1　引　言

傳統(tǒng)的高爐煤氣清洗系統(tǒng)需要大量的水和比較復(fù)雜的水處理系統(tǒng)。而目前的全干法布袋除塵，不用水洗，不但節(jié)約了大量寶貴的水資源，同時(shí)煤氣溫度較高、體積較大，能使TRT發(fā)電量增加約30%。對于大高爐，干法電除塵由于投資大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、要求較高的操作水平，并需有濕法做備用，在鋼鐵企業(yè)中沒有得到廣泛推廣。目前已有萊鋼、太鋼等15座大高爐采用了干法布袋除塵技術(shù)。2005年年末，包鋼引進(jìn)北京瑞帆公司的干法除塵設(shè)備，在煉鐵廠4高爐(2200m3)應(yīng)用并取得成功。

2　目前國內(nèi)1000m3以上高爐干法除塵運(yùn)行率達(dá)不到100%的原因淺析

1987年和1998年，太鋼和攀鋼分別引進(jìn)日本技術(shù)，在1250m3高爐上，首鋼在2536m3高爐上采用了干法布袋除塵技術(shù)，但均有濕法除塵系統(tǒng)做備用。2002年下半年，萊鋼、韶鋼750m3高爐純干法布袋除塵技術(shù)分別應(yīng)用并取得成功，標(biāo)志著純干法布袋除塵技術(shù)已成功應(yīng)用于中型高爐。國內(nèi)鋼鐵企業(yè)引進(jìn)日本干法布袋除塵技術(shù)后干法運(yùn)行率達(dá)不到100%有以下客觀原因。

2·1　設(shè)計(jì)并未要求高爐煤氣除塵按純干式運(yùn)行

國內(nèi)鋼鐵企業(yè)在引進(jìn)日本干法布袋除塵技術(shù)時(shí)，都已有濕法除塵系統(tǒng)，為了減少投資，不但沒有拆除原有的濕法除塵系統(tǒng)，而且將其作為干法除塵系統(tǒng)出故障時(shí)的一種備用。有的干法除塵系統(tǒng)有多個(gè)箱體，但箱體進(jìn)出口并未設(shè)置切斷閥，任一箱體內(nèi)的布袋損壞需更換時(shí)都需切換至濕法運(yùn)行，而布袋為易損件，不可能長期可靠運(yùn)行。

2·2　布袋過濾負(fù)荷偏重

國內(nèi)鋼鐵企業(yè)在引進(jìn)日本干式布袋除塵技術(shù)時(shí)，為減少投資，布袋的過濾負(fù)荷設(shè)計(jì)較大，為1.0~1.3m3/(m2min)，但隨著煉鐵技術(shù)的不斷進(jìn)步，高爐利用系數(shù)越來越高，荒煤氣發(fā)生量也越來越大，布袋過濾負(fù)荷已達(dá)1.5~1.7m3/(m2min)，布袋除塵器長期超負(fù)荷，不僅影響布袋的壽命，而且會(huì)對一些附屬設(shè)施(如彎頭、閥門、降溫裝置等)造成損壞，影響布袋除塵器的正常運(yùn)行。

2·3　布袋清灰工藝相對落后

90年代中期，國內(nèi)300m3級高爐的加壓反吹清灰工藝已逐漸被高效的外濾式脈沖布袋除塵清灰工藝所取代，但在引進(jìn)干式布袋除塵技術(shù)時(shí)卻采用了日本的內(nèi)濾式加壓反吹清灰工藝，該工藝存在風(fēng)機(jī)易損壞、清灰能力較差、檢查破損布袋困難等問題，從而影響干式除塵器的運(yùn)行。

3　高爐煤氣干法除塵工藝

3·1　干法除塵優(yōu)點(diǎn)

與濕法除塵相比，干法除塵可簡化工藝系統(tǒng)，合理利用煤氣顯熱，提高煤氣燃燒熱效率，

高爐煤氣溫度按180℃計(jì)，每噸鐵可回收煤氣約30萬kJ的顯熱，相當(dāng)于10kgce。一座2500m3

級高爐每年可多回收相當(dāng)于2.12萬tce的煤氣熱量。同時(shí)可提高煤氣熱值126~129kJ/m3，提高熱風(fēng)爐或鍋爐的效率，而且可增加發(fā)電量。節(jié)省大量水資源，還解決了二次水污染及污泥的處理問題等。

