安鋼高爐煤氣干式凈化長袋脈沖除塵技術
摘要:干式脈沖煤氣布袋除塵作為“十五”國家重點推進的40 項冶金節能環保技術的措施之一,成為國內在建高爐優先選擇的工藝技術,也是目前高爐改造濕法除塵工藝的技術方向,近幾年此技術已成功應用于各大型高爐。較濕法除塵相比各類效益明顯,已成為今后大型高爐煤氣除塵技術發展的趨勢,安鋼6# 、7 # 高爐(450 m3) 自使用該技術以來,經過實踐摸索,逐漸取得了一些較先進的經驗。
關鍵詞:高爐煤氣,長袋脈沖除塵,運行實踐
安鋼6 # 高爐籌建時,由于其距廠區較遠,加上原有煤氣洗滌水處理設施能力不足而決定采用煤氣干法除塵,并于 1999 年1 月23 日投入運行,2001 年將低壓脈沖小布袋技術應用于除塵器。隨后將該技術推廣應用到7 # 高爐(450 m3) 。自除塵器使用該技術以來,不僅滿足了高爐的生產需要,而且取得了較顯著的經濟效益和社會效益。
1 當前除塵器工藝流程及主要工藝參數
1. 1 工藝流程
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1. 2 主要參數
主要參數見表1 。
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2 干法除塵運行情況
自除塵器使用低壓脈沖反吹小布袋技術以來,效果顯著。經過運行實踐,在除塵器操作管理方面取得了一定的經驗,對除塵器存在的不足也作了必要的改進。
2. 1 凈煤氣質量
經除塵器過濾后的煤氣質量濃度一般保持在3 - 5 mg/ m3 , 致使煤氣質量較高的原因主要是由濾料特性決定的。目前, 選用的濾料為氟鎂鍶針刺氈,其主要特性見表2。
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從表2 可看出,該濾料的厚度、斷裂強度為高除塵效率提供了條件,并且在濾袋的檢漏方法上采用自動在線檢漏, 可隨時監控煤氣的質量波動。
2. 2 荒煤氣溫度對除塵器的影響
目前,干法除塵所選用的濾袋能承受的最高溫度大概為 280 ℃左右,而進入濾袋除塵器的煤氣溫度下限應高于露點 30 ℃,因此,為防止溫度超高燒損濾袋或因溫度低而粘結濾袋,有效地控制進入箱體的煤氣溫度對布袋除塵器的正常運行是極為重要的。
目前,安鋼6 # 高爐爐頂溫度一般控制在100 - 200 ℃之間,7 # 高爐爐頂溫度較低,當荒煤氣溫度過高時,高爐的控制手段較多,自除塵器投入運行以來,濾袋燒損的現象較少發現,當荒煤氣溫度持續過低時,布袋粘結,可導致濾袋過濾負荷較高,濾袋脫落破損,并且造成灰倉堵塞、設備損壞等現象而導致除塵器無法運行。當荒煤氣溫度長期持續在80 ℃ 左右時,也可導致除塵器出現異常,主要表現為反吹剩余壓差過大,反吹周期縮短,灰量過少,卸灰不暢等現象。隨著荒煤氣的溫度正常,除塵器的運行參數也隨之恢復正常,但從此后的檢查濾袋情況來看,其使用壽命受到一些影響;這從濾料的某些特征也能解釋清楚,因所選濾料有一定的解潮性,當濾料受潮時間過長時,其斷裂強度、針刺剝離性都將受到影響而縮短濾料的使用壽命。從經驗來看,除塵器的運行溫度應保持在120 - 200 ℃之間為宜。目前,安鋼6 # 、7 # 高爐還沒有有效手段來控制荒煤氣的溫度。
2. 3 反吹、清灰
本系統使用的反吹清灰方式為低壓氮氣脈沖反吹,主要設備由貯氣罐、噴吹管、脈沖閥、分氣包等組成,該系統在反吹時,反吹條件、參數等都由計算機控制,其參數見表3。此套系統自動化程度高、效果顯著。當設備發生故障或不符合反吹條件時,PLC 自動發出指令封鎖一切現行的操作,以此來杜絕較大事故的發生。膜片閥采用Á80 mm 淹沒式脈沖閥,閥體采用鋁合金整體壓鑄成形,強度高,耐腐蝕。一體化封閉式的電磁回路,具有防爆、防塵、防水等優點,動作穩定可靠。膜片為進口膜片,正常使用壽命可達100 萬次。這些條件都為除塵器順利運行打下了基礎,該系統運行至今,效果較好,未出現過任何故障,滿足了正常運行的需要。
