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高爐煤氣布袋除塵器的工作原理特點及效果分析

作者:nuoheone 分類:未分類 時間:2021-12-16 14:48:50 瀏覽:895

內容導讀:摘要:高爐煤氣用布袋除塵技術已成為高爐煤氣除塵的發展趨勢。本文探討了其除塵機理;結合生產實際,分析了影響除塵效果的主要因素,提出了改善除塵效果的措施。 布袋除塵器于19世紀中葉開始被應用于工業生產,其運行可靠穩定,使用...……

摘要:高爐煤氣用布袋除塵技術已成為高爐煤氣除塵的發展趨勢。本文探討了其除塵機理;結合生產實際,分析了影響除塵效果的主要因素,提出了改善除塵效果的措施。
 

布袋除塵器于19世紀中葉開始被應用于工業生產,其運行可靠穩定,使用靈活,操作簡單,除塵效率高,最小可捕集0.1tan左右的粉塵,能夠滿足嚴格的環保要求。1981年應用袋式除塵技術凈化高爐煤氣在日本獲得成功。這種方法與過去的濕法洗滌煤氣相比,節能、節水、運行費用低,消除了洗滌水對環境的污染,獲得高溫煤氣的顯熱,因此這項技術在鋼鐵領域迅速發展。1987年我國太鋼的1ZOOm3高爐采用日本的技術,在我國首次對高爐煤氣應用布袋除塵技術…,但實際運行中存在不少的問題,經多次技術改造后基本滿足運行要求。隨著人們環保意識和能源危機意識的提高,面對我國水資源不足和水污染嚴重的現實,結合高爐煤氣的特性及高爐生產實際狀況,應用布袋除塵技術處理高爐煤氣是我國高爐煤氣除塵的發展趨勢。因此研究高爐煤氣布袋除塵的機理,探討除塵效果的影響因素具有重大的意義。

 

高爐煤氣布袋除塵器的工作原理特點及效果分析

 

1 布袋除塵器的工作原理

袋式除塵器能將高爐煤氣中的粉塵捕集,是由煤氣中塵粒和過濾介質綜合作用的結果。表1為高爐煤氣中塵粒粒徑分布[2]。由表1知,高爐煤氣中的粉塵是由超細微粒到粗粒的各粒徑分布的。當含塵氣流流過清潔的濾料時,比濾布空隙大的微粒,由于重力作用沉降或因慣性力作用被纖維擋住,比濾布空隙小的微粒和濾布的纖維發生碰撞后或經過時被纖維鉤附在濾袋表面(鉤附效應),由分子間的布朗運動留在濾布的表面和空隙中,最微小的粒子則可能隨氣流一起流經濾布跑掉了。隨著濾料上捕集的粉塵不斷增加,一部分粉塵嵌入到濾料內部,一部分附著在表面,在織孔和濾袋表面形成灰膜?;夷び殖蔀闉V膜,煤氣通過布袋和濾膜達到良好的凈化除塵的目的。當灰膜增厚,阻力增大到一定程度時,再進行清灰,去掉大部分灰膜,使阻力減小到最小,再恢復正常過濾。高爐煤氣袋式除塵中,灰膜起著比濾料更重要的作用,使捕集塵的效率顯著提高。如圖1為同種濾料清灰強度與除塵效率的關系。由圖可知,積灰的濾料比清灰后濾料除塵效率高,清潔濾料除塵效率最低。因此清灰時應保留粉層,以保證高的除塵效率,過渡清灰會引起除塵效率下降,加快濾袋破損。

2 影響除塵效果的因素
依據Friediander的理論,對濾料單一的纖維的除塵效率可知單一纖維濾料過濾時,影響除塵效率的因素有濾布特性,粉塵及煙氣的特性,過濾風速(即過濾負荷)。除塵器在運行中,起過濾作用的是灰膜和纖維濾料,因此除這些因素外,清灰控制、高爐操作技術和除塵器的管理等會影響除塵效果。

