高炉煤气除尘系统.docx

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高炉煤气除尘系统

高炉煤气处理系统

一．煤气处理包括：

（1）除尘；

（2）脱水。

二．煤气除尘设备及原理

（1）除尘流程

a.除尘的原因及目的；

高炉冶炼过程中，从炉顶排出大量煤气，其中含有CO、H2、CH4等可燃气体，可以作为热风炉、焦炉、加热炉等的燃料。

但是由高炉炉顶排出的煤气温度为150～300ºC,标态含有粉尘约40～100g/m3。

如果直接使用，会堵塞管道，并且会引起热风炉和燃烧器等耐火砖衬的侵蚀破坏。

因此，高炉煤气必须除尘后才能作为燃料使用。

b.煤气除尘设备：

湿法除尘、干法除尘。

湿法除尘：

干法除尘：

干法除尘有两种，一种是用耐热尼龙布袋除尘器，另一种是干式电除尘器。

（2）设备

a.粗除尘设备：

重力除尘器、旋风除尘器

重力除尘器：

利用自身的重力使尘粒从烟尘中沉降分离的装置。

　　重力除尘器除尘原理是突然降低气流流速和改变流向，较大颗粒的灰尘在重力和惯性力作用下，与气分离，沉降到除尘器锥底部分。

属于粗除尘。

　　重力除尘器上部设遮断阀，电动卷扬开启，重力除尘器下部设排灰装置。

重力除尘器是借助于粉尘的重力沉降，将粉尘从气体中分离出来的设备。

粉尘靠重力沉降的过程是烟气从水平方向进入重力沉降设备，在重力的作用下，粉尘粒子逐渐沉降下来，而气体沿水平方向继续前进，从而达到除尘的目的。

在重力除尘设备中，气体流动的速度越低，越有利用沉降细小的粉尘，越有利于提高除尘效率。

因此，一般控制气体的流动速度为1—2m／s，除尘效率为40％一60％。

倘若速度太低，则设备相对庞大，投资费用增高，也是不可取的。

在气体流速基本固定的情况下，重力除尘器设计得越长，越有利于提高除尘效率，但通常不宜超过10m长。

旋风除尘器：

除尘机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。

影响除尘效率的因素

　　1、进气口

　　旋风除尘器的进气口是形成旋转气流的关键部件，是影响除尘效率和压力损失的主要因素。

切向进气的进口面积对除尘器有很大的影响，进气口面积相对于筒体断面小时，进人除尘器的气流切线速度大，有利于粉尘的分离。

　　2、圆筒体直径和高度

　　圆筒体直径是构成旋风除尘器的最基本尺寸。

旋转气流的切向速度对粉尘产生的离心力与圆筒体直径成反比，在相同的切线速度下，简体直径D越小，气流的旋转半径越小，粒子受到的离心力越大，尘粒越容易被捕集。

因此，应适当选择较小的圆筒体直径，但若简体直径选择过小，器壁与排气管太近，粒子又容易逃逸;筒体直径太小还容易引起堵塞，尤其是对于粘性物料。

当处理风量较大时，因筒体直径小处理含尘风量有限，可采用几台旋风除尘器并联运行的方法解决。

并联运行处理的风量为各除尘器处理风量之和，阻力仅为单个除尘器在处理它所承担的那部分风量的阻力。

但并联使用制造比较复杂，所需材料也较多，气体易在进口处被阻挡而增大阻力，因此，并联使用时台数不宜过多。

筒体总高度是指除尘器圆筒体和锥筒体两部分高度之和。

增加筒体总高度，可增加气流在除尘器内的旋转圈数，使含尘气流中的粉尘与气流分离的机会增多，但筒体总高度增加，外旋流中向心力的径向速度使部分细小粉尘进入内旋流的机会也随之增加，从而又降低除尘效率。

筒体总高度一般以4倍的圆筒体直径为宜，锥筒体部分，由于其半径不断减小，气流的切向速度不断增加，粉尘到达外壁的距离也不断减小，除尘效果比圆筒体部分好。

因此，在筒体总高度一定的情况下，适当增加锥筒体部分的高度，有利提高除尘效率，一般圆筒体部分的高度为其直径的1.5倍，锥筒体高度为圆筒体直径的2.5倍时，可获得较为理想的除尘效率。

