全干法布袋除塵技術凈化高爐煤氣

梁 鵬

（河鋼唐鋼，河北 唐山 063000）

全干法布袋除塵技術是高爐煤氣生產過程中重要的除塵措施。隨著鋼鐵冶金企業生產規模的不斷擴大，環保除塵技術也在不斷完善更新，但在實際生產過程中仍存在很多難以解決的問題，需要不斷完善，因此在很多鋼鐵專業技術人員共同努力下，各大型鋼鐵冶金企業不斷探索全干法布袋除塵技術，提升最終高爐煤氣生產質量。

1 當前高爐煤氣全干法除塵技術現狀

高爐煤氣全干法除塵技術是目前大多數鋼鐵企業重點推進項目。該技術的實施，可以大幅節約高爐生產的用水消耗量，降低生產成本，同時也為鋼鐵企業創造了良好的經濟效益。高爐煤氣全干法除塵技術是一項多重效益合一的高效節能新型環保項目，屬于高爐煤氣凈化領域的一次革命性技術創新。尤其隨著國內環保要求不斷嚴格，對鋼鐵企業環保數據指標監控日益嚴峻的形勢下，高爐煤氣全干法出身技術正在為大多數鋼鐵企業逐步實施，并且發展潛力巨大。

圖1 煤氣除塵系統的工藝流程

根據以上的系統流程，高爐煤氣干袋除塵系統分為五個部分：煤氣安全控制系統，排灰控制系統和輸灰控制系統，抑塵半純氣管道控制系統。

2 高爐煤氣袋式除塵器的除塵機理

高爐煤氣是煉鐵工藝生產中高附加值熱源的冶煉副產品，高爐煤氣的主要成分為一氧化碳，同時伴有大量的粉塵，煙氣量較大，屬于高溫性氣體。在高爐煤氣的生產過程中，隨著整個工藝的變化，壓力不斷波動，且高爐煤氣中的粉塵顆粒半徑范圍大屬于粘性粉塵。利用布袋除塵器對高爐煤氣進行凈化處理是一個復雜的反應，過程往往需要多個效應，共同作用。在高爐煤氣除塵工藝過程中，可利用濾材料捕獲灰塵顆粒。其中，過濾介質對灰塵顆粒的捕獲包括多種影響，例如慣性碰撞，屏蔽，擴散，靜電和重力沉降。當包含大量灰塵的高爐氣體通過干凈的過濾材料時，半徑大于濾布的灰塵顆粒將因重力而慣性地碰撞或沉淀在過濾材料的表面上，碰撞后小于濾布半徑的小顆粒被濾布的各種纖維保留在濾布的表面上。其中更小的細微顆粒，隨著布朗運動的作用，會通過整個率不隨氣流一起溢出，進入高爐煤氣管網中。

隨著通過過濾材料收集的灰塵量的不斷增加，高爐煤氣中的大部分灰塵顆粒被過濾材料吸收，而另一部分附著在過濾材料的表面上。結果，在編織孔和過濾袋的表面上形成了灰塵層（灰塵層）。所形成的灰膜再次變成過濾膜，因此隨后的高爐氣體的連續流動可提供通過袋和過濾膜厚度的更好的清潔效果。隨著高爐煤氣灰糞的不斷增加，灰膜厚度也隨之增加。進而在高爐煤氣過濾過程中產生一定的阻力，所以要定期進行清灰處理，去除大部分高爐煤氣過濾出來的規模，從而減小阻力，不影響高爐煤氣的正常過濾效果。在整個高爐煤氣凈化生產的過程中，規模作用比濾料更為重要。可以大幅提高整個煤氣灰塵的過濾效果。濾布在過濾過程中主要起支撐粉灰塵作用，所以在清灰的過程中，應盡量保留部分粉灰層。

單一纖維濾料在對高爐煤氣進行過濾的過程中，會影響除塵效率和除塵效率和除塵效果。所以在高爐煤氣除塵工藝過程中，要綜合考慮過濾風速，粉塵量及煙氣特性等，同時要考慮到規模對除塵的作用。在整個清灰過程中，清灰強度對除塵效果有很大的影響。

