袋式除塵技術在高爐煤氣除塵中的應用

申江

摘 要：在全面實行環境保護與能源節約的背景下，提升高爐煤氣除塵技術，強化高爐煤氣的除塵效果已成為相關行業現代化建設與發展的必然趨勢。隨著高爐煤氣除塵技術的不斷創新與應用，其除塵凈化技術有原有的濕法除塵發展為干式除塵（包括袋式除塵、靜電除塵等）。基于此，本文以袋式除塵技術為例，從其相關概述入手，對袋式除塵技術在高爐煤氣除塵中的應用進行了分析，稱對存在的問題提出了相應意見，以供參考。

關鍵詞：袋式除塵技術；高爐煤氣；袋式除塵系統

中圖分類號：TF547 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0005-02

在高爐內部的壓力差作用下，入爐原材料細分顆粒將在一定程度上形成高爐煤氣粉塵。高爐煤氣高爐粉塵以其所具有的懸浮性、流動性、吸附性、爆炸性等特點嚴重影響了高爐生產的質量、效率與機械性能，同時不利于實現高爐煤氣的再利用。因此，做好高爐煤氣除塵工作至關重要。

1 袋式除塵技術的相關概述

在全面落實環境保護建設、資源節約建設的背景下，袋式除塵技術取得了一定發展成效，其裝備技術、自動化管控技術、產品服務、系統配件、專用纖維濾料在不同程度上得到了提升[1]。例如，基于工業機械設備大型化、一體化的發展，低啊是除塵器也呈現出大型化發展態勢，如電力行業的單機容量于2014年就達到了200MW、600MW以及1000MW等不同規格；鋼鐵行業的高爐爐內容量超過了4500m3～5800m3。袋式除塵器的處理風量、過濾面積、顆粒物排放的濃度、設備阻力等也發生了一定的改變。隨著袋式除塵技術的創新發展，在鋼鐵生產企業、水泥生產企業等生產過程中應用袋式除塵技術，可有效實現粉塵、煙塵排放量的降低，為企業帶來經濟效益、社會效益。據有關調查顯示，在電力行業中，加入百分之五十的燃煤鍋爐應用袋式除塵技術進行高爐煤氣除塵，每年可減少的粉塵、煙塵排放量將超過一百二十萬噸；在鋼鐵行業應用袋式除塵技術可獲得高效的凈化作用，在滿足高爐余壓發電量的基礎上，通常情況下可實現45%～50%的節能，65%～70%的降低能耗，75%～90%的節水以及25%～40%的成本節約[2]。

2 袋式除塵技術在高爐煤氣除塵中的應用機理

在高爐煤氣除塵中，袋式除塵器的應用是一個綜合性的流程，包括袋式除塵器濾料以及粉塵層對高爐爐內粉塵、煙塵顆粒的捕集與沉降等。具體分析如下：

2.1 袋式除塵器濾料的捕集

在應用袋式除塵技術對高爐煤氣中的粉塵進行凈化、清除時，袋式除塵器中的濾料會通過慣性碰撞效應、靜電效應、篩濾效應、擴散效應、重力沉降效應等對塵粒進行捕集[3]。例如，當高爐爐內顆粒較大的粉塵在氣流作用下，接近袋式除塵器捕集纖維時進行迅速流轉，較大粉塵顆粒受慣性力的作用將偏離氣流軌道，并沿著原有的運動軌跡前移，并與捕集纖維發生撞擊，在捕集纖維捕集篩濾效應下實現塵粒過濾。與此同時，當氣流穿過袋式除塵器濾料時，在摩擦力的作用下形成靜電效應，使塵粒負有電荷，并在電位差以及庫侖力作用下對塵粒進行吸附、捕集。

2.2 袋式除塵器粉塵層的捕集

通常情況下袋式除塵器的濾袋都是由纖維編制而成，在進行凈化、過濾時，受擴散、吸附等作用的影響，粉塵顆粒將在濾料網的空隙中形成“架橋現象”從而使減小濾料網的孔徑，逐漸形成粉塵層。由于粉塵層中的塵粒直徑要在一定程度上小于濾料纖維的直徑，從而出現粉塵層的篩濾、截留等作用，進而提升袋式除塵器除塵效果。

2.3 袋式除塵器對高爐煤氣粉塵的凈化、清除

通常情況下高爐煤氣中存在的煙塵、粉塵的粒徑分布情況是由小到大進行分布的。因此，在袋式除塵器工作過程中，含有塵粒的氣流會通過袋式除塵器中的濾料，在此過程中顆粒較大的塵粒收重力作用留在濾料中或濾料網的表面上，而顆粒較小的塵粒（小于濾布空隙）受力的沖擊、篩濾等作用或留在濾料表面或受布朗運動作用留在濾布的空隙中。隨著濾料捕集到的塵粒的不斷積累，將在濾袋表面形成粉塵層，并在一定程度上成為濾袋的“濾膜”，增強袋式除塵器的凈化、除塵效果。

