陶瓷多管除尘原理
文章作者：诺和环保 发布时间：2019-05-16
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以往，烧结机除尘大都采用电除尘器或布袋除尘器，有少数采用铁管多管除尘器。需要考虑的是：铁管多管除尘器除尘效率较低、寿命较短，特别是随着钢铁企业对环保排污的要求越来越严格，该种除尘方式的发展受到影响：电除尘器虽然除尘效率高，但它的投资大、管理和维修费用高，一些中小企业对采用此种方式的环保投资，有些心有余而力不足。
目前，作为一种先进实用、经济高效的除尘方式，陶瓷多管除尘技术得到了较快的发展。 这种组合式陶瓷多管除尘设备，具有除尘效率高、成本低、消耗低等特点，适宜冶金窑炉等高温、高湿、高浓度、有腐蚀性、要求耐磨性强环境的烟尘治理。到目前，有180多台高效陶瓷多管除尘器在国内多家钢铁企业的烧结、球团、焦化、炼铁、石灰窑烟气治理中得到成功应用，其中规模最大的应用是河北津西钢铁公司烧结厂投产的200平方米带烧机。
优化结构和组装技术是提高除尘效率的前提
据了解，此种陶瓷多管除尘器由直管、螺旋导向机构和旋风子组成。组装时，螺旋导向机构装在旋风子上端，是面与面的对接，对接缝隙用矾土、水泥混合料密封，组成一个完整的除尘单元。烟尘进入除尘单元后，沿螺旋导向机构螺旋面全部进行旋转离心，尘粒在离心力的作用下移向旋风子内壁，下滑进入灰斗，洁净烟气由直管排出。由于它不漏风，提高了除尘效率。
该种除尘器通过除尘单元材料的改进，提高了使用寿命。铁管多管除尘器的材质是钢、铸铁或合金铸铁，但烧结机头的烟气湿度高，在10%左右，在烧结过程中，原料和燃料中硫化物产生的二氧化硫与水分易生成亚硫酸，腐蚀性较强。为了提高使用寿命，此种除尘器把除尘单元的直管、螺旋导向机构、旋风子的材料改陶瓷材料并浇注成型，上釉后在高温下烧制而成。由于它表面釉层硬度高、表面光滑、阻力小，耐磨损，耐腐蚀、寿命长，克服了铁管除尘单元寿命短的缺点。山东鲁中矿业公司生产球团的回转窑要求除尘器耐高温烟气600℃，除尘效率大于95%。为解决此问题，研制生产人员在除尘器制造上改进了两项工艺：一是陶瓷件的材料由一般耐火材料改为含三氧化二铝较多的高岭土，表面釉料改用莫来石和锰粉，烧制温度提高到近1300℃；二是除尘器由两级串联组成，内部金属表面全部涂抹隔热防腐耐磨层。实际运行表明，该除尘器运行正常，符合设计要求。
先进实用的设计方案是提高除尘效率的基础
电除尘器除尘效率高，特别是对细微粉尘效果更为明显，大型带式烧结机机头除尘系统一般都选用电除尘器。2003年，河北津西钢铁公司烧结厂新上的200平方米带式烧结机机头除尘，根据实际情况，选用陶瓷多管除尘器并应用成功。实践证明，陶瓷多管除尘器在烧结机机头除尘效率并不比电除尘器除尘效率差。有关人员通过对烧结机烟气特性和烟尘粒径分布及化学成分进行分析发现：烧结机机头烟气湿度大，堆比重大，粒径粗，细粉尘少，特别是近几年新建的大型烧结机都采用了铺底料和小球烧结等新工艺，初始含尘浓度低。在烧结机头除尘范围内，陶瓷多管除尘器与电除尘器的除尘效率相当。
