特大型高炉煤气全干法袋式除尘技术在首钢京唐钢铁厂的成功应用
高炉煤气干法布袋除尘技术在我国经历了30多年的发展，技术已经日趋成熟，迄今为止已经广泛应用于国内多座大中型高炉。高炉煤气干法除尘技术具有节能、节水、环保、除尘效果好等优点，是国家大力推广的冶金行业新工艺技术之一。
北京首钢国际工程技术有限公司(简称“首钢国际工程公司”)是国内率先在大型高炉上设计并应用高炉煤气全干法袋式除尘工艺技术，并拥有完全自主知识产权的工程公司。2004年，该项技术成功应用在首秦1200m3高炉上，开创了我国大型高炉煤气全干法除尘的先河；之后，又成功应用在迁钢2650m3高炉上，各项指标均达到设计标准，达到节能、节水和环保效果。
目前，首钢京唐5500m3特大型高炉也采用了高炉煤气全干法除尘技术，摒弃了特大型高炉一直采用的湿法除尘工艺，创造了高炉煤气全干法技术在特大型高炉上成功应用的世界新记录，为世界钢铁行业节能环保做出了突出的贡献。
1京唐5500m3高炉煤气干法除尘的技术研究背景
高炉冶炼时产生大量煤气，除尘通常分两级处理：先用重力或旋风除尘器进行粗除尘，除去大部分粗颗粒后，再进行湿法或干法精除尘。
传统的精除尘是用水清洗，属于湿法除尘。湿法除尘发展至今技术已经成熟，可以使煤气含尘量降至很低水平，不过湿法除尘需要消耗大量的清洗用水且产生的污水难于处理，清洗过程中耗电量大，煤气热量损失多，以上湿法除尘存在的一系列重大缺陷，是其所无法解决的。因此，采用高炉煤气全干法除尘技术已是大势所趋。
从20世纪90年代开始，首钢国际工程公司的技术专家就致力于高炉煤气脉冲干法除尘技术的开发、设计。2004年，首钢国际工程公司在首秦1200m3高炉上成功应用了高炉煤气脉冲干法除尘技术，带动了国内钢铁行业大型高炉煤气脉冲干法除尘技术的应用，大大提高了高炉煤气的回收利用，带来了显著的经济效益和社会效益。
2006年，为了满足首钢京唐高炉循环经济和节能减排的要求，首钢国际工程公司专门成立了大型高炉煤气全干法除尘技术研发项目组，集中攻关超大型高炉煤气干法除尘技术，其中重点是温度控制、工艺系统运行的平稳性、除尘器结构及其紧凑化布置、高炉煤气管道综合防腐以及系统自动化监测与控制等技术难题。经过专家反复论证、计算及试验，最终攻克了该项技术中的多项难题。2009年京唐高炉顺利投产，高炉煤气干法除尘系统运行安全稳定，各项运行指标均达到设计要求。
2 京唐5500m3高炉煤气干法除尘系统主要技术特点
京唐5500m3高炉采用煤气全干法脉冲布袋除尘技术，达到了国际领先水平。该系统采用国际先进的三维设计软件进行三维设计，体现了设计的现代化和精准化；除尘器采用先进的应力和流场分析，使其设备运行安全稳定可靠；系统自动化监测与控制达到了先进水平，大大减少了岗位定员和运行成本；煤气管道综合防腐蚀技术的应用，提高了该项技术的运行寿命和使用效率。
2.1高炉煤气降温装置
布袋除尘器核心部分是高温滤料，保护好滤料就可以保证煤气质量。在各项保护措施中温度适中是关键因素。合适的作业温度是约120~220℃。
但在实际应用中，温度失常也时有出现，比如温度过高随时可能发生，因此要有应对措施。京唐高炉通过炉顶喷水和高效热管换热器能够有效地控制高炉出现异常高温情况。
热管换热器利用热管原理将高温热量传递到水中从而降低煤气温度，是一种高效冷却设备。为了减少磨损，热管表面钎焊了镍铬合金材料。这种设备传热效率高，体积小。京唐高炉投产初期，炉顶温度偏高，高炉煤气温度多次出现干法除尘入口超过260℃甚至300℃的情况，降温装置长期投入使用，温降可达70℃以上，运行效果好，满足了生产要求。
2.2除尘器的紧凑化研究
高炉煤气干法除尘系统的除尘器箱体是干法系统的主要设备之一，对于确保系统的安全、稳定运行有着重要作用。
除尘器箱体直径的大小关系到干法除尘系统的整体布置，为了减少系统的占地面积、布置美观，京唐特大型高炉干法除尘系统按双列布置，在过滤面积充分满足高炉煤气过滤的前提下，除尘器箱体采用大直径长袋双侧反吹技术。在减少占地面积的同时，减少了除尘器箱体的个数、除尘器箱体进出口的阀门，减少了生产人员巡检区域和设备维护量。
通过对除尘器壳体进行应力分析，研究除尘器结构的局部薄弱点，进行局部调整降低应力集中，提高设备安全与稳定性。除尘器箱体内部采用特殊的导流结构，使得除尘器箱体煤气气流分布均匀，降低了流速，大大减少了滤袋异常破损的发生。
