高炉煤气干法布袋除尘技术在大型高炉上的应用
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1 前言
高炉煤气净化分为湿法除尘和干法除尘两类，目前我国500m3级及以下高炉的煤气净化基本上全部采用干式布袋除尘，而1000m3级及以上高炉的煤气净化采用干法布袋除尘技术的较少。
根据国家的能源与环保政策，干法布袋除尘代替湿法除尘将是一大趋势。干法除尘具有不用水、无污染、能耗小、运行费低的优点，属于环保节能项目，位于国家钢铁行业当前首要推广的“三干一电”（高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、干熄焦和高炉煤气余压发电）之首。
干法布袋除尘与湿法除尘相比有以下优点:
1） 节水，干法除尘基本不用水，而湿法除尘需要大量的冷却水。
2）可提高TRT发电量，由于采用干法除尘后煤气的温度较高，煤气压力损失少，使得TRT发电量增加，一般多发电30%～50%。
3）降低焦比，由于干法除尘后的煤气温度较高，供给热风炉后，风温提高50℃以上，可降低焦比。
4）节电，采用干法除尘后，没有冷却水，也就不需要污水处理系统，可降低电耗。
5）环保，由于不需要污水处理系统，可减少污染。
我公司从在上世纪八十年代初在冶金系统率先开发成功小高炉高炉煤气干法布袋除尘工艺并得到了普及，从事高炉煤气干法布袋除尘设计已有近30年，积累了很丰富的经验，已经掌握了成熟的技术。为了响应国家政策，节能降耗，必须改变传统的大型高炉采用湿法除尘的观念。我公司在上世纪九十年代开发了大型高炉煤气干法布袋除尘加压反吹工艺，并成功应用于潍坊钢厂1080m3高炉。在本世纪初开发了大型高炉煤气干法布袋除尘脉冲反吹气力输灰工艺，已成功应用于承钢、包钢、唐钢、宝钢等企业的大型高炉煤气净化，其中唐钢3200m3高炉是目前国内高炉煤气净化采用干法布袋除的最大高炉。我公司从仅对高炉煤气干法布袋除尘的设计发展为整个项目的成套供货或项目总承包，并取得了很大的发展。
以下着重介绍大型高炉煤气干法布袋除尘脉冲反吹气力输灰工艺。
2 工艺及技术描述
2.1 工作原理
2.1.1概述
高炉煤气干法布袋除尘装置主要由除尘器箱体（净煤气室、荒煤气室、灰斗组成，荒煤气室、净煤气室之间用花板隔离）、脉冲反吹系统、卸输灰系统、阀门、膨胀节、电气、仪表及自动化控制系统等组成。
高炉煤气经重力除尘和旋风除尘后，由荒煤气主管分配到布袋除尘器各箱体中，并进入荒煤气室，颗粒较大的粉尘由于重力作用自然沉降而进入灰斗，颗粒较小的粉尘随煤气上升。经过滤袋时，粉尘被阻留在滤袋的外表面，煤气得到净化。净化后的煤气进入净煤气室，由净煤气总管输入煤气管网。
当荒煤气温度过高或过低时，系统将自动关闭荒煤气进气总管蝶阀，同时打开荒煤气放散阀组，进行荒煤气放散，荒煤气放散阀组亦可有效控制高炉炉顶压力。
随着过滤过程的不断进行，滤袋上的粉尘越积越多，过滤阻力不断增大。当阻力增大（或时间）到一定值时，电磁脉冲阀启动，进行脉冲喷吹清灰，喷吹气采用氮气，清理的灰尘落入灰斗。当灰斗中的灰尘累积到一定量（由料位计控制或时间控制）时，卸灰球阀、卸料阀自动启动，灰尘经卸料阀卸入输灰管道，由高压净煤气（故障时用氮气）将灰尘输送至灰仓，由汽车运出厂区。
