全干式煤气布袋除尘在大中型高炉中的应用
摘要：高炉煤气全干式布袋除尘净化技术,应用于大中型高炉效果显著,目前此技术已使用成熟且具备推广条件,指出了推广该技术需要完善解决的问题。
关键词：全干式煤气除尘,推广价值,应用提高
高炉全干式煤气布袋除尘是“十五”期间国家在冶金行业重点推进,具有共性和关键作用的节能环保技术之一,由于受大中型高炉操作的复杂性和煤气温度难控制等条件影响,一直未能在大中型高炉中推广使用。近几年该技术不断完善与发展,现已成功运用于大中型高炉,并取得了很好的综合效益。
1 全干式煤气布袋除尘在大中型高炉应用状况
包钢4 # 高炉实施全干式煤气布袋除尘改造后,产生了良好的经济和社会效益,从近期的运行情况看,该系统值得肯定的是余压发电的能力提升,水资源节约,煤气含尘量降低,与湿法除尘相比煤气温度可大幅度提高等。包钢4 # 高炉实施煤气除尘改造后按日产铁4 400 t 计算比较湿法除尘可获得的经济效益如表1。
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莱钢3 # 高炉(750 m3) 全干式煤气布袋除尘已顺利运行近4 年,相比较湿法除尘各项指标效果明显。表2 为莱钢 3 # 高炉煤气除尘改造前后的指标对比。
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按2006 年我国产铁能力4. 04 亿t 计算,其中750 m3 以上高炉产量占总产量70 %计,如果采用全干法除尘与TRT 发电技术,与湿法除尘相比,则每年节水约5. 6 亿t ,TRT 可多发电56 亿kW·h ,在生产运行中节电13. 736 kW·h ,提高热风温度15 ℃,降低焦比4. 59 kg/ t ,全年节焦约69. 78 万t ,因此, 全年产生的经济效益为:水费:5. 6 亿t ×4 元/ t = 22. 4 亿元;电费: (56 + 13. 736) 亿kW·h ×0. 5 元/ (kW·h) = 34. 868 亿元;节焦69. 78 万t ×1 000 元/ t = 6. 978 亿元;合计:22. 4 + 34. 868 + 6. 978 = 64. 246 亿元。
2 全干式煤气布袋除尘工艺
目前各高炉采用干式煤气布袋除尘技术的工艺主要有 2 种: ①外滤式脉冲小布袋除尘; ②干式煤气布袋除尘。干式煤气布袋除尘采用的是内滤式加压反吹大布袋除尘,该系统在运行中存在对滤袋质量要求较高(目前滤料均为进口) , 系统设备繁多、操作复杂、清灰效果差、反吹时影响高炉顶压等不利因素,后经多年技术改进,现在基本可以满足运行需要,但在全国范围使用较少。而外滤式脉冲小布袋除尘是近几年才发展起来的成熟技术,也是目前国内煤气除尘采用的主流技术,该技术操作简单、除尘效率高、运行稳定安全,图 1 为该系统工艺。
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图中干式煤气布袋除尘技术主要工艺系统由以下几部分组成。
2. 1 过滤系统
该系统工艺过程为高炉煤气在符合运行条件下进入干式除尘,经滤袋过滤产生净煤气后通过调压阀组或TRT发电后进入煤气管网供用户使用。在此系统中采用的滤料主要是玻璃纤维针刺毡或氟美斯针刺毡,它以5. 5μm 的玻璃纤维为主体,配以一定量的高温纤维(P84 ,美塔斯,PPS) 制成, 具有三维微孔结构,运行阻力低,特别是P84 纤维截面呈不规则叶片状,纤维表面积增加了80 %左右,因此具有较强的阻尘与捕尘能力。其主要特性如表3。
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从表3 可看出,该滤料的透气率、断裂强度为除尘器的高除尘效率提供了条件。
2. 2 清灰系统
目前,本系统使用的反吹清灰方式为氮气脉冲反吹,主要设备由贮气罐、喷吹管、脉冲阀、分气包等组成;低压氮气通过脉冲膜片阀产生脉冲气流,振落滤袋外表面附着的积灰而达到清灰的目的。此套系统自动化程度高、效果显著,当设备发生故障或不符合反吹条件时,PLC 可自动发出指令封锁一切现行的操作,以此来杜绝较大事故的发生。