3·2　干法除塵原理

高爐煤氣經(jīng)過重力除塵器除塵后，進(jìn)入干式除塵器本體，經(jīng)過濾袋的過濾，煤氣中較細(xì)塵粒被粘附在濾袋表面形成灰膜。當(dāng)除塵器工作一段時(shí)間后，濾袋吸附的瓦斯灰層厚度增加，其阻力亦增大，此時(shí)對濾袋進(jìn)行清灰。使除塵器又可以恢復(fù)正常工作。

3·3　包鋼4高爐干法除塵工藝

目前，國內(nèi)中小型高爐煤氣干法濾袋除塵工藝中對濾袋清灰的方法有：凈煤氣加壓反吹清灰、低壓氮?dú)饷}沖清灰和凈煤氣調(diào)壓反吹清灰。由于濾袋清灰的方法各異，高爐煤氣干法濾袋除塵工藝的主要設(shè)備———干法濾袋除塵器的主要形式有：正壓內(nèi)濾式、正壓外濾式。正壓內(nèi)濾式的濾袋清灰采用凈煤氣加壓反吹清灰或凈煤氣調(diào)壓反吹清灰；正壓外濾式的除塵器采用低壓氮?dú)饷}沖清灰，近年又添一項(xiàng)凈煤氣脈沖清灰(正壓外濾式除塵)除塵工藝。包鋼4高爐采用了正壓外濾式、低壓氮?dú)饷}沖清灰。

3·3·1　工藝設(shè)備及參數(shù)

包鋼4高爐煤氣除塵器中，采用了國內(nèi)最先進(jìn)的技術(shù)，單箱體直徑長為5.2m，采用兩排噴吹管對吹的形式。對于濾料的選擇，采用了P84含量不低于30%的耐高溫濾料FMS，透氣性、灰塵脫落性、耐高溫性能優(yōu)良。卸輸灰系統(tǒng)上采用倉壁振動(dòng)器與氮?dú)馀诓⒋娴姆椒?、以及氣力輸灰。在電控系統(tǒng)上采用了編程操作都非常方便的DCS系統(tǒng)。

具體工藝參數(shù)如下：

處理煤氣量： 41.4萬m3/h

設(shè)計(jì)壓力： 0.18MPa；

工作溫度： 130~260℃；

 箱體個(gè)數(shù)： 12；

每箱布袋數(shù)： 356條；

布袋規(guī)格：φ130×6900，玻纖針刺氈、FMS；

 凈煤氣含塵量： 1.5mg/m3；

荒煤氣含塵量： 8.0g/m3；

清灰介質(zhì)：氮?dú)猓?/p>

脈沖壓力： 0.3~0.4MPa。

3·3·2　工藝流程

正壓外濾式除塵器由灰斗、氣流分布裝置、脈沖噴吹裝置、濾袋及骨架、泄爆孔等組成。工作時(shí)，煤氣經(jīng)重力除塵器、旋風(fēng)除塵器后按切線方向進(jìn)入干法濾袋除塵器，粗塵粒被沉降到灰斗，細(xì)塵粒隨荒煤氣氣流進(jìn)入氣流分布裝置后均勻上升到濾袋區(qū)，最終被阻擋在濾袋外表面，過濾后的凈煤氣集于頂部導(dǎo)出，進(jìn)入凈煤氣總管，完成煤氣除塵工藝要求。

3·3·3　工藝控制

(1)清灰系統(tǒng)

