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1  前言

高爐煤氣凈化分為濕法除塵和干法除塵兩類，目前我國500m3級(jí)及以下高爐的煤氣凈化基本上全部采用干式布袋除塵，而1000m3級(jí)及以上高爐的煤氣凈化采用干法布袋除塵技術(shù)的較少。

根據(jù)國家的能源與環(huán)保政策，干法布袋除塵代替濕法除塵將是一大趨勢(shì)。干法除塵具有不用水、無污染、能耗小、運(yùn)行費(fèi)低的優(yōu)點(diǎn)，屬于環(huán)保節(jié)能項(xiàng)目，位于國家鋼鐵行業(yè)當(dāng)前首要推廣的“三干一電”（高爐煤氣干法除塵、轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵、干熄焦和高爐煤氣余壓發(fā)電）之首。

干法布袋除塵與濕法除塵相比有以下優(yōu)點(diǎn):

1） 節(jié)水，干法除塵基本不用水，而濕法除塵需要大量的冷卻水。

2）可提高TRT發(fā)電量，由于采用干法除塵后煤氣的溫度較高，煤氣壓力損失少，使得TRT發(fā)電量增加，一般多發(fā)電30%～50%。

3）降低焦比，由于干法除塵后的煤氣溫度較高，供給熱風(fēng)爐后，風(fēng)溫提高50℃以上，可降低焦比。

4）節(jié)電，采用干法除塵后，沒有冷卻水，也就不需要污水處理系統(tǒng)，可降低電耗。

5）環(huán)保，由于不需要污水處理系統(tǒng)，可減少污染。

我公司從在上世紀(jì)八十年代初在冶金系統(tǒng)率先開發(fā)成功小高爐高爐煤氣干法布袋除塵工藝并得到了普及，從事高爐煤氣干法布袋除塵設(shè)計(jì)已有近30年，積累了很豐富的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)掌握了成熟的技術(shù)。為了響應(yīng)國家政策，節(jié)能降耗，必須改變傳統(tǒng)的大型高爐采用濕法除塵的觀念。我公司在上世紀(jì)九十年代開發(fā)了大型高爐煤氣干法布袋除塵加壓反吹工藝，并成功應(yīng)用于濰坊鋼廠1080m3高爐。在本世紀(jì)初開發(fā)了大型高爐煤氣干法布袋除塵脈沖反吹氣力輸灰工藝，已成功應(yīng)用于承鋼、包鋼、唐鋼、寶鋼等企業(yè)的大型高爐煤氣凈化，其中唐鋼3200m3高爐是目前國內(nèi)高爐煤氣凈化采用干法布袋除的最大高爐。我公司從僅對(duì)高爐煤氣干法布袋除塵的設(shè)計(jì)發(fā)展為整個(gè)項(xiàng)目的成套供貨或項(xiàng)目總承包，并取得了很大的發(fā)展。

以下著重介紹大型高爐煤氣干法布袋除塵脈沖反吹氣力輸灰工藝。

2 工藝及技術(shù)描述

2.1 工作原理

2.1.1概述

高爐煤氣干法布袋除塵裝置主要由除塵器箱體（凈煤氣室、荒煤氣室、灰斗組成，荒煤氣室、凈煤氣室之間用花板隔離）、脈沖反吹系統(tǒng)、卸輸灰系統(tǒng)、閥門、膨脹節(jié)、電氣、儀表及自動(dòng)化控制系統(tǒng)等組成。

高爐煤氣經(jīng)重力除塵和旋風(fēng)除塵后，由荒煤氣主管分配到布袋除塵器各箱體中，并進(jìn)入荒煤氣室，顆粒較大的粉塵由于重力作用自然沉降而進(jìn)入灰斗，顆粒較小的粉塵隨煤氣上升。經(jīng)過濾袋時(shí)，粉塵被阻留在濾袋的外表面，煤氣得到凈化。凈化后的煤氣進(jìn)入凈煤氣室，由凈煤氣總管輸入煤氣管網(wǎng)。

