钢铁高炉煤气全干法布袋除尘应用实践
4#750m3高炉煤气净化采用全干法布袋除尘，系统由布袋除尘、集灰输灰、冷却、管路阀门、控制系统等组成，在应用过程中对卸灰系统和灰仓进行了改进优化。应用实践表明，净煤气含尘量保持在1.2～3.3mg/m3且质量好，单座高炉年可降低电耗449万kW.h，节约洗涤水460万t，效益达 1500.4万元。
1 前 言
目前，高炉煤气净化多采用湿法除尘，而干法除尘是在高温条件下进行的煤气净化技术。与湿法除尘相比，干法除尘可简化工艺系统，合理利用煤气显热，提高煤气热效率，而且解决了二次水污染及污泥的处理问题，还可配套建设高炉顶压发电设备。为确保安全可靠，目前国内500m3以上高炉的煤气干法除尘在应用中都配备了湿法除尘系统，致使建设投入资金大，工艺复杂，系统操作、调整困难，而全干法除尘则一直未能在工业实践中得到推广应用。
2002年，莱芜钢铁集团有限公司（简称莱钢）对1#750m3高炉进行易地大修改造，受水资源匮乏和场地的制约，决定采用全干法布袋除尘系统。
2 工艺流程及系统组成
莱钢4#750m3高炉煤气干法布袋除尘设施由布袋除尘系统、集灰输灰系统、冷却系统和管路阀门系统、控制系统组成。其工艺流程见图1。
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图1 干法布袋除尘系统工艺流程
2.1 布袋除尘系统
布袋除尘是干法除尘中最重要的设备，包括10个除尘箱体，正常情况下采取8运2备的运行方式。每个箱体进出口处设有全封闭电液动眼镜阀和电动蝶阀，其性能参数见表1。
表1 布袋除尘系统参数
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2.1.1 LCM-M-4700长袋脉冲除尘器 该除尘器为外滤式，具有处理风量大、清灰效果好、除尘效率高、运行可靠、维护方便、占地面积小等优点，是专门用于冶金行业高炉煤气净化工艺的大型除尘设备。主要由框架、筒体、中间灰斗、滤袋及喷吹装置、卸灰装置等组成。荒煤气进入除尘器各分室筒体后，大颗粒粉尘被分离，直接落入灰斗，较细的粉尘均匀进入筒体中部而吸附在滤袋的外表面上，透过滤袋净煤气进入筒体上部并排入煤气总管。积聚在筒体灰斗中的粉尘达到一定料位排入下部中间灰斗，经降温冷却定时排入输灰系统，完成卸灰外运。
该除尘器采用筒体灰斗和中间灰斗两级装置，通过分时操作，有效地避免了卸灰过程中的煤气外泄；该装置有严密的保温设施，增设了氮气炮清堵、氮气反吹、压缩空气置换等，确保系统运行可靠。
2.1.2 应用高效能氟美斯滤袋和先进的氮气脉冲反吹工艺 氟美斯（FMS9806）滤袋具有耐高温、透气性强、清灰效果好、使用可靠等优点。滤袋上端采用弹性卡环形式，不但密封性能好，而且在维修更换滤袋时快捷方便。在袋笼的结构设计上，根据高炉煤气除尘器的空间特点，制作成三节插接式结构，安装、更换方便，使用寿命长达20个月。目前该系统运行情况良好，高炉净煤气含尘量低于5mg/m3。
布袋除尘器在运行过程中，随着滤袋上积灰越来越多，清灰效果亦随之下降，这时须反吹。国内绝大部分高炉的袋式除尘器采用煤气加压反吹清灰工艺，但操作工艺复杂，使用效果差。氮气脉冲反吹作为新的清灰工艺方式，近几年得到推广和应用，但由于技术不成熟，使用过程中存在诸多缺陷。莱钢采用该工艺时，设定氮气反吹压力0.32~0.41MPa、喷吹口径为DN25mm、氮气经过脉冲阀瞬时间全量喷入，脉冲阀喷吹一次时间0.6~1.2s，间隔时间为8s，使箱内差压保持在2kPa以下，所有运行参数结合实际进行了全面论证完善，确保了使用可靠。
2.2 集灰输灰系统