　　3、排气管直径和深度

排风管的直径和插入深度对旋风除尘器除尘效率影响较大。

排风管直径必须选择一个合适的值，排风管直径减小，可减小内旋流的旋转范围，粉尘不易从排风管排出，有利提高除尘效率，但同时出风口速度增加，阻力损失增大;若增大排风管直径，虽阻力损失可明显减小，但由于排风管与圆筒体管壁太近，易形成内、外旋流“短路”现象，使外旋流中部分未被清除的粉尘直接混入排风管中排出，从而降低除尘效率。

一般认为排风管直径为圆筒体直径的0.5~0.6倍为宜。

排风管插入过浅，易造成进风口含尘气流直接进入排风管，影响除尘效率;排风管插入深，易增加气流与管壁的摩擦面，使其阻力损失增大，同时，使排风管与锥筒体底部距离缩短，增加灰尘二次返混排出的机会。

排风管插入深度一般以略低于进风口底部的位置为宜。

由于旋风除尘器单位耗钢量比较大，因此在设计方案上比较好的方法是从筒身上部向下材料由厚向薄逐渐！

b.半精细除尘设备：

洗涤塔、溢流文氏管

洗涤塔：

溢流文氏管：

概念

　　溢流文氏管是由文氏管发展而来的。

它在低喉口流速和低压头损失的情况下不仅可以部分地除去煤气的灰尘，而且可以有效地冷却的一种管道装置。

[1]

优点

　　在众多高炉上已经采用溢流文氏管代替洗涤塔作为半精细除尘设备，效果很好。

结构

　　它是由煤气入口管、溢流水箱、收缩管、喉口和扩张管等几部分组成。

溢流水箱是避免灰尘在干湿交接面集聚，防止喉口堵塞的必备措施。

　　溢流水箱的水不断沿溢流口流入收缩段，以保证收缩段至喉口不断地有一层水膜.防止灰尘堵塞。

工作原理

　　当煤气以高速通过喉时，与净化煤气的用水发生剧烈的冲击，使水雾化而与煤气充分接触，两者进行热交换后，煤气温度降低；同时，细颗粒的水使煤气中所带灰尘湿润而彼此凝聚沉降后，随水排除，以达到净化煤气的效果。

c.精细除尘设备：

文氏管、布袋除尘器、电除尘器

文氏管：

文氏管作为高炉煤气精细除尘设备广泛被采用。

只要是有足够的压力，文氏管完全可以把煤气含尘净化到20mg/m（标准状态）以下。

它由收缩管、喉口和扩张管等部分组成。

一般在收缩管前设有两层喷水管，在收缩管中心设有一个喷嘴。

布袋除尘器：

布袋除尘器

　　布袋除尘器是一种干式除尘装置，也称过滤式除尘器（袋式除尘器），它是利用纤维编织物制作的袋式过滤元件来捕集含尘气体中固体颗粒物的除尘装置，其作用原理是尘粉在通过滤布纤维时因惯性作用与纤维接触而被拦截，滤袋上收集的粉尘定期通过清灰装置清除并落入灰斗，再通过出灰系统排出。

布袋除尘器的组成

　　主要由上部箱体、中部箱体、下部箱体（灰斗）、清灰系统和排灰机构等部分组成。

布袋除尘器设计原则

　　布袋除尘器设计原则

（1）遵照国家规定的相关排放标准、室内卫生标准和实际可能，来确定所要求的除尘效率和排放浓度。

（2）根据粉尘的特点（粉尘含量、粒度、黏度等）确定烟气在除尘设备内的流速、所需的过滤面积，、滤料和除尘设备清灰方式。

　　（3）根据烟气的特性（温度、湿度、露点、压力等）确定设备的结构形式、材料选择，以及输排灰等主要措施。

　　（4）根据电气控制和安全生产的要求，确定所有内部构件之间的距离，并使其距离始终保持符合气体流动规律的要求。

　　（5）设备的结构、主要部件必须考虑到制造、运输和现场施工的可能性，大型布袋除尘器要有解体方案，对主要部件必须明确提出主要技术要求和施工安装程序，确保施工安装质量。