當(dāng)荒煤氣溫度過高或過低時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉荒煤氣進(jìn)氣總管蝶閥，同時(shí)打開荒煤氣放散閥組，進(jìn)行荒煤氣放散，荒煤氣放散閥組亦可有效控制高爐爐頂壓力。

隨著過濾過程的不斷進(jìn)行，濾袋上的粉塵越積越多，過濾阻力不斷增大。當(dāng)阻力增大（或時(shí)間）到一定值時(shí)，電磁脈沖閥啟動(dòng)，進(jìn)行脈沖噴吹清灰，噴吹氣采用氮?dú)�，清理的灰塵落入灰斗。當(dāng)灰斗中的灰塵累積到一定量（由料位計(jì)控制或時(shí)間控制）時(shí)，卸灰球閥、卸料閥自動(dòng)啟動(dòng)，灰塵經(jīng)卸料閥卸入輸灰管道，由高壓凈煤氣（故障時(shí)用氮?dú)猓⿲⒒覊m輸送至灰倉，由汽車運(yùn)出廠區(qū)。

2.1.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1）高爐煤氣干法布袋除塵裝置是由數(shù)除塵器箱體并聯(lián)組合而成，并由過濾、清灰、粉塵輸送、自動(dòng)控制組成的一個(gè)系統(tǒng)。

2）濾袋采用耐高溫、高負(fù)荷、高強(qiáng)度的特種濾袋，使用壽命長。

3）采用外濾過濾形式，濾袋從箱體上部更換，換袋方便。

4）采用脈沖噴吹清灰技術(shù)，清灰能力強(qiáng)，除塵效率高，能耗少，鋼耗小，占地面積小，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，運(yùn)行成本低，經(jīng)濟(jì)效益好。

5）采用氣體輸送技術(shù)，輸灰效果好，成本低，且不產(chǎn)生二次污染。

2.2 工藝流程

2.2.1高爐煤氣干法布袋除塵裝置的工藝流程見附圖。

2.2.2工藝流程簡述

高爐煤氣干法布袋除塵裝置是利用濾料來捕獲煤氣中的粉塵的。濾料捕獲粒子的能力決定除塵器的效率。因此，整個(gè)除塵器的工藝過程可簡述為通過清灰，控制除塵器的阻力，使濾料具有最大捕捉粒子的能力，同時(shí)除塵器具有一定的通流能力，即不斷地對(duì)除塵器進(jìn)行周期性的清灰，控制除塵器的阻力，防止阻力過大，影響工藝進(jìn)行。

通過濾袋過濾，凈化煤氣；通過脈沖反吹清灰，清除濾袋上的灰塵，控制濾袋過濾阻力，使濾料具有最大捕捉粒子的能力，又具有一定的通流能力；通過卸輸灰系統(tǒng)，將清除下來的灰塵運(yùn)到除塵裝置外。如此周而復(fù)始，使除塵器正常工作下去。

在布袋除塵器出口煤氣管道上裝有煤氣含塵量分析儀，可在線連續(xù)檢測(cè)凈煤氣含塵量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)破損布袋的箱體。

荒煤氣的灰塵含量為10g/m3，經(jīng)布袋除塵后，煤氣的含塵量≤8mg/m3，即可以滿足用戶對(duì)煤氣含塵量的要求。

布袋進(jìn)口煤氣溫度要求在120～260℃之間，短時(shí)間320℃。

布袋除塵凈化系統(tǒng)工藝操作如下：

濾袋過濾方式采用外濾式，濾袋內(nèi)襯有籠形骨架，以防被氣流壓扁，濾袋口上方相應(yīng)設(shè)置噴吹管。在過濾狀態(tài)時(shí)，荒煤氣進(jìn)口氣動(dòng)蝶閥及凈煤氣出口氣動(dòng)蝶閥均打開，隨煤氣氣流的流過，布袋外壁上積灰逐漸增多，布置在各箱體布袋上方的噴吹管實(shí)施周期性的動(dòng)態(tài)脈沖氮?dú)夥创�，將沉積在濾袋外表面的灰膜吹落，使其落入下部灰斗中。在某一箱體進(jìn)行反吹時(shí)，也可以將這一箱體出口蝶閥關(guān)閉，進(jìn)行離線清灰。

