过热蒸汽袋式除尘器收集固硫灰粉的关键技术研究

　　目前我国循环流化床电厂技术迅猛发展，电厂锅炉中煤矸石燃尽后排放的固硫灰渣越来越多，基本没有得到有效利用，工程界对高性能超细矿物掺合料又有着旺盛需求，而国内工业余热量大，利用电厂低品位过热蒸汽可低成本、大规模化地制备超细固硫灰，实现了其应用价值，过热蒸汽袋式除尘器是制备超细固硫灰工艺的关键技术之一。本文选取某循环流化床电厂2万吨/年固硫灰示范线工艺中的过热蒸汽袋式除尘器作为研究对象。
　　目前我国循环流化床电厂技术迅猛发展，电厂锅炉中煤矸石燃尽后排放的固硫灰渣越来越多，基本没有得到有效利用，工程界对高性能超细矿物掺合料又有着旺盛需求，而国内工业余热量大，利用电厂低品位过热蒸汽可低成本、大规模化地制备超细固硫灰，实现了其应用价值，过热蒸汽袋式除尘器是制备超细固硫灰工艺的关键技术之一。本文选取某循环流化床电厂2万吨/年固硫灰示范线工艺中的过热蒸汽袋式除尘器作为研究对象。
　　袋式除尘器的工艺（滤料、间距、风机、抗结露设计、进气侧位）选型，并利用CFD数值模拟对除尘器内部温度场、速度场、压力场、温降、各滤袋平面的温度及速度分布和进口温度控制等方面进行研究。结果表明宜选择上侧进风式过热蒸汽袋式除尘器，进口温度在140-180℃之间，出口温度在120-155℃之间，内部滤袋间隙处和锥斗处温度在125-152℃之间，边壁处温度在118-139℃。从顶部到底部，各滤袋平面的气流平均上升速度沿滤袋长度y=50-2300mm方向而变化，从袋底处的0.55m/s迅速减小到0.33m/s，在顶部处再平顺降低至0.21m/s，所有滤袋间隙处气流平均上升速度为0.34m/s，各滤袋气流过滤速度从袋底处的1.44m/min迅速减小到1.08m/min，在袋顶处再平顺降至0.84m/min，所有滤袋平面的平均过滤风速为0.90m/min，X1、X4、X11、X15列共8条典型滤袋中心轴线上气流速度由底部处0.8m/s逐渐平顺升至1.2m/s上下;8条典型滤袋中心轴线上的气流温度在H=2450mm处，最大温度130℃，最小温度102℃，滤袋内部不会结露和烧袋，但进口温度应不低于160℃;不同滤袋间隙平面的平均温度沿滤袋长度y=50-2300mm方向而变化，从底部处156℃迅速减小到152℃，在顶部处再平顺攀升至153℃，各滤袋中心轴面温度分布均基本稳定在152-156℃之间，温度均匀性好，静压分布变化平顺。
　　实验监测预热、空载、加料三个阶段下除尘器各关键处温度、进出口温降、压损及上下箱体间静压损并分析其变化趋势，经烟气预热后进口温度可达70℃;过热蒸汽空载预热2h后内部各处温度均上升到110℃;加料粉碎时进出口温度稳定在160℃、129℃，内部各处温度在140℃上下，粉碎阶段进口温度130℃、140℃、150℃、160℃、170℃时进出口温度降分别为21.4℃、21.1℃、25.6℃、22.9℃、25.2℃，温降基本保持在23℃上下；停机5h后和外环境温度23℃一致。除尘器进口温度从110℃增至165℃时，进出口压损和上下箱体静压损随蒸汽过热度的上升呈先小幅下降后急剧上升又渐至分别平缓稳定在1006Pa和600Pa;前期理想化数值模拟结果和后期现场实验参数进行对比研究分析，发现二者变化规律一致。粉碎后的超细固硫灰经检测，其粒径分布3-5μm，活性值107.5，完全可适用于高性能水泥建材中。
　　本文对过热蒸汽袋式除尘器进行了详尽的数值模拟和实验研究，表明利用该袋式除尘器可稳定收集超细固硫灰，为下一步二十万吨/年固硫灰示范生产线的建立提供必要的设备工艺设计参数和工业应用等方面的参考和依据。