干法除塵技術在三鋼高爐中的應用

[摘 要] 以福建三鋼4#高爐采用干法脈沖除塵為例，著重介紹干除塵的工藝流程、工藝控制，并分析了運行使用的節能及環保效益，以及應用過程應該注意的關鍵問題。

[關鍵詞] 高爐煤氣 干法除塵 應用

1 前言

傳統的高爐煤氣清洗系統需要大量的水和較為復雜的水處理系統。而目前的全干法布袋除塵，不用水洗，不但節約了大量寶貴的水資源，同時煤氣溫度較高、體積較大，能使TRT發電量增加約30％。我廠1050 m3的4#高爐采用干法脈沖除塵系統，自2004年5月投產以來運行穩定，凈化煤氣含塵量<5mg／m3，凈化效率達到99．5％，為大型高爐應用干法除塵技術提供了有益的經驗。

2 高爐煤氣干法除塵工藝

2.1 干法除塵原理

高爐煤氣經過重力除塵器除塵后，進入干式除塵器本體，經過濾袋的過濾，煤氣中較細塵粒被粘附在濾袋表面形成灰膜。當除塵器工作一段時間后，濾袋吸附的灰層厚度增加，其阻力亦增大，此時對濾袋進行清灰，使除塵器又可以恢復正常工作。

2.2 工藝流程

高爐冶煉時發生大量煤氣，含塵濃度約15～30g/m3， 經重力除塵器粗除塵后，含塵量為6～10g/m3，再經脈沖布袋除塵器精除塵。煤氣從布袋除塵器的進氣管進入下部箱體，經氣流分布器進行機械分離后，大顆粒粉塵被分離直接進入灰斗。煤氣向上經布袋過濾，煤氣中的粉塵被攔截在布袋表面，使煤氣的含塵濃度降到l0mg/m3以下，正常工作狀態下高爐煤氣含塵量<5mg/ m3。凈煤氣經調壓閥調壓，保持凈煤氣壓力8kPa，經凈煤氣管上的插板閥及切斷閥進入公司凈煤氣總管。工藝流程見圖1。

2.3工藝控制

2.3.1清灰系統

當除塵器工作一段時間后 ，濾袋外側的灰層厚度增加，其阻力亦增大，此時應對濾袋進行清灰。每個除塵器箱體配有14個電磁脈沖閥，脈沖閥的開、關由 PLC控制，以氮氣為清灰動力。箱體需清灰時，首先關閉該箱體進、出口管上的氣動蝶閥，由PLC控制14個脈沖閥噴吹，由于動能與勢能的共同作用，由脈沖閥瞬間噴吹的低壓氮氣，使相應等待清灰的一組濾袋突然膨脹和振動，抖落積附在濾袋外側的煤氣灰塵，以恢復濾袋的除塵功能，使除塵器自始至終保持良好的工作狀態。在生產運行中設定由PLC控制自動清灰，或由箱體進出口總管煤氣壓差控制清灰 (設計壓差≥5kPa，即自動清灰)。在反吹啟動過程中，如發現某箱體發生故障或其它原因不能進行脈沖反吹時，可將該箱體“解饋”隔離，此時反吹系統就不對該箱體反吹。

2.3.2 卸灰系統

采用集中式排灰方式。清灰時先關閉進口氣動蝶閥和出口氣動蝶閥，然后開啟中間灰斗下部的星形卸灰閥，再打開中間灰斗上面的氣動球閥，把灰放到中間倉內，經星形卸灰閥的轉動逐漸落入埋式刮板機，通過埋式刮板機將灰集中送到集灰斗，由加濕攪拌機卸到運灰車。清灰完畢后，關閉氣動球閥，再打開進口和出口氣動蝶閥。

2.3.3 煤氣溫度控制系統

布袋除塵器內的布袋最佳工作溫度為120℃～280℃，故生產中應力求進入布袋除塵器內的煤氣溫度穩定在此區間內，最高不得超過300℃，最低不低于100℃，否則有可能燒損布袋或造成煤氣結露，從而影響布袋除塵器的正常工作。

荒煤氣溫度大于250℃時，在高爐爐頂采用噴水降溫措施，即在高爐煤氣封罩下部設有自動噴射霧化水裝置。為了防止煤氣可能結露，除塵器箱體及中間灰倉采用隔熱性能良好的礦棉作保溫層，同時用蒸汽保溫。

2.3.4 布袋檢漏系統

設有布袋破損檢測，在凈煤氣總管上設1臺煤氣自動在線檢漏儀，14個除塵箱體出口管上分別設有煤氣自動在線檢漏儀和人工取樣檢測點。通過檢測儀定性、定量分析，可方便地知道哪一個箱體粉塵量超標，從而及時了解該箱體的布袋損壞情況，及時更換損壞的布袋，以保證反吹效果。由于檢測傳感器有時會因粉塵堵塞而影響檢測的準確性，此時要通過人工取樣點來檢測。

