高炉喷煤、煤磨等系统尘源控制用滤料的选取与确定

                                                                              ——博格过滤材料专题介绍系列之三

• 应用领域

1. 钢铁厂高炉炼铁工艺中高炉喷煤系统尘源控制袋式除尘器；
2. 水泥厂煤磨（兼烘干磨）系统尘源控制袋式除尘器；
3. 其他煤磨系统尘源控制袋式除尘器。

 

• 博格推荐

1. 斯太福系列抗静电过滤针刺毡；
2. 美塔斯系列抗静电过滤针刺毡。

 

• 产品性能分析与比较

（一）高炉喷煤系统简介

高炉喷煤是上世纪60～70年代大规模应用于钢铁生产的炼铁工艺，是高炉炼铁的一项重要技术革命。由于喷吹煤粉可代替部分焦炭，实现以煤代焦，可显著降低焦炭消耗，从而降低生产成本。同时，高炉喷煤又是炼铁系统结构优化的中心环节，也是调节炉况，确保高炉顺利、稳产、高产的手段之一。其中煤粉收集器的过滤材料在系统中起到重要作用。

现在用于喷煤系统中的过滤材料一般采用涤纶防静电针刺毡。在实际应用中，存在性能不稳定的情况，主要表现在收集器漏粉、泄尘现象。博格公司经过与有关企业沟通，研制了超细纤维面层抗静电针刺毡——斯太福抗静电滤料。

（二） 对滤料过滤效率的影响因素

1、纤维直径对过滤效率的影响

一般认为过滤材料纤维直径与过滤效率是有直接关系的，如通常2.5旦的涤纶纤维（直径14.1µm）对直径7µm以上的粉尘具有很高的过滤效率。过滤材料在过滤过程中，初期会有粉尘进入过滤材料的现象。当表面形成尘架后，尘架会阻挡更小的尘粒进入滤料，博格公司采用更细的纤维制造了超细面层针刺过滤材料，并在后处理工艺上进行改进，在实际使用中取得了很好的效果。比如我们研制的PET超细面层针刺过滤材料已经实现规模化生产。

2、纤维比表面积对过滤效率的影响

在实际测试中，我们发现超细纤维具有更高的过滤效果，表比面积的大小在实际使用中并不一定是决定性的因素。比如有些纤维截面是呈不规则状的，比表面积比相同旦尼尔的其他纤维要大得多，我们在进行1.7旦的纤维截面是呈不规则状的纤维与1旦的PET纤维相比较时，发现1.7旦的呈不规则状的纤维比1旦的PET纤维的表比面积大13.1%，而1旦的PET纤维表层针刺过滤毡对0.7µm粉尘的过滤效率却比1.7旦的呈不规则状的纤维针刺过滤毡高出很多。基于这个认识，我们开发了多种超细纤维的高效过滤针刺毡，以提高产品的过滤效率和综合使用性能。其比表面积均在300㎡/kg左右，这个数据比相同线密度的多叶截面纤维材料的表比面积小得多。

由于完全采用超细纤维制造的针刺过滤毡过滤阻力较大。会使系统阻力升高，所以，我们采用了梯度密度变化的加工方法。过滤表面采用超细纤维制造，利于提高过滤效率，反面采用较粗的纤维来降低压力降。通过对各种技术参数的比较，我们可以看到超细纤维面层滤料的主要物理指标与普通的过滤针刺毡几乎没有什么差别。

（三）超细面层针刺毡与普通针刺毡的应用对比

我们在超细面层针刺毡的实际应用中进行了检测。通过与普通针刺毡的对比。可以更直观的看到超细面层针刺毡的特性。详见表1及图1。

表1  两种不同滤料在使用前后对比表（实验室模拟，5000小时，平均值）

 

斯泰福	500g/㎡超细面层针刺毡	普通针刺毡
克重	使用后增了1.05%	使用后增加1.2%
厚度	使用后增加1.1%	使用后增加1.18%
清灰前透气	为洁净滤料的21%	为洁净滤料的17.8%
清灰后透气	为洁净滤料的95%	为洁净滤料的66%

 

 

图1  斯泰福与普通滤料的性能对比图

我们可以看到超细面层针刺毡与普通针刺毡相比，清灰的效果非常好，在实际使用中系统阻力上升也比普通针刺毡慢得多，这是由于超细纤维具有更大的比表面积和更小的纤维间隙，从而达到比普通滤料更好的过滤效果和过滤效率。更适合喷煤系统收粉的要求。