3 高爐布袋除塵技術生產實踐

3.1 全干法布袋除塵設計參數

完全干燥的袋式集塵技術是高爐煤氣凈化中非常重要的環節，也是煤氣輸送的重要手段。主要包括用于清洗高爐的設備，用于釋放高爐煤氣的設備和裝置。唐鋼南區高爐煤氣凈化裝置參數設定如下：高爐有效容積為3200m3，高爐煤氣發生量56萬Nm3/h；爐頂壓力0.210～0.230MPa；爐頂溫度150℃～250℃。正常情況下，凈化后的煤氣至TRT發電機組透平入口的壓力為0.19～0.225MPa，入口煤氣含塵量要求小于15mg/m3。

煤氣在輸送管道內的流動速度合理范圍，主要由煤氣流量、煤氣壓力、輸送管道直徑等決定。按照規范要求，煤氣管道內的氣體流速應小于20m/s，通常高爐煤氣管內流速取值如表1所示。

表1 高爐煤氣管內流速取值

3.2 高爐煤氣凈化設施

整個唐鋼煉鐵南區高爐分東西兩個出鐵廠，其中干式布袋除塵器，共有24個布袋箱體和兩個大灰倉。在生產過程中，東西出鐵廠交替出鐵。結合脈沖氮氣進行反吹，在密閉容器內進行氣體輸灰。

（1）工藝流程。高爐煤氣經重力除塵器對整個煤氣中的粗顆粒含塵進行處理，然后進入布袋除塵器進行干法除塵，完成精除塵過程，凈化后的高爐煤氣，經過TRT發電機組進行能源發電，不發電的高爐煤氣可以經過調壓閥組進行穩壓處理送入管網。回收的高爐煤氣一般都配備煤氣柜進行存儲，以供各生產軋鋼用戶使用。

（2）工藝操作。全干法高爐煤氣除塵裝置，過濾的布袋都采用外濾式布袋內襯有龍形骨架，防止整個布袋在生產過程中被氣流壓扁，在過濾器布袋上方設置相應的噴吹管。在高爐生產過程中，高爐煤氣經過布袋進行過濾，在官方網站上，入口閥和出口方法均打開。隨著氣體流過，灰塵在布袋的外壁上的積累逐漸增加，并且布袋的過濾阻力也增加。當濾箱濾袋的電阻增加到一定值時，系統中的電磁脈沖閥被觸發，濾箱布袋上方的注入管進行周期性的動態氮氣反沖洗，將沉積在布袋表面的灰塵吹落所有灰塵，在重力作用下掉入到下部灰斗當中。通過吹掃整個集塵和高爐煤氣清潔設備，可以關閉盒子中的出口閥。除塵過程完成后，有必要及時啟動氣動除灰系統，以輸送粉塵氣體（可將其純化為高爐煤氣）或氮氣（可用于將所有粉塵供應至大型粉塵儲存器），然后使用密閉罐或抽氣裝置，將所有灰塵運輸走。

（3）布袋除塵器。布袋除塵器箱體一般為直徑5.2m，上部采用橢圓形狀密封，下部一般都添加錐形灰斗。每個箱體中裝有布袋，數量大約為360條。濾袋規格(直徑×長度)：Φ130mm×6900mm，每箱濾袋面積為1002.7m2。一個箱體濾袋數量為180條，濾袋規格(直徑×長度)：Φ130mm×2000mm，每箱濾袋面積為147m2。在每個布袋除塵器箱體當中，共設有25排布袋，兩側的脈沖布袋配備一個電磁閥，帶一根獨立的噴吹管，從兩側對整個灰層進行反出處理。在高爐煤氣生產過程中，氣體從箱體的下部中間位置進入整個集塵袋，清潔氣體出口位于整個集塵箱主體的底部，可以達到最理想的除塵效果，同時可以延長整個布袋的使用壽命，并且簡化工作平臺。操作人員帶來極大的便利。降低了生產成本和布袋的更換頻次，一般在布袋除塵器每個箱體上方都設有入孔和爆破閥，以防止生產中出現煤氣爆炸意外事故。

濾袋用P84復合濾料，其允許工作最高溫度260℃。一般的布袋除塵器過濾范圍可達1.2～2.0m/min（為常規濾袋的2～3倍），這樣的布袋除塵器裝置占地面積小，同時也可以減少在生產過程中的檢修頻次延長布袋的使用壽命，凈化效果更佳。一般經過干法除塵器凈化后的煤氣含塵量大于5mg/m3（一般為2mg/m3）。