反吹方式采用脈沖氮?dú)夥创担稍诰�反吹，也可離線反吹，可連續(xù)周期性進(jìn)行反吹，也可實(shí)現(xiàn)定時(shí)或定壓差的間歇反吹操作制度，清除布袋外壁的積灰。另外，如果氮?dú)庀到y(tǒng)出現(xiàn)事故，也可采用放散荒煤氣反吹，清除布袋外壁的積灰。

清灰后根據(jù)灰位情況及時(shí)啟動(dòng)氣動(dòng)卸輸灰系統(tǒng)。卸輸灰系統(tǒng)采用氣動(dòng)輸灰，輸灰介質(zhì)采用凈高爐煤氣或氮?dú)狻?/p>

3 主要應(yīng)用技術(shù)

3.1 大直徑箱體的應(yīng)用

傳統(tǒng)應(yīng)用在小型高爐上的高爐煤氣布袋除塵的箱體的直徑一般在φ2.6m～φ3.2m之間，個(gè)別高爐的箱體的直徑做到φ4.0m，在大高爐煤氣布袋除塵的箱體我們基本上采用φ5.2m直徑的箱體，在唐鋼3200m3高爐上我們采用了φ6.0m直徑的箱體。大直徑箱體的應(yīng)用具有減少投資、節(jié)省占地、簡化操作等優(yōu)點(diǎn)，但也帶來如下問題:

1）箱體直徑加大后，單排布袋數(shù)量增多，脈沖閥的能力難以進(jìn)行有效的反吹清灰。

2）箱體直徑加大后，使箱體內(nèi)的氣流均勻分布更難。

3）箱體直徑加大后，使灰斗排灰的難度加大。

針對(duì)以上問題我們采取了以下技術(shù)措施

1）箱體設(shè)雙氣包，從兩側(cè)對(duì)布袋進(jìn)行反吹清灰。

2）箱體出口設(shè)在上部橢圓封頭的中央，箱體進(jìn)口上部設(shè)有氣流分配板。

3）箱體下部灰斗設(shè)計(jì)加大排灰角度，加強(qiáng)保溫伴熱，同時(shí)還設(shè)有氮?dú)馀诤团摫谡饎?dòng)器。

3.2 氣力輸灰技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)應(yīng)用在小型高爐上的高爐煤氣布袋除塵的輸灰系統(tǒng)均采用螺旋輸送機(jī)或埋刮板機(jī)等設(shè)施進(jìn)行輸灰，在大高爐煤氣布袋除塵的設(shè)計(jì)中我們采用氣力輸灰技術(shù)，與傳統(tǒng)的機(jī)械輸灰相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）設(shè)備數(shù)量大幅度減少，使輸灰系統(tǒng)的投資降低。

2）與傳統(tǒng)的機(jī)械輸灰相比，氣力輸灰使整個(gè)除塵設(shè)施降低3m左右，減少了投資。

3）輸灰的整個(gè)過程均在密閉的條件下運(yùn)行，減小了二次揚(yáng)塵，減少的環(huán)境污染。

3.3 荒煤氣放散閥組的設(shè)置

在荒煤氣總管上設(shè)有放散塔及荒煤氣放散調(diào)壓閥組，當(dāng)荒煤氣溫度過高或過低時(shí)，關(guān)閉除塵設(shè)施進(jìn)口閥，將荒煤氣從放散塔放散，由于設(shè)有調(diào)壓閥組，放散時(shí)可有效控制高爐爐頂壓力，使高爐可以維持正常生產(chǎn)。

