鋼鐵高爐煤氣全干法布袋除塵應(yīng)用實(shí)踐
4#750m3高爐煤氣凈化采用全干法布袋除塵，系統(tǒng)由布袋除塵、集灰輸灰、冷卻、管路閥門(mén)、控制系統(tǒng)等組成，在應(yīng)用過(guò)程中對(duì)卸灰系統(tǒng)和灰倉(cāng)進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化。應(yīng)用實(shí)踐表明，凈煤氣含塵量保持在1.2～3.3mg/m3且質(zhì)量好，單座高爐年可降低電耗449萬(wàn)kW.h，節(jié)約洗滌水460萬(wàn)t，效益達(dá) 1500.4萬(wàn)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(jìn)行的煤氣凈化技術(shù)。與濕法除塵相比，干法除塵可簡(jiǎn)化工藝系統(tǒng)，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(wèn)題，還可配套建設(shè)高爐頂壓發(fā)電設(shè)備。為確保安全可靠，目前國(guó)內(nèi)500m3以上高爐的煤氣干法除塵在應(yīng)用中都配備了濕法除塵系統(tǒng)，致使建設(shè)投入資金大，工藝復(fù)雜，系統(tǒng)操作、調(diào)整困難，而全干法除塵則一直未能在工業(yè)實(shí)踐中得到推廣應(yīng)用。
2002年，萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)萊鋼）對(duì)1#750m3高爐進(jìn)行易地大修改造，受水資源匱乏和場(chǎng)地的制約，決定采用全干法布袋除塵系統(tǒng)。
2 工藝流程及系統(tǒng)組成
萊鋼4#750m3高爐煤氣干法布袋除塵設(shè)施由布袋除塵系統(tǒng)、集灰輸灰系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和管路閥門(mén)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。其工藝流程見(jiàn)圖1。
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圖1 干法布袋除塵系統(tǒng)工藝流程
2.1 布袋除塵系統(tǒng)
布袋除塵是干法除塵中最重要的設(shè)備，包括10個(gè)除塵箱體，正常情況下采取8運(yùn)2備的運(yùn)行方式。每個(gè)箱體進(jìn)出口處設(shè)有全封閉電液動(dòng)眼鏡閥和電動(dòng)蝶閥，其性能參數(shù)見(jiàn)表1。
表1 布袋除塵系統(tǒng)參數(shù)
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2.1.1 LCM-M-4700長(zhǎng)袋脈沖除塵器 該除塵器為外濾式，具有處理風(fēng)量大、清灰效果好、除塵效率高、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，是專(zhuān)門(mén)用于冶金行業(yè)高爐煤氣凈化工藝的大型除塵設(shè)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；拿簹膺M(jìn)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(xì)的粉塵均勻進(jìn)入筒體中部而吸附在濾袋的外表面上，透過(guò)濾袋凈煤氣進(jìn)入筒體上部并排入煤氣總管。積聚在筒體灰斗中的粉塵達(dá)到一定料位排入下部中間灰斗，經(jīng)降溫冷卻定時(shí)排入輸灰系統(tǒng)，完成卸灰外運(yùn)。
該除塵器采用筒體灰斗和中間灰斗兩級(jí)裝置，通過(guò)分時(shí)操作，有效地避免了卸灰過(guò)程中的煤氣外泄；該裝置有嚴(yán)密的保溫設(shè)施，增設(shè)了氮?dú)馀谇宥、氮(dú)夥创、壓縮空氣置換等，確保系統(tǒng)運(yùn)行可靠。
2.1.2 應(yīng)用高效能氟美斯濾袋和先進(jìn)的氮?dú)饷}沖反吹工藝 氟美斯（FMS9806）濾袋具有耐高溫、透氣性強(qiáng)、清灰效果好、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)。濾袋上端采用彈性卡環(huán)形式，不但密封性能好，而且在維修更換濾袋時(shí)快捷方便。在袋籠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，根據(jù)高爐煤氣除塵器的空間特點(diǎn)，制作成三節(jié)插接式結(jié)構(gòu)，安裝、更換方便，使用壽命長(zhǎng)達(dá)20個(gè)月。目前該系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，高爐凈煤氣含塵量低于5mg/m3。
布袋除塵器在運(yùn)行過(guò)程中，隨著濾袋上積灰越來(lái)越多，清灰效果亦隨之下降，這時(shí)須反吹。國(guó)內(nèi)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(fù)雜，使用效果差。氮?dú)饷}沖反吹作為新的清灰工藝方式，近幾年得到推廣和應(yīng)用，但由于技術(shù)不成熟，使用過(guò)程中存在諸多缺陷。萊鋼采用該工藝時(shí)，設(shè)定氮?dú)夥创祲毫?.32~0.41MPa、噴吹口徑為DN25mm、氮?dú)饨?jīng)過(guò)脈沖閥瞬時(shí)間全量噴入，脈沖閥噴吹一次時(shí)間0.6~1.2s，間隔時(shí)間為8s，使箱內(nèi)差壓保持在2kPa以下，所有運(yùn)行參數(shù)結(jié)合實(shí)際進(jìn)行了全面論證完善，確保了使用可靠。
2.2 集灰輸灰系統(tǒng)