2.1 濾布的特性
按(1)式,除塵器濾袋纖維直徑d越小,除塵效率越高;同時濾布必須有合適的孔隙,允許氣流順利通過而阻擋細小的粉塵進入濾布纖維間。即要求濾布較“密實”,否則細小顆粒的粉塵一旦進入濾布纖維間,就無法將其清除,濾布透氣性大大下降,除塵阻力大增,甚至濾袋無法再使用。采用表面和后整處理技術使濾布既能防止粉塵進入濾布纖維間而透氣性能又高,有利增大除塵效率。在選擇濾布時要綜合考慮價格、使用壽命和處理物料的物性。國內安陽鋼鐵、韶鋼、重鋼等單位用FMS9806,經實踐檢驗效果較好。這種材料是由2種或2種以上的耐高溫纖維混合及層狀復合。用特氟隆后整處理,耐高溫,高強度,耐磨抗折,易清灰,抗水防油,防靜電,可承擔過濾高負荷,濾速可達1.Om]min以上,阻力低,節省投資。對小于300m~級的高爐,國內普遍采用玻璃纖維針刺氈是經濟合理的。

2.2 過濾負荷
由(1)式知,若d小于1的粉塵,借助擴散效應能有效地捕集,適當降低過濾速度(),可以提高除塵效率叩;若d為5~15/an以內的粉塵,借助慣性效應能有效地捕集,提高可以提高叩。如圖2所示為實際中的過濾風速與出口含塵量的關系圖“],圖中的曲線3為單一濾料(清潔濾料)的情況,隨過濾負荷增大出口含塵濃度增加非???;當灰膜形成后,隨過濾負荷增大,除塵效率下降比前者次之(圖中曲線2),且隨灰膜的增厚,這種效果變化緩慢一些(圖中的曲線3);從曲線1和曲線2知,過濾速度增加1倍,粉塵通過率可能增加2到3倍。

過濾負荷高,過濾速度高,會導致濾布上迅速形成灰膜,阻力增大,引起清灰頻繁,除塵效率下降,運行費用高;過濾風速取低一些,增強清灰能力,延長清灰周期,延長濾袋壽命,降低運行成本,除塵效率上升。但濾速過低,過濾面積增加,如濾速降低0.1~0.25m/min,過濾面積增加10%,設備投資將增加近10%,是不經濟的。同時高爐煤氣布袋除塵過濾負荷對除塵效率的影響還應綜合考慮濾布的性能、高爐容積、高爐生產操作制度等。國內的實踐證明,高爐煤氣布袋除塵的過濾負荷,對300m~級用玻璃纖維針刺氈,其工況過濾負荷小于0.7m3/m2·min是經濟合理的;對大中型高爐的煤氣過濾負荷應結合爐頂壓力的波動及布袋入口的溫度的變化過濾負載選1.0m/m.min較合理。


2.3 粉塵的理化特性
由Friediander理論,粉塵的粒徑越大,單一纖維捕集效率越大。粉塵粒徑越小,擴散效應捕集率高,小于0.2tma的粒子和氣體相互碰撞后產生布朗運動能被纖維或塵層有效地阻留。粉塵的粘性、粒度、容重直接影響粉塵清灰性能。如當過濾流速為0.28m/s時,直徑為lOtnn的粉塵粒子在濾布上的附著力可以達到粒子自重的1000倍,5tan的粉塵在濾料上的附著力達自重的4200倍J,這種附著力對布袋的清灰性能影響很大,進而對除塵器的效率影響大。實驗證明,對滑石粉類中細滑爽塵,在所有工礦條件下,僅需一次反吹清灰,濾袋阻力即可恢復原值,二次積灰幾乎全部吹落,濾袋再生較好,反吹風量比率僅需25%~30%;而對氧化鐵類超細粘性塵需要連續多次反吹清灰,才能有效降低濾袋阻力,濾袋阻力很難恢復原值,且反吹風量比率高達50%~70%。高爐煤氣粉塵中有較多的氧化鐵類超細粘性塵,使粉塵具有粘性,影響了清灰性能。

