高爐干法除塵輸灰存在的問題及解決對策

孫旭，張威威，張慶，劉文杰

（鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司，遼寧 朝陽 122000）

鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司2580 m3高爐配套的高爐煤氣布袋凈化系統處理能力為43萬m3/h，主要是由14個除塵箱體、2個大灰倉和2條輸灰管線組成，于2010年11月13日隨高爐投產同步投入使用。正常生產運行12個除塵箱體及1個灰倉，可通過2條輸灰管線直接將除塵箱體內瓦斯灰輸往大灰倉，一天輸灰2次，在輸灰過程中經常出現大灰倉箱體“跑灰”現象。1#、2#灰倉從2010年11月13日投產至2012年4月因為布袋脫落造成漏灰，整體更換龍骨、布袋共計6次，部分更換達20余次。此外，輸灰管線經常出現除塵箱體陶瓷球閥球體損壞、三通及彎頭磨穿等現象。

該干法除塵系統投產之前，崗位人員到本部新4#、新5#高爐配套干法及TRT系統進行頂崗學習，由于本部干法除塵系統輸灰作業采用箱體在線輸灰方式，所以鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司干法除塵系統也采用同樣的操作方式，即卸灰過程不退出箱體，但在實際操作過程中，發現這種在線輸灰方式存在大量高爐煤氣對空放散、污染環境、崗位員工勞動強度大、設備故障頻繁、維修難度大、費用高等缺點。通過多次實踐與論證，鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司將輸灰方式由在線輸灰改為離線輸灰，即在卸灰過程中，退出運行箱體，作業之后再投運該箱體，徹底解決了上述問題，這種操作方式保證了干法除塵系統的安全穩定運行。

1 氮氣輸灰系統在線輸灰工藝流程

鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司干法除塵主要是利用套裝在龍骨之上的布袋過濾，將荒煤氣中的灰塵收集后，再進行氮氣脈沖打灰，灰塵落入灰斗，由氮氣輸灰系統將除塵箱體灰斗內的瓦斯灰送入大灰倉外運。

氮氣輸灰系統采用在線輸灰方式。氮氣輸灰系統主要包括氮氣儲罐、調壓閥組、氮氣輸送管道、箱體卸料閥組、輸灰管線、大灰倉。氣力輸灰系統開始運行時，首先打開輸灰管線氮氣總閥，用氮氣對整條輸灰管線掃線，清除管線內的積灰，然后分別打開箱體下端的陶瓷球閥和圓頂閥，箱體內的積灰進入輸灰管線，以氮氣為動力推動物料進入大灰倉。每個箱體必須獨立卸灰，以免同時卸灰造成輸灰管線堵塞。輸灰管線壓力控制在30～50 kPa，當箱體內壓力沒有大的波動，并逐漸減小至約20 kPa時，依次關閉圓頂閥、陶瓷球閥；當所有箱體都單獨完成卸灰作業后，再用氮氣對整條輸灰管線掃線，輸灰氮氣由大灰倉頂部放散排空，然后關閉氮氣輸灰閥，本次輸灰流程結束，輸灰時間約70 min。鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司干法在線除塵輸灰工藝見圖1所示。

2 在線輸灰存在的問題及分析

鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司干法除塵系統自投入運行以來，因箱體出現“跑灰”現象，共計檢修20余次，檢修的主要原因是由于布袋脫落造成“跑灰”。此外，輸灰管線經常出現除塵箱體陶瓷球閥球體損壞、三通及彎頭磨穿等現象，影響輸灰系統正常運行。針對氮氣輸灰系統存在的問題，鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司系統分析了故障產生的原因。

（1）輸灰過程中，由于不退出運行箱體，除塵箱體內大量高爐煤氣會被帶入輸灰管線進入大灰倉，使大灰倉內差壓過高（約30 kPa），從而擠壓龍骨，導致龍骨變形、布袋脫落，除塵灰被排放。