采用定時(shí)離線清灰，可設(shè)置脈沖寬度和脈沖間隔時(shí)間。當(dāng)除塵器工作一段時(shí)間后，濾袋外側(cè)的瓦斯灰層厚度增加，其阻力亦增大，此時(shí)應(yīng)對濾袋進(jìn)行清灰。脈沖清灰過程中，每臺(tái)除塵器上都設(shè)置了脈沖閥控制器，以氮?dú)鉃榍寤覄?dòng)力，由DCS發(fā)出程控信號(hào)，依次觸發(fā)34個(gè)脈沖閥，在瞬間釋放低壓氮?dú)?。由于?dòng)能與勢能的共同作用，由脈沖閥瞬間噴吹的低壓氮?dú)猓瓜鄳?yīng)等待清灰的一組濾袋突然膨脹和振動(dòng)，抖落積附在濾袋外側(cè)的瓦斯灰塵，以恢復(fù)濾袋的除塵功能，使除塵器自始至終保持良好的工作狀態(tài)。脈沖清灰在工藝中可以按壓差清灰和定時(shí)清灰設(shè)定。壓差清灰按 ΔP≥5kPa設(shè)定；定時(shí)清灰根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定清灰時(shí)間。

在反吹啟動(dòng)過程中，如發(fā)現(xiàn)某箱體發(fā)生故障或其它原因不能進(jìn)行脈沖反吹時(shí)，可將該箱體“解饋”隔離，此時(shí)反吹系統(tǒng)就不對該箱體反吹。

(2)卸灰系統(tǒng)

當(dāng)灰倉報(bào)警，中間灰倉的下部氣動(dòng)卸灰球閥打開時(shí)，對應(yīng)的中間灰倉上部的氣動(dòng)卸灰球閥和該中間灰倉的倉壁振動(dòng)器必須處于關(guān)閉狀態(tài)，反之亦然。啟動(dòng)埋刮板輸灰機(jī)，由斗式提升機(jī)將灰送至高位灰倉，加濕機(jī)打開，由汽車將灰運(yùn)至燒結(jié)區(qū)。

(3)煤氣溫度控制系統(tǒng)及報(bào)警系統(tǒng)

由于荒煤氣進(jìn)入除塵器的溫度低于80℃時(shí)，容易造成煤氣中瓦斯灰粘在濾袋表面，形成一層不透氣且不易清除的結(jié)塊，使濾袋失效；而進(jìn)入除塵器的煤氣溫度高于260℃時(shí)，會(huì)造成濾袋使用壽命降低或燒壞濾袋。因此，應(yīng)控制荒煤氣進(jìn)入除塵器的溫度在130~260℃之間，由于該項(xiàng)目未設(shè)計(jì)荒煤氣冷卻、加熱裝置。為此在爐頂設(shè)置打水裝置，當(dāng)進(jìn)入除塵器的荒煤氣溫度超出260℃時(shí)，爐頂打水開始報(bào)警，打水裝置有自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式，可方便使用。同時(shí)，為防止高溫荒煤氣堵塞打水管道，在管道上用氮?dú)獗Ｗo(hù)。如溫度超出上限不多時(shí)可只開US1或US2，如煤氣溫度超上限較多時(shí)可同時(shí)開US1和US2。當(dāng)遇高爐失常、休風(fēng)等煤氣溫度低于下限時(shí)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制打開放散閥放散，確保濾袋安全。

(4)放散系統(tǒng)

由三個(gè)調(diào)節(jié)閥、兩個(gè)插板閥、一個(gè)蝶閥、放散管組成。當(dāng)荒煤氣溫度<130℃ 或>260℃時(shí)報(bào)警，自動(dòng)控制各箱體出入口蝶閥關(guān)閉，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)DN2000蝶閥打開20%定值角度，一個(gè)DN600蝶閥根據(jù)煤氣流量開一定角度，另一個(gè)DN600蝶閥根據(jù)頂壓和煤氣量自動(dòng)調(diào)節(jié)。

4　使用效果

4·1　除塵率高、凈煤氣含塵量低

使用干法除塵后煤氣含塵量較濕法低，見表1，一般能保持在1.2~3.0mg/m3，而濕法除塵一般在15mg/m3，確保了煤氣優(yōu)質(zhì)高效。

表1　高爐煤氣含塵量

4·2　節(jié)能環(huán)保效果好

(1)采用干法除塵后煤氣平均溫度達(dá)175℃，

比濕法除塵提高100℃左右。由于煤氣的顯熱多用于鍋爐加熱可節(jié)省煤氣，用于熱風(fēng)爐加熱可使熱風(fēng)溫度提高30~40℃左右。同時(shí)TRT發(fā)電由原來的6500kW/h增加到現(xiàn)在的10000kW/h，增加了約35%，按每度電0·5元計(jì)算，一年可多創(chuàng)造價(jià)值1500萬元。