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2.3高炉煤气管道防腐的研究
近几年，煤气干法除尘系统开始在国内大高炉上推广普及，但是由于小高炉干法系统腐蚀的矛盾不突出，又沿袭了大高炉传统湿法除尘的习惯，对煤气中HCl等酸性气体的存在缺少认识，因此，大型高炉煤气除尘在由湿法向干法转型期间，很多都没有充分考虑到由酸性气体带来的严重腐蚀现象。另外，高炉原料越来越多地使用进口矿，进口矿尤其是澳矿中氯元素含量普遍高于地方矿，导致高炉煤气中的HCl含量更高，这也是大高炉干法系统腐蚀严重的重要背景条件。
首钢国际工程公司在迁钢2号高炉中进行喷水喷碱液工厂试验，并进行多种防腐蚀涂料的实验室实验，进一步深入分析腐蚀的原因，找出了相应的解决方法与措施。
喷碱工厂试验装置实施后，对煤气冷凝水及系统腐蚀情况进行跟踪和进一步分析后，优化了工艺参数与结构，并进一步在京唐工程中实施应用。
高炉煤气管道内防腐及喷碱除氯装置随京唐高炉同步建设，并投入运行。随着高炉生产情况调整喷碱除氯装置运行参数。目前高炉煤气冷凝水PH值均大于6.5，运行效果良好。
3 京唐5500m3高炉煤气干法除尘技术经济效益和应用前景
传统的湿法除尘有很多弊病，主要在于耗水量大、有污染、能耗高、运行费用高。湿法净化煤气含水多，TRT发电能力相对较低，降低高炉煤气热值，从而影响热风温度。相对湿法，干法除尘可以省掉几乎全部水电，和同级别的高炉湿法除尘相比，京唐高炉干法除尘每年可以节约循环水量约2500万t，节约新水约130万t，节电2000×104kWh，大大减少了运行费用；采用煤气干法除尘技术，TRT出电已达到50kWh/t，比煤气湿法除尘增加发电量30%以上，每年干法除尘比湿法除尘多发电约6000×104kWh；干法除尘煤气热值高，可提高热风温度，降低焦比，节约焦炭；另外还可以省去污泥、污水处理费用等。从社会效益来看节能、环保、节水等均十分有益，附带的经济上的好处也很大，甚至超过直接经济效益。高炉煤气干法除尘技术具有高性价比、节能环保等特点，有广阔的市场推广前景。
首钢国际高炉煤气干法除尘技术研发团队
自20世纪90年代至今，首钢国际工程公司坚持技术创新，在煤气干法除尘技术领域取得了较大的成绩，锻炼了一支以教授级高级工程师张福明、高鲁平、张建、毛庆武、韩渝京，高级工程师郑传和等一批专家为主导，多名中青年工程师如陈玉敏、章启夫、侯健等为骨干的高炉煤气干法除尘技术团队。他们先后组织并承担了多个高炉煤气干法除尘技术研发课题和设计总包工程。首钢国际工程公司自主研发的高炉煤气低压脉冲布袋除尘技术，1996年在成都钢铁厂318m3高炉获得成功，通过省、部级鉴定。近年来，该团队通过大量生产调研、科学计算和反复论证，连续完成了高炉煤气低压脉冲布袋除尘技术的不断升级和产品创新。2004年，由首钢国际工程公司总承包的首秦1200m3高炉煤气干法除尘又率先在1000m3以上高炉获得成功，开创了国内外大型高炉煤气全干法除尘的先河，获首钢科技进步奖；2006年，首钢迁安钢铁有限责任公司炼铁厂2号2650m3高炉煤气脉冲布袋除尘工艺技术获得优秀工程总承包奖；同时为国家和企业培养了多名青年技术骨干。这支由老中青三代技术专家组成的技术团队共完成几十项具有自主知识产权的相关专利技术。
首钢国际工程公司高炉煤气干法除尘技术团队长期致力于高炉煤气全干法袋式除尘技术的研究和应用工作，不但得到了广大客户的认可，还得到了政府和中国钢铁工业协会的大力支持。首钢国际工程公司开展的长寿集约型冶金煤气全干法除尘工艺技术开发课题，获得了国家科技部“十一五”重点科技支撑计划支持。国家住房和城乡建设部批准了由首钢国际工程公司主编的《高炉煤气干法袋式除尘设计规范》国家标准，编号为GB50505-2009，该标准自2009年12月1日起实施。该项国家标准的发布实施，奠定了首钢国际工程公司在国内高炉煤气全干法除尘技术研究应用领域的领先地位，进一步提高了首钢国际工程公司的核心竞争力。
高炉煤气全干法除尘技术作为一项新技术，仍然需要不断创新和改进。首钢国际工程公司高炉煤气干法除尘技术团队将认真做好该项国标实施后的技术跟踪和调研工作，继续发扬创新精神，使该项技术不断创新发展，为钢铁行业节能减排发挥更大的作用。
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