　　（6）在满足工艺生产使用的条件下，所需单位烟气量的设备投资应尽量少，运行费用低，节约能源，辅助设备及数得上配置应保证除尘器主体设备运行可靠，配置合理，维护方便。

东莞天明环保公司8年来就是采用这一设计原则为很多大型企业解决了粉尘的问题。

　　备注（布袋除尘器的选择注意事项）：

1.处理气体量的计算2、过滤风速的选取3、过滤面积的确定4、阻力计算

布袋除尘器的滤料

　　布袋除尘器除尘效果的优劣与多种因素有关，但主要取决于滤料。

布袋除尘器的滤料就是合成纤维、天然纤维或玻璃纤维织成的布或毡。

根据需要再把布或毡缝成圆筒或扁平形滤袋。

根据烟气性质，选择出适合于应用条件的滤料。

通常，在烟气温度低于120℃，要求滤料具有耐酸性和耐久性的情况下，常选用涤纶绒布和涤纶针刺毡；在处理高温烟气（<250℃）时，主要选用石墨化玻璃丝布；在某些特殊情况下，选用炭素纤维滤料等。

在需要煤铁石工况下还需要防爆防静电处理,那除尘布袋布袋就要选择防静电丝的滤料.

脉冲单机布袋除尘器图册（2张）

　　布袋除尘器运行中控制烟气通过滤料的速度（称为过滤速度）颇为重要。

一般取过滤速度为0．5—2m/min，对于大于0．1µm的微粒效率可达99%以上，设备阻力损失约为980—I470Pa。

布袋除尘器滤袋日常维护

　　1.正常运行过程中，建议每小时记录一次除尘室压差及除尘室入口温度。

如有异常情况发生，应立即采取措施，加以解决。

　　2.定期检查除尘器各电、气元件是否运转正常；定期检查气动元件用压缩空气质量，确保压缩空气干燥清洁。

　　3.每工作班必须检查一次除尘器灰斗排灰情况，确保灰斗积灰不超过灰斗1/3高度。

　　4.应随时监视排放情况，如发现烟囱冒灰，说明烟气短路，有掉袋或破袋现象出现，应及时查明并作出处理。

　　5.经常检查脉冲用压缩空气的压力；确保除尘器清灰压力在标准范围内。

　　6.定期对脉冲喷吹管的位置进行检查及必要的维护，避免由于脉冲喷吹管松动、走位、连接脱落而造成脉冲喷嘴中心与滤袋孔中心相偏差，导致滤袋损坏。

　　7.经常检查除尘器各分室管道是否有粉尘堵塞现象，以及烟气挡板是否运行完好。

　　8.经常检查除尘器分隔室门的密封情况，确保所有密封条件良好，不会有泄漏存在。

　　9.一旦发现有滤袋破损，必须及时更换滤袋或封塞处理并记录该位置。

布袋除尘器分类

　　1、按滤袋的形状分为：

扁形袋（梯形及平板形）和圆形袋（圆筒形）。

布袋除尘器

　　2、按进出风方式分为：

下进风上出风及上进风下出风和直流式（只限于板状扁袋）。

　　3、按袋的过滤方式分为：

外滤式及内滤式。

例如：

脉冲喷吹布袋除尘器、机械振打清灰布袋除尘器、回转反吹风扁布袋除尘器、旁插扁布袋除尘器。

影响布袋除尘器的主要寿命

　　1.布袋除尘器的品种使用不当；

　　2..除尘器布袋的品质；

　　3.过滤气速；

　　4.粉尘负载，粉尘成份，粉尘特性。

　　5.清洗方法；清洗频率；系统开机、停机次数;以及相关的维护工作。

除尘布袋的堵塞

　　布袋发生堵塞时，使阻力增高，可由压差计的读数增大表现出来。

布袋堵塞是引起布袋磨损、穿孔、脱落等现象的主要原因。

　　引起除尘布袋堵塞的原因，按下表进行检查并维修。

一般采取下列措施：

　　①暂时地加强清灰，以消除布袋的堵塞；

　　②部分或全部更换布袋；

　　③调整安装和运行条件。

