高爐重力除塵器卸灰工藝選擇①

尹鑫平，季愛兵，張欣媛

(神霧集團江蘇省冶金設計院有限公司冶金工程部，江蘇 南京　210016)

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高爐重力除塵器卸灰工藝選擇①

尹鑫平，季愛兵，張欣媛

(神霧集團江蘇省冶金設計院有限公司冶金工程部，江蘇 南京210016)

結合高爐重力除塵器工作壓力，除塵灰溫度、粒徑等特性，介紹了三種常見的高爐重力除塵器卸灰工藝，比較不同卸灰工藝的系統穩定性、安全性和環保性，指出吸排車卸灰工藝具有全過程封閉、零污染、節約水資源、工作效率高等特點，是一條煉鐵清潔化生產、循環利用資源、節能環保的新路，應用前景廣泛。

高爐； 重力除塵器； 吸排車； 卸灰設計

引　言

重力除塵器是目前高爐煤氣除塵系統中應用廣泛的一種粗顆粒除塵裝置，煤氣經過中心導入管后，流速突然降低，煤氣中的灰塵顆粒在慣性力和重力作用下沉降到除塵器底部。高爐爐頂煤氣含有灰塵約30 g/m3，通常，重力除塵器可以去除顆粒大于30 μm的灰塵顆粒，除塵效率可達到80%，出口煤氣含塵可降到2～10 g/m3，阻力損失較小，一般為50～200 Pa。高爐煤氣從爐頂的導出管通過上升管、下降管進入重力除塵器，大顆粒的灰塵沉積在重力除塵器底部，經粗除塵后的高爐煤氣進入后續精細除塵工序。因高爐煤氣壓力、溫度、粉塵特性與一般的環境除塵有很大的不同，高爐重力除塵器卸灰工藝的選擇有其特殊性。

1　重力除塵器除塵灰特點

與一般的環境通風除塵相比，高爐重力除塵灰具有如下特點：

(1)溫度高。高爐爐頂煤氣溫度約150～250 ℃，經上升管和下降管進入重力除塵器，大部分灰塵落到重力除塵器底部，溫度可降至100～200 ℃，且有時會帶入燃燒著的焦炭末。

(2)壓力高。重力除塵器內煤氣壓力高，約0.2 MPa。重力除塵器卸灰工藝需考慮高壓力的除塵灰對卸灰設備的沖擊磨損，同時需防止卸灰過程中高爐煤氣的擴散外泄。

(3)重力除塵灰含鐵高，堅硬，外形有棱角。重力除塵灰化學成分如表1所示，物理性能如表2所示[1]。

表1　重力除塵灰化學成分/%

表2　重力除塵灰物理性能

注：重力除塵灰化學成分及物理性能與高爐原燃料、操作壓力等因素有關。

(4)灰量大。高爐處于連續生產運行，會持續產生高爐煤氣和除塵灰，1200 m3高爐正常生產，平均每天產生40～50 t重力除塵灰，因此要求卸灰工藝具有較高的穩定性。

2　常見卸灰工藝及對比選擇

2.1卸灰工藝

鑒于重力除塵器卸灰操作的特殊性，目前常見的卸灰工藝主要有：

(1) 卸灰閥+加濕排灰機工藝。如圖1所示為某高爐重力除塵器卸灰工藝示意圖。正常生產時，1#球閥為常開狀態，2#球閥作為放灰控制閥。當2#球閥在使用過程中出現問題需要更換時，關閉1#球閥切斷氣源，在不休風的情況下更換2#球閥，同時互為備用的卸灰通道繼續工作完成卸灰操作。部分廠在加濕排灰機上方增加給料機設備，實現均勻給料功能。

