著地降低运行阻力

因在玻璃纤维中混入了易于针刺加工和后整理表面处理的化学纤维，所以更利于滤毡的平整和密实，表面平整光滑程度好，易于清灰，运行阻力低，如果P84纤维层复合在滤毡表面，表面过滤效果更佳。

（5）可显著地提高过滤风速，降低除尘器体积

因氟美斯滤毡机械强度高，耐磨、耐折性好，可以在大于1m/min的过滤风速下正常使用，因此风速可选择高一些，除尘器体积及过滤面积均可以小一些，节省能源。

（6）氟美斯耐高温滤料价格便宜，用户更宜接受

因氟美斯滤料为玻璃纤维与化学纤维的混合型材料，所以制造成本为同类型、同性能进口耐高温化学滤料的50～60%，可以大大地节约使用成本。顺便提一下一个很重要的问题：在垃圾焚烧炉、含酸性较大的燃煤锅炉等粉尘特性比较恶劣、温度很高的场合，日本美国等国家均使用聚四氟乙烯纤维毡或玻纤与高性能化纤的复合毡。

（三）氟美斯^®（FMS^®）9806与玻璃纤维针刺过滤毡在高炉煤气布袋除尘器应用的比较

玻璃纤维针刺毡是首先被应用于高炉煤气除尘的针刺过滤材料。由于玻璃纤维表面磨擦系数很低，经过普通后处理的针刺毡很容易在使用中造成纤维间互相滑移，表现为很低的抗剥离性和耐折性，另外滑移会使针刺结构发生变化，降低过滤性能和过滤精度，这是玻璃纤维针刺毡抗化学性好，尺寸稳定但使用寿命低的最主要原因。

氟美斯^®（FMS^®）9806针刺过滤毡经过后整理，在纤维表面及纤维间形成不连续膜，使纤维间、纤维与基布间在一定的受力范围内不能相对滑移，而且改善了毡体结构，不仅抗剥离性能和耐磨耐折性能大幅度提高，而且由于其内部孔隙率得到优化，提高了过滤性能和过滤精度。

以350 m³高炉，处理煤气量80000m³/h为例，对两种不同的过滤材料应用参数比较见表1。

 

表1   两种不同过滤滤料在高炉煤气净化中的应用比较

 

比较项目	煤气加压反吹风式	氮气脉冲反吹风
箱体数量       个	10	8
箱体外形尺寸   mm	φ3200×17400	φ2600×13000
过滤方式	内滤式	外滤式
滤袋尺寸　     mm	φ250×8000	φ130×5000
滤袋材质	无碱玻璃纤维布	氟美斯®（FMS®）9806
单箱滤袋数量   条	40	112
总过滤面积     ㎡	2512	1828
过滤负荷    m3/m2·h	～30	～50
反吹气体量    m3/h	10800	120
反吹设备能耗   kW	100	——
设备总重量      t	180	100
占地面积	大	小
操作维修	频繁复杂	方便可靠
总投资	2X	X

由此可见，氟美斯^®（FMS^®）9806针刺过滤毡的研制和应用与除尘器技术的发展是紧密相关的，氟美斯^®（FMS^®）9806针刺过滤毡为新型除尘器在高炉煤气上的应用提供了理想的过滤材料。

（四）氟美斯^®（FMS^®）滤料在高炉煤气净化使用过程中遇到的问题及解决方法

氟美斯^®（FMS^®）为博格公司的注册商标。氟美斯^®（FMS^®）耐高温滤料是博格企业研制及大量生产的一种复合耐高温过滤材料。目前市场上也发现了大量的假冒伪劣产品，虽价格低廉，但从材料上、后处理材料及方式上均有较大差距和不同，使用效果及使用寿命均达不到博格氟美斯的水平，为用户带来较大的损失。

有些高炉因增产的需要，过滤负荷有较大增长，这时对滤料提出了更高的要求，包括有些高炉煤气含水率较大，这时需选用表面带有超细纤维面层的氟美斯过滤材料。

 

 

 

 

• 技术参数

氟美斯^®（FMS^®）9806针刺过滤毡的性能参数如下表所示：

 

品种 性能		FMS9806
克重 Weight (g/m2)		>800
厚度Thickness (mm)		2.4~3.0
透气度(m2m2/min)		8~15
断裂强度 (N/5 20cm)	经向Warp	>1800
	纬向 Weft	>1800
断裂伸长 (％)	经向 Warp	<10
	纬向  Weft	<10
连续工作温度(℃)		260
短时工作温度(℃)		300
过滤风速(m/min)		0.5~1.5
耐酸性		优 Excellent
耐碱性		良   Medial
耐磨性		良   Medial
水解稳定性		良   Medial
后处理方式		特氟隆处理

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• 氟美斯^®（FMS^®）针刺毡在高炉煤气净化中的应用及相关业绩

氟美斯^®（FMS^®）9806针刺过滤毡在高炉煤气除尘器上首先应用于350m³ 的除尘设备上。在沙钢1^＃高炉投产后，其运行情况很好，高炉净煤气含尘量稳定在10mg/Nm³以下，一般3-5mg/Nm³。气体处理能力和滤袋使用寿命都很理想。杭州、邢台、萍乡等钢铁厂相继采用了氟美斯^®（FMS^®）9806针刺过滤毡作为过滤材料，除尘器运行都很稳定，系统维护及运行控制比较好的过滤器滤袋使用寿命已超过3年。

2001年12月莱芜钢厂750m³高炉煤气干法布袋除尘器该项目开始启动，于2002年10月1日正式点火投运并一次成功,该除尘器主要技术参数见表2。

表2  莱芜钢厂高炉煤气袋式除尘器主要技术参数

 

序号	名称	单位或规格	参数
1	处理风量	Nm³/h	最大180000
2	过滤面积	m²	4700
3	系统的过滤负荷	m³/m²/h	42.6～47.9
4	进气温度	℃	100～260
5	荒煤气含尘量	G/Nm³	≤12
6	净煤气含尘量	mg/Nm³	<10
7	分室数量	室	10
8	滤袋数量	条	1920
9	滤袋规格	mm	φ130×6000
10	滤袋材质	氟美斯9806，使用温度260℃
11	脉冲阀数量	只	140
12	清灰气体压力	MPa	0.3～0.35

除尘设备自投运后正常运行至今，各项技术性能指标达到了设计要求：

• 荒煤气处理量为150000～175000m³/h。

• 荒煤气入口温度160～180℃。

• 荒煤气入口压力0.12～0.125 Mpa。

• 净煤气的含尘浓度为2～5 mg/Nm³。

 

 

 

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2006年8月