布袋除塵器10個(gè)箱體的灰通過(guò)兩條橫向刮板機(jī)、一條縱向刮板機(jī)及一臺(tái)斗式提升機(jī)送至水泥大灰倉(cāng)，下部設(shè)有一臺(tái)雙軸加濕攪拌機(jī)，灰通過(guò)集中加濕放出后定期由機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)走。
干法除塵配套輸卸灰系統(tǒng)采用：中間灰斗→埋刮板機(jī)→集合刮板機(jī)→斗式提升機(jī)→水泥大灰倉(cāng)→加濕機(jī)卸灰外運(yùn)的集中配置方式。系統(tǒng)整體密封性強(qiáng)，操作方便，卸灰時(shí)不會(huì)出現(xiàn)揚(yáng)塵現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)操作安全、衛(wèi)生干凈。大灰倉(cāng)由于存積量大，每天可集中兩次時(shí)間卸灰，工作負(fù)荷和勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。
2.3 換熱系統(tǒng)
換熱系統(tǒng)由4臺(tái)冷熱交換器組成，設(shè)置在布袋除塵器前，采用熱風(fēng)爐高溫?zé)煔夂妥匀伙L(fēng)為介質(zhì)，以風(fēng)機(jī)為動(dòng)力，使進(jìn)入除塵器內(nèi)的半凈煤氣升溫或降溫，達(dá)到除塵器使用的溫度條件，確保其內(nèi)部布袋不致燒毀或結(jié)露。
2.4 管路閥門(mén)系統(tǒng)
為保證休風(fēng)檢修可靠切斷煤氣，進(jìn)出口均設(shè)有DN1600mm全封閉電液動(dòng)眼鏡閥和電動(dòng)蝶閥組。由于煤氣在管道內(nèi)的流速較高（最大為20m/s），除塵器所有入口閥門(mén)、伸縮節(jié)和沖刷彎頭、導(dǎo)流板處都噴涂耐磨涂料。
2.5 控制系統(tǒng)
干法除塵整體裝備采用PLC集控技術(shù)和微機(jī)控制，自動(dòng)化水平高，通過(guò)PLC數(shù)據(jù)處理后，自動(dòng)控制除塵系統(tǒng)內(nèi)各部分的操作，并自動(dòng)收集操作數(shù)據(jù)，編制各種報(bào)表，通過(guò)CRT畫(huà)面系統(tǒng)操作可由自動(dòng)轉(zhuǎn)換為微機(jī)手動(dòng)或現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)，操作手段全面。
3 系統(tǒng)改進(jìn)
（1）原筒體和中間灰斗輸卸灰均采用星形給料機(jī)→氣動(dòng)卸灰球閥的配置方式，但由于除塵灰溫度高達(dá)70~150℃，產(chǎn)生了熱漲效應(yīng)，星形給料機(jī)的軸和軸套容易熱漲抱死，致使故障頻繁，無(wú)法卸灰。對(duì)輸卸灰系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，將10個(gè)箱體的筒體給料機(jī)撤除，中間灰斗下部給料機(jī)和球閥位置進(jìn)行了互換。改進(jìn)后，消除了原缺陷，系統(tǒng)輸卸灰順暢、穩(wěn)定。
（2）除塵灰進(jìn)入灰倉(cāng)后，由于溫度下降、部分飽和水冷凝析出造成除塵灰凝聚結(jié)塊，灰倉(cāng)內(nèi)墻壁為水泥抹面，壁面粗糙，致使大量積灰凝結(jié)，無(wú)法正常卸灰。為消除該缺陷，參考箱體卸灰氮?dú)馀谠，引接一條壓縮空氣管，在灰倉(cāng)平臺(tái)上補(bǔ)裝空氣炮，然后于灰倉(cāng)出灰口上部四個(gè)面分別打眼引入壓縮空氣，卸灰過(guò)程中使用空氣振打，解決了卸灰難題。
4 應(yīng)用效果
萊鋼高爐煤氣應(yīng)用全干法除塵后，除塵效率達(dá)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(xiàn)供應(yīng)煤氣優(yōu)質(zhì)、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(fēng)溫，降低焦比。另外，凈煤氣含濕量低，減少了對(duì)煤氣輸配設(shè)施的腐蝕；全干法除塵最顯著的特點(diǎn)是節(jié)電、節(jié)水，與濕法除塵相比，以750m3高爐為例，年可降低電耗449萬(wàn)kW.h，節(jié)約洗滌水460萬(wàn)t，扣除年運(yùn)行費(fèi)用310萬(wàn)元，年直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)1500萬(wàn)元，具有顯著的節(jié)能環(huán)保效果。
但目前生產(chǎn)中尚存在以下問(wèn)題：
（1）高爐操作因素。全干法布袋除塵適應(yīng)的環(huán)境主要是穩(wěn)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(guò)高會(huì)燒毀布袋，溫度低會(huì)使布袋結(jié)露，因此控制好進(jìn)入箱體荒煤氣溫度是布袋除塵器應(yīng)用成敗的關(guān)鍵。
（2）濾袋的材質(zhì)和安裝問(wèn)題。目前使用的高溫濾袋其材質(zhì)都是玻璃纖維，品種為無(wú)堿玻纖刺氈，脆性大，不耐磨耐折，同時(shí)脈沖布袋由于有骨架支撐，如果安裝操作不當(dāng)或骨架裝配偏斜極易損壞濾袋，影響其使用壽命，必須嚴(yán)加注意。
（3）除塵器箱體數(shù)量問(wèn)題。從目前的配置看，10個(gè)箱體8運(yùn)2備的裝備基本能滿(mǎn)足負(fù)荷要求，但從實(shí)際運(yùn)行看，如果投運(yùn)的箱體加多，箱體內(nèi)部差壓會(huì)隨之減小、設(shè)施沖刷影響降低，運(yùn)行方式調(diào)整手段增多，若投資和場(chǎng)地不受大的制約，可考慮適當(dāng)多上箱體。萊鋼在2003年1880m3高爐的建設(shè)中就采用了18運(yùn)6備的方式。
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