布袋除尘器10个箱体的灰通过两条横向刮板机、一条纵向刮板机及一台斗式提升机送至水泥大灰仓，下部设有一台双轴加湿搅拌机，灰通过集中加湿放出后定期由机动车运走。
干法除尘配套输卸灰系统采用：中间灰斗→埋刮板机→集合刮板机→斗式提升机→水泥大灰仓→加湿机卸灰外运的集中配置方式。系统整体密封性强，操作方便，卸灰时不会出现扬尘现象，现场操作安全、卫生干净。大灰仓由于存积量大，每天可集中两次时间卸灰，工作负荷和劳动强度大大降低。
2.3 换热系统
换热系统由4台冷热交换器组成，设置在布袋除尘器前，采用热风炉高温烟气和自然风为介质，以风机为动力，使进入除尘器内的半净煤气升温或降温，达到除尘器使用的温度条件，确保其内部布袋不致烧毁或结露。
2.4 管路阀门系统
为保证休风检修可靠切断煤气，进出口均设有DN1600mm全封闭电液动眼镜阀和电动蝶阀组。由于煤气在管道内的流速较高（最大为20m/s），除尘器所有入口阀门、伸缩节和冲刷弯头、导流板处都喷涂耐磨涂料。
2.5 控制系统
干法除尘整体装备采用PLC集控技术和微机控制，自动化水平高，通过PLC数据处理后，自动控制除尘系统内各部分的操作，并自动收集操作数据，编制各种报表，通过CRT画面系统操作可由自动转换为微机手动或现场手动，操作手段全面。
3 系统改进
（1）原筒体和中间灰斗输卸灰均采用星形给料机→气动卸灰球阀的配置方式，但由于除尘灰温度高达70~150℃，产生了热涨效应，星形给料机的轴和轴套容易热涨抱死，致使故障频繁，无法卸灰。对输卸灰系统进行改进，将10个箱体的筒体给料机撤除，中间灰斗下部给料机和球阀位置进行了互换。改进后，消除了原缺陷，系统输卸灰顺畅、稳定。
（2）除尘灰进入灰仓后，由于温度下降、部分饱和水冷凝析出造成除尘灰凝聚结块，灰仓内墙壁为水泥抹面，壁面粗糙，致使大量积灰凝结，无法正常卸灰。为消除该缺陷，参考箱体卸灰氮气炮原理，引接一条压缩空气管，在灰仓平台上补装空气炮，然后于灰仓出灰口上部四个面分别打眼引入压缩空气，卸灰过程中使用空气振打，解决了卸灰难题。
4 应用效果
莱钢高炉煤气应用全干法除尘后，除尘效率达到99%的水平，净煤气含尘量低。含尘量一般保持在1.2~3.3 mg/m3，确保了热线供应煤气优质、高效；净煤气温度保持在120~180℃，含物理热高，有利于提高高炉风温，降低焦比。另外，净煤气含湿量低，减少了对煤气输配设施的腐蚀；全干法除尘最显著的特点是节电、节水，与湿法除尘相比，以750m3高炉为例，年可降低电耗449万kW.h，节约洗涤水460万t，扣除年运行费用310万元，年直接经济效益达1500万元，具有显著的节能环保效果。
但目前生产中尚存在以下问题：
（1）高炉操作因素。全干法布袋除尘适应的环境主要是稳定的高炉操作，目前使用的氟美斯滤袋工作温度在90~280℃之间，温度过高会烧毁布袋，温度低会使布袋结露，因此控制好进入箱体荒煤气温度是布袋除尘器应用成败的关键。
（2）滤袋的材质和安装问题。目前使用的高温滤袋其材质都是玻璃纤维，品种为无碱玻纤刺毡，脆性大，不耐磨耐折，同时脉冲布袋由于有骨架支撑，如果安装操作不当或骨架装配偏斜极易损坏滤袋，影响其使用寿命，必须严加注意。
（3）除尘器箱体数量问题。从目前的配置看，10个箱体8运2备的装备基本能满足负荷要求，但从实际运行看，如果投运的箱体加多，箱体内部差压会随之减小、设施冲刷影响降低，运行方式调整手段增多，若投资和场地不受大的制约，可考虑适当多上箱体。莱钢在2003年1880m3高炉的建设中就采用了18运6备的方式。
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