3 干法除塵技術的環境與節能效益分析

3.1 環保效益

傳統的高爐煤氣使用洗滌塔、文氏管濕法除塵系統，除塵效率相對較低，煤氣中含塵量相對較高，水處理設施占地面積大，運行費用高。我廠4#高爐采用干法除塵工藝可比濕法除塵節約投資近35％，節約循環水800～1000m3／h，并省掉了濕法除塵要建設大型洗滌塔和沉淀池等投資及所占空間，可減少酚、氰、重金屬等有毒有害物質的產生，每年還可回收煤灰1萬多噸。

3.2 節能效益

干法除塵工藝的節能效益可分為余熱利用和余壓利用兩方面。高爐煤氣濕法洗滌后煤氣溫度降為40℃，不利于提高高爐送風的風溫及后續煤氣用戶的使用。而用干法除塵凈化煤氣，過濾后的凈煤氣能保持120～180℃，用于高爐熱風爐燃燒可使風溫在1100℃上提高20℃，風溫大于1100℃時，每提高100℃，可降焦比2.5～3.5%kg／t，我廠4#高爐年產鐵90多萬噸，以此計算每年節約焦炭2160多噸。干法除塵裝置配以干式TRT，可充分利用煤氣顯熱，提高發電效率，發電量比濕法提高30％，并能夠把高達130dB的噪音降低到 85dB以下，有效地減少了環境噪音污染。4#高爐平均煤氣產生量17.8萬m3／h，爐頂壓力0.18MPa，建設6000kw的TRT機組，年平均小時發電量3590kw.h，干式TRT比濕式TRT要多發電900kw.h，以電價0.55元／kw.h計算，(按80％計)一年多發電效益346萬元。

4 干法除塵的關鍵問題及經驗總結

4.1 溫度控制

為了使除塵布袋在運行中不因荒煤氣溫度超標而受損，運行操作過程中應注意以下幾點：①高爐正常時爐頂溫度控制在 150～250℃。與之相對應，干法除塵箱體入口荒煤氣溫度應控制在120～220℃。②當爐頂溫度升高到 250℃時，爐頂開始打水降溫，將爐頂溫度控制在280℃以內，并采用氮氣吹掃噴嘴，以防噴嘴被煤氣灰堵塞。當爐頂溫度回落降至220℃時，爐頂停止打水。③當布袋室入口溫度低于120℃時，高爐應及時提高爐頂溫度，并且要求爐頂或重力除塵器所用的蒸氣閥、水閥密封性能好、質量高，減少煤氣里不必要的水分，降低煤氣含水量，從而做到低溫而不高濕，防止低溫對除塵布袋的影響。

4.2 反吹時間的選取

實踐證明，反吹時間的長短對反吹效果有很大影響。如果反吹間隔時間太短，對器件要求太高，且氮氣包的壓力無法迅速恢復 ，致使下一個脈沖電磁閥管路無法進行反吹。而如果反吹時間設定太長，既形不成脈沖效應，又造成對氮氣的浪費。因此應根據系統的實際情況設定反吹時間。經過多次試驗， 4#爐干法系統反吹時間設定為：每個脈沖電磁閥導通0.1s，間隔6s后下一個電磁閥才能導通。

4.3 噴水降溫與腐蝕問題

若高溫煤氣并入低溫煤氣管網，需進行降溫處理，最簡單的方法是噴水。由于噴水的目的是降溫而非洗滌，噴水量一般不大。因高爐煤氣中含有部分酸性氣體和可溶解鹽類，經噴水后可形成腐蝕性很強的介質(噴水量越大，腐蝕性越弱)，對管道、膨脹器等有較大危害。對于高溫煤氣管網，在氣溫很低時也會有冷凝水析出，同樣存在這種腐蝕問題。解決腐蝕問題可以考慮部分管道(包括管道附件)采用防腐材質，或增加防腐涂層，也可以考慮增加噴水量，或噴灑堿液。高爐采用低氯助劑可以減少噴灑析出液中的Cl-含量，從而減少腐蝕。

4.4 安全裝置

高爐煤氣是高溫、高壓、易燃、易爆的高含塵煙氣，干法除塵裝置所處工況惡劣，要有極高的安全保障性能。尤其要有較高的耐壓性能和防漏性能，以防止煤氣泄漏、爆炸。除塵器的泄爆裝置由防爆閥來實現，防爆片采用航天公司生產的不銹鋼防爆片及安全防爆膜，設定爆破壓力為工作壓力的1.25倍。

4.5 設備維護

高爐煤氣除塵灰是在高溫、高壓狀態下排出，需要解決排灰系統的潤滑，高壓狀態下粉塵的輸送和排放對設備的沖擊，灰斗中料位監測，灰塵的板結等一系列問題。干法除塵系統常見的設備故障及處理方法，見表1。

5 結語

干法布袋除塵技術在我廠4#高爐的應用取得了巨大的成功，具有極大的推廣價值和廣泛的應用前景。為此，我廠在 5#高爐也使用了干法除塵技術，同時在老系統三座高爐的改造上也將繼續采用干法除塵技術。干法除塵的應用大大降低了煉鐵工序的能耗，同時也將使噸鋼能耗有顯著的降低，對于我廠冶煉的節能降耗具有積極的意義。