鋼鐵高爐煤氣全干法布袋除塵應用實踐
4#750m3高爐煤氣凈化采用全干法布袋除塵，系統由布袋除塵、集灰輸灰、冷卻、管路閥門、控制系統等組成，在應用過程中對卸灰系統和灰倉進行了改進優化。應用實踐表明，凈煤氣含塵量保持在1.2～3.3mg/m3且質量好，單座高爐年可降低電耗449萬kW.h，節約洗滌水460萬t，效益達 1500.4萬元。
1 前 言
目前，高爐煤氣凈化多采用濕法除塵，而干法除塵是在高溫條件下進行的煤氣凈化技術。與濕法除塵相比，干法除塵可簡化工藝系統，合理利用煤氣顯熱，提高煤氣熱效率，而且解決了二次水污染及污泥的處理問題，還可配套建設高爐頂壓發電設備。為確保安全可靠，目前國內500m3以上高爐的煤氣干法除塵在應用中都配備了濕法除塵系統，致使建設投入資金大，工藝復雜，系統操作、調整困難，而全干法除塵則一直未能在工業實踐中得到推廣應用。
2002年，萊蕪鋼鐵集團有限公司（簡稱萊鋼）對1#750m3高爐進行易地大修改造，受水資源匱乏和場地的制約，決定采用全干法布袋除塵系統。
2 工藝流程及系統組成
萊鋼4#750m3高爐煤氣干法布袋除塵設施由布袋除塵系統、集灰輸灰系統、冷卻系統和管路閥門系統、控制系統組成。其工藝流程見圖1。
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圖1 干法布袋除塵系統工藝流程
2.1 布袋除塵系統
布袋除塵是干法除塵中最重要的設備，包括10個除塵箱體，正常情況下采取8運2備的運行方式。每個箱體進出口處設有全封閉電液動眼鏡閥和電動蝶閥，其性能參數見表1。
表1 布袋除塵系統參數
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2.1.1 LCM-M-4700長袋脈沖除塵器 該除塵器為外濾式，具有處理風量大、清灰效果好、除塵效率高、運行可靠、維護方便、占地面積小等優點，是專門用于冶金行業高爐煤氣凈化工藝的大型除塵設備。主要由框架、筒體、中間灰斗、濾袋及噴吹裝置、卸灰裝置等組成。荒煤氣進入除塵器各分室筒體后，大顆粒粉塵被分離，直接落入灰斗，較細的粉塵均勻進入筒體中部而吸附在濾袋的外表面上，透過濾袋凈煤氣進入筒體上部并排入煤氣總管。積聚在筒體灰斗中的粉塵達到一定料位排入下部中間灰斗，經降溫冷卻定時排入輸灰系統，完成卸灰外運。
該除塵器采用筒體灰斗和中間灰斗兩級裝置，通過分時操作，有效地避免了卸灰過程中的煤氣外泄；該裝置有嚴密的保溫設施，增設了氮氣炮清堵、氮氣反吹、壓縮空氣置換等，確保系統運行可靠。
2.1.2 應用高效能氟美斯濾袋和先進的氮氣脈沖反吹工藝 氟美斯（FMS9806）濾袋具有耐高溫、透氣性強、清灰效果好、使用可靠等優點。濾袋上端采用彈性卡環形式，不但密封性能好，而且在維修更換濾袋時快捷方便。在袋籠的結構設計上，根據高爐煤氣除塵器的空間特點，制作成三節插接式結構，安裝、更換方便，使用壽命長達20個月。目前該系統運行情況良好，高爐凈煤氣含塵量低于5mg/m3。
布袋除塵器在運行過程中，隨著濾袋上積灰越來越多，清灰效果亦隨之下降，這時須反吹。國內絕大部分高爐的袋式除塵器采用煤氣加壓反吹清灰工藝，但操作工藝復雜，使用效果差。氮氣脈沖反吹作為新的清灰工藝方式，近幾年得到推廣和應用，但由于技術不成熟，使用過程中存在諸多缺陷。萊鋼采用該工藝時，設定氮氣反吹壓力0.32~0.41MPa、噴吹口徑為DN25mm、氮氣經過脈沖閥瞬時間全量噴入，脈沖閥噴吹一次時間0.6~1.2s，間隔時間為8s，使箱內差壓保持在2kPa以下，所有運行參數結合實際進行了全面論證完善，確保了使用可靠。
2.2 集灰輸灰系統