圖1　重力除塵器卸灰閥+加濕排灰機卸灰工藝

(2) 無壓差卸灰工藝。如圖2所示為重力除塵器無壓差卸灰工藝示意圖，從重力除塵器本體開始，由上而下布置上排灰閥、中間灰倉、下排灰閥、封閉灰倉；中間灰倉與重力除塵器本體之間有均壓管道及均壓閥相連，中間灰倉頂部與封閉灰倉頂部之間有放散管道及放散閥相連。當開始放灰時，先打開均壓閥，當重力除塵器內壓力與中間灰倉的壓力相等后，打開上排灰閥后關閉均壓閥；當中間灰倉內的灰集滿后，關閉上排灰閥，然后打開放散閥，當中間灰倉壓力與大氣壓力相等后，打開下排灰閥并關閉放散閥，這樣便實現了一次無壓差排灰過程，如此循環多次，最終放盡重力除塵器內的灰[2]。

圖2　重力除塵器無壓差卸灰工藝

(3) 吸排車卸灰工藝。如圖3所示為某高爐重力除塵器吸排車卸灰工藝布置圖，在重力除塵器本體下，設1～2只灰罐，灰罐容積與吸排車容積相匹配，灰罐與重力除塵器本體之間通過管道及閥門連接，灰罐上部接入氮氣吹入裝置，采用適當的操作程序，可以有效解決除塵灰的降溫和煤氣安全問題。每次吸灰時，灰罐與重力除塵器本體之間必須隔絕；吸排車接入吸料前，可以向灰罐中通氮氣，適當降溫和驅趕高爐煤氣，將灰罐吸空后，可用氮氣沖入灰罐，排出空氣，再連接灰罐與重力除塵器，向灰罐再次裝入除塵灰，灰罐裝滿后關閉閥門等待下次吸料。

圖3　重力除塵器吸排車卸灰工藝

2.2卸灰工藝選擇分析

針對以上三種重力除塵器卸灰工藝，從卸灰工藝的安全性、環保性、穩定性、操作性、投資運行成本五個方面進行綜合比較，如表3所示。

加濕卸灰工藝是目前高爐生產中應用最廣的重力除塵器卸灰工藝，其具有系統簡單，操作方便，但因為卸灰過程中內外存在壓差，排放的高爐灰不斷沖刷卸灰設備，設備磨損較嚴重，設備故障率較高，同時隨著生產的進行，閥門密封性能降低，容易發生煤氣外泄，安全性較差；且卸灰過程中需供水加濕抑制揚塵，但仍有部分揚塵。

無壓差卸灰工藝是一種新開發的卸灰工藝，其最大的優點是實現卸灰過程無壓差，減少卸灰過程中高爐灰對設備的不斷沖刷，降低設備故障率，但其仍存在揚塵及放散煤氣等問題的處理。

在冶金工廠中使用吸排車解決散料輸送問題，已經在國外一些先進國家有了幾十年的歷史，在我國寶鋼、首鋼等鋼廠使用吸排車處理環境除塵灰也運行了多年。隨著首秦、萊鋼、八鋼等鋼鐵企業將吸排車卸灰技術應用至高爐煤氣除塵灰領域，使其應用上升到一個新的高度。吸排車卸灰工藝具有系統穩定，安全性高，能夠徹底實現高爐煤氣除塵灰無污染卸灰，具有全過程封閉、零污染、節約水資源、工作效率高等特點，是一條煉鐵清潔化生產、循環利用資源、節能環保的新路，但其系統操作較復雜，投資運行成本較高限制了進一步的應用。

表3　三種卸灰工藝比較

3　結束語

重力除塵器具有高溫、高壓力、灰量大等特點，其卸灰操作比一般的環境通風除塵要求更為嚴格。重力除塵器卸灰工藝的選擇需考慮安全性、穩定性、環保性以及投資運行成本等因素。隨著國家環境法規的逐漸嚴格以及企業對自身環保重視程度的提高，將會有越來越多的企業采用吸排車卸灰工藝處

理高爐重力除塵器除塵灰。

[1]丁汝才，韓向東，陳永乾. 吸排車在煉鐵生產工藝循環中的應用[J]. 煉鐵，2005，(6):11—18.

[2]劉進，朱濤，朱家梅，等. 重力除塵器無壓差放灰技術與應用[J].設備管理與維修，2012，(1):65.

2016-02-02

尹鑫平(1988—)，男。E-mail：yxp1310@163.com

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