2. 3 输卸灰系统
该系统流程为“上灰仓→中间灰仓→埋刮板机→斗式提升机→高位灰仓→加湿机→下灰仓→外运”。此系统流程太长,运行中不可避免地出现二次扬尘现象,目前国内还无较好的解决办法。包钢、济钢采用新开发的高炉煤气除尘罐车输灰装置克服了上述缺点,但在应用上还需进一步完善。
2. 4 煤气调温系统
干法除尘所选用的滤袋能承受的最高温度大概为 280 ℃左右,而进入滤袋除尘器的煤气温度下限应高于露点 30 ℃,因此,为防止温度超高烧损滤袋或因温度低而粘结滤袋,有效地控制进入箱体的煤气温度对布袋除尘器的正常运行是极为重要的。大中型高炉在操作中正常煤气温度在120 - 210 ℃之间,如出现炉况不顺时煤气温度偏高的情况多于偏低的情况,目前国内通常采用调温系统来控制煤气温度以利除尘系统的运行,其工艺流程如图2。
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当煤气温度在正常情况下(炉顶上升管煤气温度低于 300 ℃时) 煤气走旁通管,进入布袋可正常工作。当炉顶上升管煤气温度达300 - 350 ℃时,马上切换到调温系统,启动风机吸入冷风进行热交换降温,以保证布袋除尘器煤气温度控制在300 ℃以下。当炉顶上升管煤气温度高于350 ℃时 (这种情况出现几率较小,由于炉顶设有喷水降温设施) 必须进行炉顶打水或其他高炉操作手段进行煤气降温;当温度低的时候,启动风机吸入热风炉废气进行升温,此系统升、降温的能力是正负40 ℃之间,基本能满足高炉操作的要求。
3 广泛推广该技术还需完善提高的地方
(1) 安全切换在线设备运行系统。干法除尘在运行一段时间后,荒煤气阀门阀板磨损较严重。在切换箱体时,由于外泄煤气压力过大,而造成操作困难;采用全密闭盲板阀时, 又由于荒煤气含有大量粉尘导致阀门动作不到位、阀门卡死现象而无法操作。因此研究可靠的煤气切断系统是非常重要的。
(2) 高炉区占地面积过大,高效脉冲反吹系统的研究开发。目前干法除尘采用的除尘箱体一般直径为3. 5 - 4. 2 m , 滤袋的规格以0. 13 ×6 m 较多。充足的过滤面积方能保证除尘器的运行,如韶钢7 # 高炉使用箱体多达28 个,干法除尘在高炉区占地面积过大(湿法除尘含沉淀池及污水处理系统总面积要远大于干法除尘) ,成为制约该技术发展的关键。
特别是湿法除尘改造项目,一般现有高炉区未留有多余空地,由于受脉冲反吹影响,滤袋尺寸又不能改变,因此研究一套高效脉冲反吹系统,增加滤袋的有效长度和除尘箱体的直径,以此来减少除尘箱体的个数和占地面积将能更好地推广此技术。现已有箱体直径扩大到6 m ,采用1 个箱体配套 2 套脉冲反吹系统的方法来减少设备投资、占地面积,如此处理有一定效果,但在滤袋的尺寸和规格、脉冲反吹手段上还无大的突破。
(3) 长寿、耐高温、抗结露滤料的研发。干法布袋除尘运行的最大成本为滤袋的正常使用,滤袋本身还应提高耐高温、抗结露的能力来适应高炉除尘的条件,从而提高其可靠性。
(4) 更合理的输卸灰系统。
4 结语
全干式布袋除尘工艺不仅在技术上可行,且具有投资省、占地少、运行费用低等优势,是符合我国特点的新技术, 是典型的节能环保工程,在大中型高炉中淘汰湿法除尘改建干法除尘系统,在改善环境的同时还能为企业创造巨大的经济效益,对任何一个钢铁企业来讲都是有吸引力的。
参考文献
[1 ]《中国钢铁工业协会》编委会. 钢铁工业可持续发展支撑技术第一册. 北京:中国钢铁工业协会. 2004. 7.
[2 ]马作舫. 韶钢750 m3 高炉煤气全干式布袋除尘. 钢铁技术,2002 (3) :41.
[3 ]李维国. 高炉煤气全干法除尘工艺技术. 宝钢技术,2004 (6) ,63 - 64.
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