布袋除塵器10個箱體的灰通過兩條橫向刮板機、一條縱向刮板機及一臺斗式提升機送至水泥大灰倉，下部設有一臺雙軸加濕攪拌機，灰通過集中加濕放出后定期由機動車運走。
干法除塵配套輸卸灰系統采用：中間灰斗→埋刮板機→集合刮板機→斗式提升機→水泥大灰倉→加濕機卸灰外運的集中配置方式。系統整體密封性強，操作方便，卸灰時不會出現揚塵現象，現場操作安全、衛生干凈。大灰倉由于存積量大，每天可集中兩次時間卸灰，工作負荷和勞動強度大大降低。
2.3 換熱系統
換熱系統由4臺冷熱交換器組成，設置在布袋除塵器前，采用熱風爐高溫煙氣和自然風為介質，以風機為動力，使進入除塵器內的半凈煤氣升溫或降溫，達到除塵器使用的溫度條件，確保其內部布袋不致燒毀或結露。
2.4 管路閥門系統
為保證休風檢修可靠切斷煤氣，進出口均設有DN1600mm全封閉電液動眼鏡閥和電動蝶閥組。由于煤氣在管道內的流速較高（最大為20m/s），除塵器所有入口閥門、伸縮節和沖刷彎頭、導流板處都噴涂耐磨涂料。
2.5 控制系統
干法除塵整體裝備采用PLC集控技術和微機控制，自動化水平高，通過PLC數據處理后，自動控制除塵系統內各部分的操作，并自動收集操作數據，編制各種報表，通過CRT畫面系統操作可由自動轉換為微機手動或現場手動，操作手段全面。
3 系統改進
（1）原筒體和中間灰斗輸卸灰均采用星形給料機→氣動卸灰球閥的配置方式，但由于除塵灰溫度高達70~150℃，產生了熱漲效應，星形給料機的軸和軸套容易熱漲抱死，致使故障頻繁，無法卸灰。對輸卸灰系統進行改進，將10個箱體的筒體給料機撤除，中間灰斗下部給料機和球閥位置進行了互換。改進后，消除了原缺陷，系統輸卸灰順暢、穩定。
（2）除塵灰進入灰倉后，由于溫度下降、部分飽和水冷凝析出造成除塵灰凝聚結塊，灰倉內墻壁為水泥抹面，壁面粗糙，致使大量積灰凝結，無法正常卸灰。為消除該缺陷，參考箱體卸灰氮氣炮原理，引接一條壓縮空氣管，在灰倉平臺上補裝空氣炮，然后于灰倉出灰口上部四個面分別打眼引入壓縮空氣，卸灰過程中使用空氣振打，解決了卸灰難題。
4 應用效果
萊鋼高爐煤氣應用全干法除塵后，除塵效率達到99%的水平，凈煤氣含塵量低。含塵量一般保持在1.2~3.3 mg/m3，確保了熱線供應煤氣優質、高效；凈煤氣溫度保持在120~180℃，含物理熱高，有利于提高高爐風溫，降低焦比。另外，凈煤氣含濕量低，減少了對煤氣輸配設施的腐蝕；全干法除塵最顯著的特點是節電、節水，與濕法除塵相比，以750m3高爐為例，年可降低電耗449萬kW.h，節約洗滌水460萬t，扣除年運行費用310萬元，年直接經濟效益達1500萬元，具有顯著的節能環保效果。
但目前生產中尚存在以下問題：
（1）高爐操作因素。全干法布袋除塵適應的環境主要是穩定的高爐操作，目前使用的氟美斯濾袋工作溫度在90~280℃之間，溫度過高會燒毀布袋，溫度低會使布袋結露，因此控制好進入箱體荒煤氣溫度是布袋除塵器應用成敗的關鍵。
（2）濾袋的材質和安裝問題。目前使用的高溫濾袋其材質都是玻璃纖維，品種為無堿玻纖刺氈，脆性大，不耐磨耐折，同時脈沖布袋由于有骨架支撐，如果安裝操作不當或骨架裝配偏斜極易損壞濾袋，影響其使用壽命，必須嚴加注意。
（3）除塵器箱體數量問題。從目前的配置看，10個箱體8運2備的裝備基本能滿足負荷要求，但從實際運行看，如果投運的箱體加多，箱體內部差壓會隨之減小、設施沖刷影響降低，運行方式調整手段增多，若投資和場地不受大的制約，可考慮適當多上箱體。萊鋼在2003年1880m3高爐的建設中就采用了18運6備的方式。
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