为了进一步优化烧结烟气除尘效果，陶瓷多管除尘器生产单位可以根据用户的窑炉烟尘特点及要求，有针对性地实施多种设计方案：一是平烧、环烧采用一级为双档惯性除尘器，二级串联陶瓷多管除尘器，其阻力损失小于1000帕，除尘效率大于95%。二是带式烧结机机头一级和二级采用不同规格的陶瓷多管除尘器，其阻力损失小于1500帕，除尘效率大于98%。三是球团竖炉由于初始含尘浓度高，一般采用三级除尘，即一级为双档板惯性除尘器，二级和三级为不同规格的陶瓷多管除尘器，其阻力损失小于2000帕，除尘效率为98%。四是烧结机机尾除尘由于细粉多、温度高、粉尘干燥易扬尘，可采用三级除尘，并在双档板除尘器上喷入饱和蒸汽或雾化水，调节烟气湿度，提高除尘效率，其阻力损失小于2000帕，除尘效率为98%。
同时，该种除尘器除尘效率和稳定性高、使用寿命长，也是一个重要的特点。烧结机烟气中含有钾、钠、钙等成分的细粉尘，它易附着在电除尘器的级板上，振打也不能完全脱落，造成结垢，影响电离强度，使除尘效率逐渐降低；而陶瓷管表面上釉光滑、风速高、不沾灰、不堵塞，只要风速不变，除尘效率变化很小。同时，烧结烟气湿度大，烟气中的二氧化硫易产生亚硫酸，对极板腐蚀严重，特别是在烟气温度低的条件下更为严重；陶瓷多管除尘器耐酸碱、抗腐蚀、无活动件，故障率低、维修少、寿命长。
制造材料性能稳定是除尘器高效运行的关键
铁管除尘器的螺旋叶片内缘与直管外缘紧密配合构成导向器，然后套装在旋风子内。由于螺旋叶片外缘与旋风子内径有一定缝隙而漏风，造成除尘效率低，一般在80%以下。而陶管除尘器的旋风子、导向器、直管是陶瓷材料，即用铝钒土压制成型，在1250至1300℃高温下烧制而成，它耐高温、耐腐蚀、表面釉层硬度高，耐磨损、寿命长。而铁管除尘单元长期在高温下工作，金相组织会发生变化，产生退火、回火现象。金属铬具有耐热、耐腐蚀、耐磨的特殊性能，在300℃以下工作时，对氧、氮和湿空气都很稳定，但随着温度升高，其氧化加快，虽然会形成氧化膜，但它是在粉尘气流冲刷和摩擦中运行，很快把氧化膜磨掉，之后形成的新氧化膜又被磨掉，反复循环，这样会造成采用此材料制造的除尘器磨损加快，寿命缩短。
国内外大量试验研究的结果表明，金属材料的冲蚀破坏程度随环境温度的增加而加剧，但达到某一临界值后，则会出现随温度的进一步增加而降低的现象。试验结果表明，合金的氧化膜性能将对其耐高温冲蚀和腐蚀能力产能明显影响。如果合金氧化膜的耐冲蚀能力不如基材，它将在粒子冲击下和基材合金一起流失，且随温度的升高而流失率增加。因为合金的氧化率随温度的增加，很快增大金属的冲蚀磨损。由于除尘器主体及灰斗是用金属材料焊接而成的并在高温下运行，为防止金属强度降低，可采用内保温、凡裸露部分都应涂敷隔热、防腐、耐磨层，以防止除尘设备在高温下长期工作发生蠕变，造成除尘设备变形漏风。鲁中矿业公司球团厂于1996年在回转窑球团工艺除尘及热能回收过程中采用了不同规格的高效陶瓷多管除尘器，一年后验收检查，烟气温度为554℃，风机叶片略有磨损，至今运行情况良好。
据了解，仅2004年以来，就有安钢集团信阳钢铁公司、济钢集团石横特钢等单位的链箅机 － 回转窑相关系统，采用了XLG/A型陶瓷多管除尘设备且运行良好。
据介绍，陶瓷多管除尘器在200平方米带式烧结机机头除尘系统成功应用的实践证明，该种除尘技术设备具有符合环保要求、寿命长、投资少、维修费用低、实用可靠等特点，是钢铁企业关注的除尘方式之一。更重要的是，该种方式拓宽了人们对窑炉烟气特别是高温烟气治理的思路，对人们探索除尘效率高、消耗低的途径，开发适合我国国情的具有自主知识产权的新工艺和新产品，具有积极意义。
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