（4）反吹設施。在高爐煤氣凈化生產過程中，反吹的介質一般采用氮氣。在進行反推的過程當中，氮氣的壓力要設定為0.3～0.4MPa，氮氣的于用量在每小時的1000m3，在該設施需要在氮氣與低壓氮氣兩種，其壓力分別為2.2MPa和壓力為0.4MPa，在整個吹掃裝置的前端，都配備一個大型的儲氣罐，氮氣罐直徑Φ1800mm，儲氣罐全高4.4m，設計壓力分別為2.5MPa和1.2MPa。

（5）卸輸灰系統。為讓高爐煤氣除塵裝置達到最理想的凈化效果，在整個除塵系統還配備了系統輸灰系統。工藝流程：除塵器下灰斗→氣動卸灰球閥→鐘形卸灰閥→氣動卸灰球閥→輸灰管道→大灰倉→氣動卸灰球閥→電動葉輪給料機→吸引裝置→運灰罐車。在高爐煤氣凈化生產過程中，通常在袋子吹完后安裝氣動排灰裝置。通常會使用高壓清潔氣體，并且只有在發生工業事故時，才會使用氮氣來輸送灰層。氮氣流量為1800 m3/h，壓力為0.5 MPa，將經過集塵技術處理并帶有完全干燥袋的清潔高爐煤氣送入低壓氣體管道網絡。移走每個箱體后，氮氣將包含一些氣體，所以在輸灰系統末端凈化后的輸灰煤氣都要經過過濾后都送至低壓煤氣，加以回收利用。

3.3 高爐煤氣布袋除塵裝置效果驗證

（1）除塵效率。煉鐵2000m3干法除塵系統從開始調試運行，在高爐正常運行期間，干氣粉塵收集系統正常運行，并且尚未測試除塵對高爐煤氣的影響。 高爐氣體采樣了三次以進行測量，采用全干法除塵技術處理后的高爐煤氣，粉塵量經每次檢驗嚴格控制在8mg/m3左右，除塵效率高達99.9%，從高爐煤氣的末端生產用戶運行效果來看，煤氣質量良好，滿足各生產用戶的運行要求。

（2）技術經濟指標及效益。高爐煤氣凈化除塵設施，伴隨高爐生產穩定運行，將剩余的高爐煤氣輸送至煤氣管網。由于干法除塵技術的先進性，并沒有配備相應的水系統，洗滌塔和沉淀池等設施，所以在生產運行過程中杜絕了對水資源的消耗，也避免了污泥的產生，減少了相應的生產操作崗位和人員配備。相對過去施瓦辛獲得經濟效益，每年約700萬元。整個干法除塵裝置共投入1,600萬元，按照目前的生產運行狀態，兩年至三年的時間可以回收整個全部投資成本。同時從生產運行效果來看，干法除塵技術比濕法除塵技術，煤氣含塵量可減少58mg/m3。高爐每年可少向大氣中排放粉塵10t。

4 建議

高爐煤氣生產過程中全干法，不但除塵技術是一項既節能又環保的綜合利用項目，隨著全球能源資源的不斷緊張，國家對環保的要求也不斷嚴格。國家三令五申，對可再生能源要加以充分利用。高爐布袋除塵工藝技術，不管在小型高爐還是大型高爐，都已獲得了成熟的運營經驗，該工藝技術模式可以提高熱風爐風溫，節約用水用電消耗，降低生產運行成本費用，同時可以極大縮小對環境的污染，提高了整個高爐煤氣的TRT，機組發電量具有非常可觀的使用價值。同時在生產運行過程中相對比濕法除塵技術而言，干法除塵占地面積小，對水資源的消耗量小，同時還可以節約部分熱能，避免了環境污染，隨著鋼鐵企業的不斷壯大，干法除塵技術，在高爐煤氣生產過程中應廣泛推廣。

5 結束語

由上文可知，全干法布袋除塵技術涉及到諸多問題，在后期的全干法布袋除塵技術使用中，我們要根據實際情況，采用合理的方案，確保高爐煤氣凈化工程的順利展開。