2.1.2结构特点
1）高炉煤气干法布袋除尘装置是由数除尘器箱体并联组合而成，并由过滤、清灰、粉尘输送、自动控制组成的一个系统。
2）滤袋采用耐高温、高负荷、高强度的特种滤袋，使用寿命长。
3）采用外滤过滤形式，滤袋从箱体上部更换，换袋方便。
4）采用脉冲喷吹清灰技术，清灰能力强，除尘效率高，能耗少，钢耗小，占地面积小，运行稳定可靠，运行成本低，经济效益好。
5）采用气体输送技术，输灰效果好，成本低，且不产生二次污染。
2.2 工艺流程
2.2.1高炉煤气干法布袋除尘装置的工艺流程见附图。
2.2.2工艺流程简述
高炉煤气干法布袋除尘装置是利用滤料来捕获煤气中的粉尘的。滤料捕获粒子的能力决定除尘器的效率。因此，整个除尘器的工艺过程可简述为通过清灰，控制除尘器的阻力，使滤料具有最大捕捉粒子的能力，同时除尘器具有一定的通流能力，即不断地对除尘器进行周期性的清灰，控制除尘器的阻力，防止阻力过大，影响工艺进行。
通过滤袋过滤，净化煤气；通过脉冲反吹清灰，清除滤袋上的灰尘，控制滤袋过滤阻力，使滤料具有最大捕捉粒子的能力，又具有一定的通流能力；通过卸输灰系统，将清除下来的灰尘运到除尘装置外。如此周而复始，使除尘器正常工作下去。
在布袋除尘器出口煤气管道上装有煤气含尘量分析仪，可在线连续检测净煤气含尘量，及时发现破损布袋的箱体。
荒煤气的灰尘含量为10g/m3，经布袋除尘后，煤气的含尘量≤8mg/m3，即可以满足用户对煤气含尘量的要求。
布袋进口煤气温度要求在120～260℃之间，短时间320℃。
布袋除尘净化系统工艺操作如下：
滤袋过滤方式采用外滤式，滤袋内衬有笼形骨架，以防被气流压扁，滤袋口上方相应设置喷吹管。在过滤状态时，荒煤气进口气动蝶阀及净煤气出口气动蝶阀均打开，随煤气气流的流过，布袋外壁上积灰逐渐增多，布置在各箱体布袋上方的喷吹管实施周期性的动态脉冲氮气反吹，将沉积在滤袋外表面的灰膜吹落，使其落入下部灰斗中。在某一箱体进行反吹时，也可以将这一箱体出口蝶阀关闭，进行离线清灰。
反吹方式采用脉冲氮气反吹，可在线反吹，也可离线反吹，可连续周期性进行反吹，也可实现定时或定压差的间歇反吹操作制度，清除布袋外壁的积灰。另外，如果氮气系统出现事故，也可采用放散荒煤气反吹，清除布袋外壁的积灰。
清灰后根据灰位情况及时启动气动卸输灰系统。卸输灰系统采用气动输灰，输灰介质采用净高炉煤气或氮气。
3 主要应用技术
3.1 大直径箱体的应用
传统应用在小型高炉上的高炉煤气布袋除尘的箱体的直径一般在φ2.6m～φ3.2m之间，个别高炉的箱体的直径做到φ4.0m，在大高炉煤气布袋除尘的箱体我们基本上采用φ5.2m直径的箱体，在唐钢3200m3高炉上我们采用了φ6.0m直径的箱体。大直径箱体的应用具有减少投资、节省占地、简化操作等优点，但也带来如下问题:
1）箱体直径加大后，单排布袋数量增多，脉冲阀的能力难以进行有效的反吹清灰。
2）箱体直径加大后，使箱体内的气流均匀分布更难。
3）箱体直径加大后，使灰斗排灰的难度加大。
针对以上问题我们采取了以下技术措施
1）箱体设双气包，从两侧对布袋进行反吹清灰。
2）箱体出口设在上部椭圆封头的中央，箱体进口上部设有气流分配板。