2.4 清灰控制

2.4.1 噴吹方式
圖3為兩種噴吹氣流的比較。圖3(a)的形式,當壓縮空氣達到濾袋上口時,由于文氏管的誘導作用,形成大于一次空氣流量(壓縮氣流量)58倍的二次空氣流量。一、二次空氣流量之和形成強大的清灰氣流,能有效的把除塵濾袋上的積塵清掉,但文氏管氣流阻力大,且二次氣流的流量難以有效控制;圖3(b)的噴吹方式不需文氏管,可減少文氏管的流體阻力損失,同時一次氣體直接進入濾袋,把引入的二次空氣量控制到一次氣量的12倍,從而形成短促、快速、縱深的噴吹。對高爐煤氣細、有粘性的粉塵,這種清灰方式效果更好。同時為了減少煤氣的熱值降低,應盡量減少進入煤氣中的氣體,選用(b)圖方式較好。


2.4.2 噴吹壓 力
噴吹壓力是指脈沖噴吹的氣體壓力。噴吹方式相同時,噴吹壓力越大,誘導的二次氣流越多,形成的反吹氣速越大,濾袋壓降越明顯,清灰效果越好,允許入口含塵濃度相應提高;但吹壓力過高,若出現了過度清灰,破壞了初塵層,反而影響了除塵效率。同時耗氣量增加,浪費能源??梢娍刂坪线m的噴吹壓力是保證高效除塵的必須。某750m~高爐布袋除塵采用低壓氮氣脈沖反吹,噴吹壓力為0.250.4MPa,運行效果好。

2.4.3 噴吹間隔和噴吹時間
噴吹間隔的長短影響除塵器的壓降。為了使除塵器基本保持穩定狀態的運行,可采用定時噴吹與壓降控制相結合,壓降控制優先的控制方式。在不影響正常運行的條件下,應盡量延長脈沖間隔,可減少用氣量,同時保證了煤氣的顯熱值,延長脈沖閥膜片及濾袋壽命。高爐煤氣噴吹間隔時間一般為30120min。噴吹時間即脈沖閥開啟的時間。一般噴吹的時間越長,清灰效果越好。實踐證明,高爐煤氣布袋除塵器低壓脈沖噴吹的時間為0.1s較好。在0.1s后,隨噴吹時間的增加,除塵器壓降幾乎不變。

2.5 高爐操作因素及除塵器的管理
高爐煤氣參數的穩定是保證布袋除塵器高效的前提,高爐操作要為煤氣布袋除塵創造穩定的煤氣參數。目前常用于高爐濾袋的濾布最高的瞬時耐溫為260qC一300qC,如果爐況不穩定,荒煤氣溫度時高時低,會造成濾袋燒壞或結露,嚴重時除塵器停運。生產中發現高爐冶煉壓力提高到0、15MPa時,煤氣灰吹出量比常壓時少得多;爐頂壓力波動過大,入爐原料水分過高,影響布袋除塵器的正常運行。因此要努力提高原燃料質量(如精料,成分穩定,粒度均勻,冶金性能良好,爐料結構合理),穩定高爐供風,均勻控制下料速度,才能確保高爐袋式除塵器穩定高效地運行。對國內已有的高爐煤氣布袋除塵器運行狀況分析,發現其工藝流程、裝備水平差不多,但效果差別大,其原因除前述因素外,布袋除塵器的操作與管理影響大。因此要嚴格按操作規程操作,勤觀察,勤檢查,發現濾袋破損立即更換,發現閥門故障立即處理,按時清灰、卸灰,按規定程序卸灰等,才能把煤氣布袋除塵器用好。


3 結論
高爐煤氣的干法除塵技術是21世紀支撐鋼鐵工業可持續發展的關鍵綜合技術。除選擇合適的除塵器外,用戶必須了解除塵機理、了解影響除塵效果的因素。選擇耐高溫,高強度,耐磨抗折,易清灰,抗水防油,防靜電的濾布;選擇合適的過濾負荷;選擇合適的噴吹方式、合適的噴吹壓力、噴吹間隔和噴吹時間;提高高爐操作技術和除塵器的管理水平,才能使高爐煤氣布袋除塵器的除塵效果達到最佳。
 

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