（2）箱體內高爐煤氣在卸灰過程中，攜帶除塵灰在彎頭內高速通過，沖刷陶瓷球閥、三通、彎頭，加劇了輸灰系統的磨損。

（3）崗位人員依靠輸灰系統的壓力判斷卸灰程度，由于大量的高爐煤氣進入輸灰管線，給判斷增加了難度，延長了卸灰作業時間，造成了輸灰氮氣的浪費。

（4）進入大灰倉的氮氣、高爐煤氣由大灰倉頂部的DN150放散管對空排放，若帶入的高爐煤氣流量過多，會對周圍環境造成污染，同時也會造成高爐煤氣的浪費。

（5）大量高爐煤氣對空放散，對高爐頂壓的調節造成擾動。

3 解決對策

為了徹底解決氮氣輸灰系統在運行中出現的問題，經過多次分析研究，并根據運行實踐，提出了輸灰工藝流程的改進措施。即在輸灰過程中，首先用氮氣對輸灰管線掃線，然后打開箱體的陶瓷球閥，關閉該箱體的出、入口蝶閥，打開操作箱體的圓頂閥進行輸灰，此時管理工監視輸灰管線壓力變化(約為10 kPa)，當壓力沒有波動時（約為6 kPa），依次關閉圓頂閥和陶瓷球閥，打開箱體的出、入口蝶閥，此箱體輸灰結束。完成所有除塵箱體輸灰操作后，對輸灰管線進行氮氣掃線，輸灰作業完成。

采用離線輸灰方式能夠降低設備負荷。原在線輸灰方式由于未關閉箱體出、入口閥門導致輸灰壓力較大（最高可達約70 kPa），每個箱體輸灰時間約7 min。通過輸灰流程的改進，使輸灰壓力降低至20 kPa,輸灰時間減少到5 min。在線和離線輸灰單個箱體輸灰時的壓力變化曲線對比見圖2所示。

采用離線輸灰法可以使進入輸灰管線的煤氣量明顯減少，從而對大灰倉內的龍骨和布袋的損害降低（壓力10 kPa左右），同時除塵灰的流速降低，減小了彎頭和輸灰管線的磨損，此外，采用離線輸灰方式，由于除塵箱體內的高壓煤氣不再被帶入輸灰管線進入大灰倉對空排放，杜絕了瞬間泄壓的可能，保證了高爐頂壓的穩定性。

4 效果分析

鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司從2012年4月干法除塵箱體采用離線輸灰操作法至今，未出現除塵箱體陶瓷球閥球體損壞、三通及彎頭磨穿，大灰倉內籠骨變形、籠骨頂起、布袋傾斜、布袋脫落等故障，系統穩定運行。在線輸灰與離線輸灰檢修項目對比見表1。表1中在線輸灰時間為2011年11月～2012年4月；離線輸灰時間為2012年5月～2014年9月。

表1 在線輸灰與離線輸灰檢修項目對比表

現在每次輸灰非常順暢，每天進行2次輸灰，每次輸灰約為45 min，兩種方法比較，箱體離線輸灰操作法具有如下優點：

（1）崗位人員對于輸灰終點易于判斷，不受高爐煤氣壓力的影響，方便操作；

（2）每天節約操作時間約50 min，降低勞動強度，間接延長了輸灰管線的使用壽命；

（3）減少了帶入輸灰系統的煤氣量，減少輸灰管線磨損，特別是陶瓷球閥、三通、彎頭的磨損情況有明顯好轉；

（4）減少了輸灰過程中煤氣流對灰倉布袋的沖擊，降低了大灰倉壓力，減少了由于氣流沖擊及壓力過高導致的籠骨變形，降低了灰倉事故的頻次，延長了大灰倉的使用周期，對保證高爐安全生產提供了可靠保障；

（5）由于箱體離線輸灰，除塵箱體內的高壓煤氣不再被帶入輸灰管線進入大灰倉對空排放，杜絕因為煤氣量變化對高爐頂壓的擾動，保證了高爐生產穩定。

（6）節約氮氣使用。正常輸灰需氮氣約為700 m3/h，每天需輸灰2次，離線輸灰后每次操作可減少輸灰時間25 min,按每年作業時間355天計算，每年節約氮氣量約為：25/60×700×2×355＝20.7 萬 m3。

（7）減少了高爐煤氣的損失，具有一定的經濟效益和環保效益。

5 結語

鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司離線輸灰操作方式在對原系統設計不做任何改動的情況下，通過操控系統的閥門開閉順序能夠解決在線輸灰方式在運行中出現的各類問題，減少了設備故障、能夠降低崗位員工勞動強度和輸灰介質的消耗，同時因其密封性好，可避免輸卸灰過程中煤氣外泄，解決了高爐煤氣對空放散污染環境的問題，此外，此操作方式運行可靠，有一定的經濟效益，此離線輸灰操作方式值得借鑒。