3.4 旋風(fēng)除塵器的設(shè)置

在高爐煤氣布袋除塵設(shè)施前設(shè)有旋風(fēng)除塵器，荒煤氣中～50%大粒度的灰從旋風(fēng)除塵器中分離出來，設(shè)置旋風(fēng)除塵器的優(yōu)點(diǎn)是使除塵設(shè)施的灰量減少，粒度變細(xì)，可以減少輸灰系統(tǒng)的閥門、輸灰管道的磨損，延長其使用壽命，同時(shí)也可適當(dāng)降低凈煤氣中的含塵量。缺點(diǎn)是增設(shè)旋風(fēng)除塵器使布袋除塵設(shè)施的灰密度變小，增加了箱體灰斗的排灰難度，同時(shí)易造成灰中輕金屬（如金屬鋅等）的富集，嚴(yán)重時(shí)有可能造成灰自燃，給汽車運(yùn)灰造成很大的困難，另外還會(huì)使荒煤氣的溫降加大。

3.5 濾料的合理選擇

我們?cè)谠O(shè)計(jì)中選用P84復(fù)合濾料，其主要技術(shù)性能如下：

1）克重：800g/m2；

2）厚度：1.8～2.0mm；

3）耐溫：260℃，短時(shí)間300℃；

4）過濾風(fēng)速：1.0～1.2m/min；

另外，由于大灰倉中經(jīng)常出現(xiàn)低溫，因此在大灰倉中使用的濾料進(jìn)行了PTFE覆膜后處理。

4 結(jié)論

通過大直徑箱體的應(yīng)用、氮?dú)饷}沖技術(shù)的應(yīng)用以及對(duì)濾料的合理選擇，高爐煤氣干式布袋除塵已成功地推廣應(yīng)用到大中型高爐上，近幾年，我公司對(duì)包鋼6座高爐進(jìn)行了改造，煤氣凈化系統(tǒng)均采用干式布袋除塵的全干法工藝，另外我公司還在承鋼1450m3高爐、唐鋼3200m3高爐、寶鋼2500m3高爐、濰坊1080m3高爐、長鋼1260m3高爐、中宇1080m3高爐等等一些大中型高爐的煤氣也均采用布袋除塵工藝進(jìn)行凈化。

包鋼煤氣干式布袋除塵均已投產(chǎn)并運(yùn)行正常，我公司在設(shè)計(jì)中采用了旋風(fēng)除塵，延長了布袋除塵中設(shè)備及材料的使用壽命，同時(shí)對(duì)高爐煤氣灰進(jìn)行粒度分級(jí)，分別加以利用，還應(yīng)用氣力輸灰和荒煤氣放散閥組等技術(shù)，有效地保證了高爐的正常生產(chǎn)，并保護(hù)了環(huán)境。布袋除塵投產(chǎn)后包鋼高爐原濁環(huán)水系統(tǒng)已停止運(yùn)行，節(jié)約濁環(huán)水用量5000m3/h以上，并且高爐煤氣余壓發(fā)電設(shè)施發(fā)電量提高40%，每年多發(fā)電1.8×108kW·h，據(jù)包鋼初步統(tǒng)計(jì)濕該干后每座高爐每年可產(chǎn)生3000～4000萬元的經(jīng)濟(jì)效益，預(yù)計(jì)2～3年即可收回全部工程投資。

高爐煤氣干法布袋除塵代替濕法除塵將是一大趨勢(shì)，位于國家鋼鐵行業(yè)當(dāng)前首要推廣的“三干一電”之首。符合國家的能源與環(huán)保政策，提高了高爐煤氣余壓發(fā)電設(shè)施發(fā)電量，減少了環(huán)境污染，降低了高爐的工序能耗，具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此高爐煤氣布袋除塵工藝具有非常廣闊的發(fā)展前景。

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