一、概述

高炉布袋除尘器是在总结目前国内各高炉煤气净化非标布袋除尘器的基础上加以改进的一种新型高效布袋除尘器，也可用于其他正压运行的易燃易爆气体的除尘净化系统。

该除尘器的结构为焊接整体式，即箱体，进出风管，灰斗，放散管等为一体。

整体式气密行好，无泄漏，安全可靠，从而保护了大气环境及工作人员的人身安全，设备在出厂前均严格进行压力试验与气密性试验，并设有防暴阀，放散管。

二、工作原理

高炉布袋除尘器经初步分离（粗净）后的煤气，由除尘器箱体的下端进气口进入箱体，较大的尘粒靠自重自然将落到灰斗内，较小及微粒弥散于过滤室滤袋间空隙，从而被阻留在滤袋表面，经过滤后的清净煤气由管网送用户。

除尘器随着过滤工况的进行，粉尘滤附于布袋表面增多，滤袋阻力逐渐增加，当滤袋阻力值达到上限时，可由系统控制自动开启净煤气反吹阀，将净煤气送入静压箱进行反吹滤袋，使滤袋由吸瘪状态变成膨胀状态，使吸附在滤袋外表面的粉尘抖落到箱体下部的灰斗内，灰斗内的粉尘经排灰阀排出。

当滤袋阻力值达到下限时，由控制系统自动关闭净煤气反吹阀，停止反吹清灰，除尘器又投入净化过滤运行。

三、维护与检修

　　1、灰斗不得积会太多（防止堵塞），应定时排灰。

　　2、定期检查自动反吹控制系统，防止故障。

　　3、定期检查滤袋，发现破损应及时更换。

　　4、检修时应将除尘器内的残余煤气排净，以防煤气中毒。

电除尘器：

它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。

由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的。

（图解）

评价煤气除尘设备的主要指标：

1.生产能力

指单位时间处理的煤气量，一般用每小时所通过的标准状态的煤气体积流量来表示。

2.除尘效率

指标准状态下单位体积的煤气通过除尘设备后所捕集下来的灰尘重量占除尘前所含灰尘重量的百分数

式中

——除尘效率，%；

m1、m2——分别为入口和出口煤气标态含尘量，g/m3

3.压力降

指煤气压力能在除尘设备内的损失，以入口和出口的压力差表示。

4.水的消耗和电能消耗

水、电消耗一般以每处理1000m3标态煤气所消耗的水量和电量表示。

对煤气除尘的要求是生产能力大、除尘效率高、压力损失小、耗水量和耗电量低、密封性好等。

三．脱水器结构及原理

1.重力式脱水器

工作原理：

气流进入脱水器后，由于气流流速和方向的突然改变，气流中吸附有尘泥的水滴在重力和惯性力作用下沉降，与气流分离。

特点：

结构简单，不易堵塞，但脱泥、脱水的效率不高。

安装在文氏管后。

2.挡板式脱水器

工作原理：

煤气从切线方向进入后，经曲折挡板回路，尘泥在离心力和重力作用下与挡板、器壁接触被吸附在挡板和器壁上、积聚并向下流动而被除去。

3.填料式脱水器

脱水原理：

靠煤气流中的水滴与填料相撞失去动能，从而使水滴与气流分离。

设二层填料——塑料环，每层厚0.5m，每层塑料环层压力损失为0.5KPa。

作为最后一级脱水设备，脱水效率为85％。

四．煤气除尘系统附属设备

1.煤气粗管道

2.煤气遮断阀

3.煤气切断阀

4.煤气放散阀

5.调压阀组

五．煤气处理过程

流程图：

脱水器

精细除尘设备

粗除尘设备或半精细半精细除尘设备

高炉煤气

实际过程图：