全干式煤氣布袋除塵在大中型高爐中的應用
摘要：高爐煤氣全干式布袋除塵凈化技術,應用于大中型高爐效果顯著,目前此技術已使用成熟且具備推廣條件,指出了推廣該技術需要完善解決的問題。
關鍵詞：全干式煤氣除塵,推廣價值,應用提高
高爐全干式煤氣布袋除塵是“十五”期間國家在冶金行業重點推進,具有共性和關鍵作用的節能環保技術之一,由于受大中型高爐操作的復雜性和煤氣溫度難控制等條件影響,一直未能在大中型高爐中推廣使用。近幾年該技術不斷完善與發展,現已成功運用于大中型高爐,并取得了很好的綜合效益。
1 全干式煤氣布袋除塵在大中型高爐應用狀況
包鋼4 # 高爐實施全干式煤氣布袋除塵改造后,產生了良好的經濟和社會效益,從近期的運行情況看,該系統值得肯定的是余壓發電的能力提升,水資源節約,煤氣含塵量降低,與濕法除塵相比煤氣溫度可大幅度提高等。包鋼4 # 高爐實施煤氣除塵改造后按日產鐵4 400 t 計算比較濕法除塵可獲得的經濟效益如表1。
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萊鋼3 # 高爐(750 m3) 全干式煤氣布袋除塵已順利運行近4 年,相比較濕法除塵各項指標效果明顯。表2 為萊鋼 3 # 高爐煤氣除塵改造前后的指標對比。
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按2006 年我國產鐵能力4. 04 億t 計算,其中750 m3 以上高爐產量占總產量70 %計,如果采用全干法除塵與TRT 發電技術,與濕法除塵相比,則每年節水約5. 6 億t ,TRT 可多發電56 億kW·h ,在生產運行中節電13. 736 kW·h ,提高熱風溫度15 ℃,降低焦比4. 59 kg/ t ,全年節焦約69. 78 萬t ,因此, 全年產生的經濟效益為:水費:5. 6 億t ×4 元/ t = 22. 4 億元;電費: (56 + 13. 736) 億kW·h ×0. 5 元/ (kW·h) = 34. 868 億元;節焦69. 78 萬t ×1 000 元/ t = 6. 978 億元;合計:22. 4 + 34. 868 + 6. 978 = 64. 246 億元。
2 全干式煤氣布袋除塵工藝
目前各高爐采用干式煤氣布袋除塵技術的工藝主要有 2 種: ①外濾式脈沖小布袋除塵; ②干式煤氣布袋除塵。干式煤氣布袋除塵采用的是內濾式加壓反吹大布袋除塵,該系統在運行中存在對濾袋質量要求較高(目前濾料均為進口) , 系統設備繁多、操作復雜、清灰效果差、反吹時影響高爐頂壓等不利因素,后經多年技術改進,現在基本可以滿足運行需要,但在全國范圍使用較少。而外濾式脈沖小布袋除塵是近幾年才發展起來的成熟技術,也是目前國內煤氣除塵采用的主流技術,該技術操作簡單、除塵效率高、運行穩定安全,圖 1 為該系統工藝。
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圖中干式煤氣布袋除塵技術主要工藝系統由以下幾部分組成。
2. 1 過濾系統
該系統工藝過程為高爐煤氣在符合運行條件下進入干式除塵,經濾袋過濾產生凈煤氣后通過調壓閥組或TRT發電后進入煤氣管網供用戶使用。在此系統中采用的濾料主要是玻璃纖維針刺氈或氟美斯針刺氈,它以5. 5μm 的玻璃纖維為主體,配以一定量的高溫纖維(P84 ,美塔斯,PPS) 制成, 具有三維微孔結構,運行阻力低,特別是P84 纖維截面呈不規則葉片狀,纖維表面積增加了80 %左右,因此具有較強的阻塵與捕塵能力。其主要特性如表3。
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從表3 可看出,該濾料的透氣率、斷裂強度為除塵器的高除塵效率提供了條件。
2. 2 清灰系統