3）箱体下部灰斗设计加大排灰角度，加强保温伴热，同时还设有氮气炮和舱壁震动器。
3.2 气力输灰技术的应用
传统应用在小型高炉上的高炉煤气布袋除尘的输灰系统均采用螺旋输送机或埋刮板机等设施进行输灰，在大高炉煤气布袋除尘的设计中我们采用气力输灰技术，与传统的机械输灰相比具有以下优点：
1）设备数量大幅度减少，使输灰系统的投资降低。
2）与传统的机械输灰相比，气力输灰使整个除尘设施降低3m左右，减少了投资。
3）输灰的整个过程均在密闭的条件下运行，减小了二次扬尘，减少的环境污染。
3.3 荒煤气放散阀组的设置
在荒煤气总管上设有放散塔及荒煤气放散调压阀组，当荒煤气温度过高或过低时，关闭除尘设施进口阀，将荒煤气从放散塔放散，由于设有调压阀组，放散时可有效控制高炉炉顶压力，使高炉可以维持正常生产。
3.4 旋风除尘器的设置
在高炉煤气布袋除尘设施前设有旋风除尘器，荒煤气中～50%大粒度的灰从旋风除尘器中分离出来，设置旋风除尘器的优点是使除尘设施的灰量减少，粒度变细，可以减少输灰系统的阀门、输灰管道的磨损，延长其使用寿命，同时也可适当降低净煤气中的含尘量。缺点是增设旋风除尘器使布袋除尘设施的灰密度变小，增加了箱体灰斗的排灰难度，同时易造成灰中轻金属（如金属锌等）的富集，严重时有可能造成灰自燃，给汽车运灰造成很大的困难，另外还会使荒煤气的温降加大。
3.5 滤料的合理选择
我们在设计中选用P84复合滤料，其主要技术性能如下：
1）克重：800g/m2；
2）厚度：1.8～2.0mm；
3）耐温：260℃，短时间300℃；
4）过滤风速：1.0～1.2m/min；
另外，由于大灰仓中经常出现低温，因此在大灰仓中使用的滤料进行了PTFE覆膜后处理。
4 结论
通过大直径箱体的应用、氮气脉冲技术的应用以及对滤料的合理选择，高炉煤气干式布袋除尘已成功地推广应用到大中型高炉上，近几年，我公司对包钢6座高炉进行了改造，煤气净化系统均采用干式布袋除尘的全干法工艺，另外我公司还在承钢1450m3高炉、唐钢3200m3高炉、宝钢2500m3高炉、潍坊1080m3高炉、长钢1260m3高炉、中宇1080m3高炉等等一些大中型高炉的煤气也均采用布袋除尘工艺进行净化。
包钢煤气干式布袋除尘均已投产并运行正常，我公司在设计中采用了旋风除尘，延长了布袋除尘中设备及材料的使用寿命，同时对高炉煤气灰进行粒度分级，分别加以利用，还应用气力输灰和荒煤气放散阀组等技术，有效地保证了高炉的正常生产，并保护了环境。布袋除尘投产后包钢高炉原浊环水系统已停止运行，节约浊环水用量5000m3/h以上，并且高炉煤气余压发电设施发电量提高40%，每年多发电1.8×108kW·h，据包钢初步统计湿该干后每座高炉每年可产生3000～4000万元的经济效益，预计2～3年即可收回全部工程投资。
高炉煤气干法布袋除尘代替湿法除尘将是一大趋势，位于国家钢铁行业当前首要推广的“三干一电”之首。符合国家的能源与环保政策，提高了高炉煤气余压发电设施发电量，减少了环境污染，降低了高炉的工序能耗，具有非常好的经济效益和社会效益。因此高炉煤气布袋除尘工艺具有非常广阔的发展前景。
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