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2. 4 濾袋的使用情況
濾袋使用的好壞及壽命的長短,對除塵器的運行狀態以及凈煤氣質量的好壞有著極大的影響。造成濾袋破損的原因很多,主要因素有除塵器的操作、荒煤氣溫度控制、濾袋安裝以及濾袋本身質量等原因。從表2 可看出,選用氟鎂緦針刺氈濾料,其過濾風速可達到1 - 1. 5 m/ min ,有效地保證了濾袋的正常使用壽命。在運行過程中,考慮到濾袋破損部位大都集中在袋口及袋底部位,因此,在上述兩部位都設計了加強層,以增強易損部位的強度。針對噴吹管在重新安裝或受熱變形時帶來的噴吹口與袋口中心不對應,易造成吹破袋口的現象,在袋口設計安裝了袋籠保護套,有效地保護并延長了布袋的使用壽命。該系統投入運行以來平穩有效,正常使用壽命達到3 年。表4 為除塵器投入運行以來的濾袋更換情況。
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2. 5 輸卸灰系統
目前6 # 高爐的輸卸灰系統采用的是“上灰倉→中間灰倉→埋刮板機→下灰倉→外運”,該系統在運行中揚塵較大并有部分煤氣外泄現象發生。7 # 高爐采用的是“上灰倉→ 中間灰倉→加濕機→下灰倉→外運”,此系統設備較多,工作負荷較大,因此都不是較合理的輸卸灰方式。目前正準備將此系統改造為“上灰倉→中間灰倉→埋刮板機→斗式提升機 →高位灰倉→加濕機→下灰倉→外運”模式,從而避免上述缺點。
2. 6 管路閥門系統
為保證除塵器檢修箱體進出口均由DN500 蝶閥和盲板閥組成,在生產中發現,荒煤氣總管末端含塵量較大,導致箱體支管破損嚴重,將其更換為陶瓷耐磨支管才解決了上述問題。造成這種現象的原因主要是荒煤氣總管變徑不合理,含塵氣流分布不勻造成的。相比較7 # 高爐,重力除塵器處理能力選擇較小也是導致6 # 高爐荒煤氣入口頻繁破損的原因。
3 幾點建議及需要提高的問題
通過對干法除塵工藝的不斷改進和完善,取得的效益是明顯的,在運行過程中也有幾點值得總結的地方。
(1) 濾袋、袋籠在安裝過程中因袋籠長達6 m 又是3 節對接,安裝時極易偏斜,安裝必須按要求進行,否則將會影響除塵器的正常使用。
(2) 合理地分配各箱體的煤氣流量能最大限度地發揮設備的潛能,6 # 高爐干法除塵就因荒煤氣總管變徑設計不合理而造成各箱體使用時間長短不一及卸灰量不均。
(3) 有條件的話可適當加大重力除塵器的處理能力,因為擴大重力除塵器的處理能力就能有效地減少較大顆粒的粉塵進入箱體而延長濾袋的使用壽命,而除塵器在運行過程中最大的消耗就是濾袋,對于延長其使用壽命所帶來的經濟效益遠比擴大重力除塵器的投資要大得多。
(4) 目前,6 # 、7 # 高爐干法除塵袋的使用溫度僅限于80 - 260 ℃之間,溫度過低或過高都會致使除塵器無法正常工作, 當高爐爐頂溫度過高時可采用加快料速等控制手段,而溫度過低時卻無有效的手段,所以在今后的工作中增設升溫裝置對保證高爐正常生產、除塵器正常運行是非常重要的。
(5) 灰位、灰倉控制。在目前設計的自動卸灰操作中,卸灰灰量不好確定,只能用時間加以控制,有時灰比較潮,灰倉被堵都不易發現。目前檢查灰倉是否存灰的主要手段為觀察灰倉溫度,或用手錘打,靠聲音來判斷,此操作不僅勞動強度大,也并不準確。這也是影響計算機自動化操作的主要不利因素,是需要徹底解決的問題。
4 結語
通過對布袋除塵器的使用,提高了煤氣的質量,為高爐煤氣綜合利用奠定了基礎。全干式布袋除塵工藝不僅在技術上可行,且具有投資省、占地少、運行費用低等優勢,是符合我國特點的新技術,是典型的節能環保工程,有較好的發展前景。
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