目前,本系統使用的反吹清灰方式為氮氣脈沖反吹,主要設備由貯氣罐、噴吹管、脈沖閥、分氣包等組成;低壓氮氣通過脈沖膜片閥產生脈沖氣流,振落濾袋外表面附著的積灰而達到清灰的目的。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 可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。
2. 3 輸卸灰系統
該系統流程為“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”。此系統流程太長,運行中不可避免地出現二次揚塵現象,目前國內還無較好的解決辦法。包鋼、濟鋼采用新開發的高爐煤氣除塵罐車輸灰裝置克服了上述缺點,但在應用上還需進一步完善。
2. 4 煤氣調溫系統
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。大中型高爐在操作中正常煤氣溫度在120 - 210 ℃之間,如出現爐況不順時煤氣溫度偏高的情況多于偏低的情況,目前國內通常采用調溫系統來控制煤氣溫度以利除塵系統的運行,其工藝流程如圖2。
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當煤氣溫度在正常情況下(爐頂上升管煤氣溫度低于 300 ℃時) 煤氣走旁通管,進入布袋可正常工作。當爐頂上升管煤氣溫度達300 - 350 ℃時,馬上切換到調溫系統,啟動風機吸入冷風進行熱交換降溫,以保證布袋除塵器煤氣溫度控制在300 ℃以下。當爐頂上升管煤氣溫度高于350 ℃時 (這種情況出現幾率較小,由于爐頂設有噴水降溫設施) 必須進行爐頂打水或其他高爐操作手段進行煤氣降溫;當溫度低的時候,啟動風機吸入熱風爐廢氣進行升溫,此系統升、降溫的能力是正負40 ℃之間,基本能滿足高爐操作的要求。
3 廣泛推廣該技術還需完善提高的地方
(1) 安全切換在線設備運行系統。干法除塵在運行一段時間后,荒煤氣閥門閥板磨損較嚴重。在切換箱體時,由于外泄煤氣壓力過大,而造成操作困難;采用全密閉盲板閥時, 又由于荒煤氣含有大量粉塵導致閥門動作不到位、閥門卡死現象而無法操作。因此研究可靠的煤氣切斷系統是非常重要的。
(2) 高爐區占地面積過大,高效脈沖反吹系統的研究開發。目前干法除塵采用的除塵箱體一般直徑為3. 5 - 4. 2 m , 濾袋的規格以0. 13 ×6 m 較多。充足的過濾面積方能保證除塵器的運行,如韶鋼7 # 高爐使用箱體多達28 個,干法除塵在高爐區占地面積過大(濕法除塵含沉淀池及污水處理系統總面積要遠大于干法除塵) ,成為制約該技術發展的關鍵。
特別是濕法除塵改造項目,一般現有高爐區未留有多余空地,由于受脈沖反吹影響,濾袋尺寸又不能改變,因此研究一套高效脈沖反吹系統,增加濾袋的有效長度和除塵箱體的直徑,以此來減少除塵箱體的個數和占地面積將能更好地推廣此技術，F已有箱體直徑擴大到6 m ,采用1 個箱體配套 2 套脈沖反吹系統的方法來減少設備投資、占地面積,如此處理有一定效果,但在濾袋的尺寸和規格、脈沖反吹手段上還無大的突破。
(3) 長壽、耐高溫、抗結露濾料的研發。干法布袋除塵運行的最大成本為濾袋的正常使用,濾袋本身還應提高耐高溫、抗結露的能力來適應高爐除塵的條件,從而提高其可靠性。
(4) 更合理的輸卸灰系統。
4 結語
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,在大中型高爐中淘汰濕法除塵改建干法除塵系統,在改善環境的同時還能為企業創造巨大的經濟效益,對任何一個鋼鐵企業來講都是有吸引力的。
參考文獻
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[2 ]馬作舫. 韶鋼750 m3 高爐煤氣全干式布袋除塵. 鋼鐵技術,2002 (3) :41.
[3 ]李維國. 高爐煤氣全干法除塵工藝技術. 寶鋼技術,2004 (6) ,63 - 64.
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