(2)由于干法除塵沒有洗滌塔、沉淀池等，杜絕大量污水、污泥的產(chǎn)生，每年可少向大氣中排放大量粉塵。

(3)節(jié)水。全干法除塵僅在清灰加濕過程中用少量水，而濕法除塵耗水1260t/h，新水消耗年節(jié)約70萬元。

(4)節(jié)電。濕法除塵用電主要為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的各種循環(huán)水泵和輔助設(shè)備耗電多。干法除塵主要是輸灰設(shè)備間斷運(yùn)行耗電少，每年可節(jié)約電費(fèi)1250萬元。

5　存在的問題及經(jīng)驗(yàn)積累

5·1　高爐操作因素

全干法除塵正常運(yùn)行的環(huán)境主要是穩(wěn)定的高爐操作，包鋼所使用的FMS濾袋工作溫度在130~260℃之間，溫度過高會(huì)燒毀布袋，太低會(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，必須穩(wěn)定爐況，加強(qiáng)兩工序的協(xié)調(diào)。

5·2　設(shè)備因素

(1)包鋼4高爐于1995年11月建成投產(chǎn)，2003年2月進(jìn)行了一次中修，運(yùn)行了將近11年，部分煤氣管道老化。全干法除塵投入運(yùn)行后，由于凈煤氣溫度高達(dá)170℃左右，比原來高出約100℃，煤氣管道在高溫煤氣的沖刷下破損嚴(yán)重， 2006年5月點(diǎn)檢人員發(fā)現(xiàn)調(diào)壓閥組后煤氣管道有多處漏點(diǎn)，煤氣泄漏嚴(yán)重，高爐被迫休風(fēng)10h焊補(bǔ)漏點(diǎn)，但效果并不理想，送風(fēng)后仍有小漏點(diǎn)，因此公司計(jì)劃更換整個(gè)凈煤氣管道。

(2) TRT發(fā)電能力不足。TRT建設(shè)初期設(shè)計(jì)能力為10000kW/h，全干法除塵運(yùn)行后發(fā)電

量已達(dá)設(shè)計(jì)能力，全負(fù)荷運(yùn)行，如高爐冶煉強(qiáng)度提高，煤氣量增加則不得不放散。

(3)為減輕布袋除塵的除塵負(fù)荷，在重力除塵器后設(shè)置了旋風(fēng)除塵器，經(jīng)旋風(fēng)除塵后含塵量降到8.0g/m3左右。設(shè)計(jì)初期采用干法卸灰，實(shí)際運(yùn)行后卸灰時(shí)揚(yáng)塵太大，污染環(huán)境，后改造為加濕卸灰，但加濕器處理能力小(設(shè)計(jì)處理能力為30t /h)，旋風(fēng)除塵器卸灰閥的開度為0~90°，即使開度在最小5~10°時(shí)，旋風(fēng)除塵器的下灰量仍然大于30t/h，導(dǎo)致攪龍被擠死。而且不耐高溫、高壓，灰塵溫度高達(dá)270~300℃，軸頭填料和密封膠圈被吹開，密封性差，造成二次污染。5月18日計(jì)劃休風(fēng)時(shí)，由于打不凈除塵器灰休風(fēng)被迫推后6h，因此急需改造。

6　結(jié)　語

全干法布袋除塵技術(shù)在包鋼4高爐的應(yīng)用取得了巨大的成功，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)，具有極大的推廣價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。為此，包鋼在6高爐(2500m3，在建中，預(yù)計(jì)2006年10月投產(chǎn))也使用了干法除塵技術(shù)，同時(shí)明年準(zhǔn)備在2高爐(1800m3)、5高爐(1500m3) 也采用干法除塵技術(shù)。干法除塵的應(yīng)用大大降低了煉鐵工序的能耗，同時(shí)也將使包鋼噸鋼能耗有顯著的降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2006年1~5月包鋼噸鋼耗新水降低到7.81t，而去年是25.3t，低于2010年行業(yè)噸鋼耗新水8.0t的目標(biāo)水平，使用干法除塵后噸鋼耗新水將進(jìn)一步降低。

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