（四）超细面层针刺毡的特点

• 强度更高：高强低伸工业丝作基布,针刺密度高,纤维抱合紧密，使强度大幅提高。
• 孔径更小：一般产品选用2.5D纤维,新滤料选用0.8～1.5D或更细纤维,纤维直径降低数倍，孔径缩小，孔隙率增高,过滤精度提高。
• 伸长率更低：滤毡纤维之间抱合紧密，致密度高，大大降低了其伸长性。高强低伸纤维作基布，使伸长性更小。
• 耐酸碱度高：因选用直接纺丝工艺的高分子量聚酯优级纤维、耐酸碱、耐水解性均得到改善。
• 更耐磨 耐折：因滤毡强度高，单位体积内纤维数量多，致密度高、坚固耐磨，使用寿命更长。
• 均匀度高：数次的开松混合及精细的梳理使纤维网更加均匀，使滤毡整体均匀，表面平整度高。
• 表面光滑：因表面均匀，纤维细且致密，表面可砑光至光滑镜面。
• 过滤精度高：因滤毡具有细小的微孔，直径小于孔径的粒子均被阻挡在滤料表面，难以进入滤料内部，孔径小则精度高。
• 阻力低：新滤料的阶梯度的层状复合式，更利于解决过滤精度和阻力及能耗的矛盾，运行中阻力损失小，节省能耗。
• 表面过滤效果好：光滑滤料表面，更细的“S”型微孔，可使更细的粒子无法穿透而泄漏或堵塞滤毡，使其积聚在滤毡表面易抖动清灰达到新的过滤循环。

综上所述，超细面层针刺过滤材料的综合性能更接近于表面过滤材料的性能。

 

 

 

 

 

 

 

 

• 技术参数

 

产品名称   技术性能指标			STEXF（斯太福）			普通针刺过滤毡
			PE401	PE501	PE551
材质	基布		涤纶聚酯长纤维网			涤纶
	面层		涤纶			涤纶
重量(g/m2)			400±25	500±25	550±25	500
厚度(mm)			1.3±0.2	1.6±0.2	1.9±0.2	1.7
透气度(m3/m2·min)			16±25	14±0.2	10±25%	10
断裂强度 (N/5×20cm)		经向	>1100	>1300	>1500	1900
		纬向	>1400	>1500	>1600	1600
断裂伸长(%)		经向	<30	<30	<30	26
		纬向	<50	<50	<50	23
顶破强度(KG/cm2)			>20	>25	>28
连续操作温度			130℃			130℃
瞬间上限温度			150℃			150℃
常规宽度			<3.6m			<3.6m
处于干热情况下热收缩率150℃			<2%			<1.5%
表面后处理形式			烧毛、压光、涂层、热定型			单面烧毛、热定型

 

• 应用业绩

某钢铁有限公司现有喷煤制粉系统公称出力为16 t/h和10 t/h的球磨机各一台，分两个系列。在每个系列中，原煤仓下部均有圆盘给料机给煤落入球磨机。烟气发生炉产生的热烟气抽入球磨机使原煤在球磨机内部烘干磨碎。经粗粉分离器分离后，将不合格的煤粉分离出来，送回球磨机再磨；合格的煤粉被送进旋风除尘器和袋式除尘器将煤粉收集下来，过滤后的干净气体通过引风机排入大气。收集下来的合格煤粉通过埋刮板输送机送进煤粉仓。具体工艺流程见图2。

 

1—高效粗粉分离器；2—锁气器；3—原煤仓；4—圆盘给料机；5—球磨机；

6—旋风除尘器；10—煤粉仓；11—高浓度煤粉袋式收集器；12—引风机

图2  制粉系统工艺流程

 

这套设备的主要特点是：

1）收粉效率高。允许入口浓度可达1000g/Nm³，出口浓度＜100mg/Nm³；

2）清灰能力强。清灰方式为低压脉冲喷吹，脉冲阀在瞬间将压缩气体释放，经喷吹管上的喷嘴喷入滤袋，布袋上的积粉受到强大的冲击力而落入灰斗，从而保持滤袋良好的透气性；

3）安全措施齐备。该设备的中箱体设有防爆阀，当箱体内出现一定正压时，能自动开启泄压，恢复负压后阀门能自动关闭，在中箱体与灰斗内消除所有造成积粉的平台、死角，并作圆滑处理，防止煤粉堆积自燃；

4）滤袋长度为6m，是普通布袋除尘器的2—3倍，因而占地面积小，灰斗数量少；

5）具有完备的自动控制系统。清灰控制有定压差反吹、定时反吹、手动反吹3种方式。同时，还具有清灰阀号及清灰周期参数显示，出口流量监测及显示，清灰气包压力监测和显示，喷吹气包压力超限报警等功能。

 

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2006年8月