3 袋式除塵技術在高爐煤氣除塵中的應用

在應用袋式除塵技術進行高爐煤氣除塵時，需根據高爐的各項參數，包括高爐容積、爐頂煤氣的壓力、溫度、高爐煤氣發生量以及高爐煤氣的化學組成成分，科學選用袋式除塵器，并建立完善的袋式除塵系統進行實踐操作。基于此，本文結合實踐應用案例對袋式除塵技術在高爐煤氣除塵中的應用進行了如下分析：

3.1 應用概述

屬鋼鐵冶煉行業的大型高爐設備生產，其中高爐設備的容積為750m3；高爐爐頂的煤氣壓力為30～50Kpa（常規操作）、100～150Kpa（高壓操作）；高爐爐頂的煤氣唯獨為100～550℃，常規操作時為200～300℃；高爐煤氣的產生量為1450×104m3/h，高爐煤氣主要有二氧化碳（CO2）、氧氣（O2）、一氧化碳（CO）以及氮氣、H2O、CH4等共同組成。

袋式除塵系統主要由反吹清灰系統、控制系統、半凈煤氣管道系統、半凈煤氣安全溫系統、輸灰與卸灰系統等共同組成，用以實現高爐煤氣的凈化與除塵。

3.2 袋式除塵系統的應用

3.2.1 反吹清灰系統的應用

在袋式除塵系統中，反吹清灰系統中又可分為加壓反吹清灰系統與氮氣脈沖反吹清灰系統兩類。其中加壓反吹清灰系統為內濾式模式，當含塵煤氣經由袋式除塵器濾袋內部向外部流動時，在反吹清灰系統作用下氣流將改變方向，實現氣流由外向內的流動，從而通過濾袋的捕集達到除塵目的[4]。而氮氣脈沖反吹清灰系統則是將含有塵粒的煤氣由下放流向除塵濾袋中外表面，在加強粉塵層作用的同時，借助脈沖閥實現濾袋外表面堆積塵粒的清理。為保證反吹清灰系統做用的最大化發揮，在應用時需根據具體情況進行具體分析。例如，要保證除塵器的檢修與濾袋更換的科學性，如加壓反吹清灰系統需在箱體內部完成操作，而氮氣脈沖反吹清灰系統則可從箱體外部進行檢修。endprint

3.2.2 壓差檢測系統的應用

在袋式除塵器應用過程中，保證其壓差檢測系統運行的安全性與穩定性至關重要。通常情況下，壓差檢測點多分別在煤氣進出管、箱體凈煤氣室中。其系統裝置安置的科學性與合理性是保證壓差信號檢測正確性、準確性的關鍵，而檢測準確性是提升除塵器檢修質量的重點手段，也是提升濾袋使用壽命、提升系統質量、降低能耗的重要方式。

3.2.3 半凈煤氣安全溫度調控系統的應用

在鋼鐵企業進行高爐冶煉過程中，高爐設備產生的煤氣會在重力凈化、除塵的作用下成為“半凈煤氣”，與此同時半凈煤氣通過盲板閥、除塵器蝶閥以及半凈煤氣管道進入到袋式除塵濾袋中進行再次除塵。通常情況下，在半凈煤氣進入除塵器的管體中時，煤氣溫度會產生一定的變化，即升溫。而隨著溫度的提升氣流將對除塵器中的濾袋產生破壞，使濾袋被燒壞。對此，為保證溫度的安全性，需配設半凈煤氣安全溫度調控系統進行溫度安全調控。即采用冷熱交換器法、脫水法、設備交叉使用法等方式進行半凈煤氣溫度的有效調節，用以保證除塵器運行的安全性、穩定性、長效性，降低設備維修成本，提升企業經濟效益。

3.2.4 其他應用策略

為保證袋式除塵器作用的充分發揮，降低運行能耗。在應用過程中，需科學選擇除塵器箱體的閥門，用以保證系統的安全性與嚴密性，避免系統除塵過程中煤氣的外泄。通常情況下，當系統管網的壓力發生改變，對蝶閥產生不利影響時，可選用直板塵氣蝶閥或通過配設清灰孔進行強化。此外，可通過配設硅酸鹽復合絕熱材料制作在箱體下部與中部配置“雙重保溫夾層結構”實現保溫處理，用以通過提升余熱強化系統清灰、凈化的作用。

4 結語

總而言之，在工業冶煉中做好高爐煤氣處理工作對提升資源利用率，降低高爐煤氣環境污染，提高企業經濟效益，促進企業可持續競爭發展具有重要意義。因此，明確認知袋式除塵技術，并采用科學的方式方法提升袋式除塵器與系統工作質量與效率，是構建環境保護型、資源節約型企業的必然趨勢。

參考文獻

[1]張燕，夏孟婧.陽春新鋼1250m～3高爐煤氣干法除塵流程及輸灰系統運行實踐[J].冶金能源，2016，3503：61-64.

[2]苗永東.高爐煤氣布袋除塵卸灰方式選擇探析[J].科技展望，2015，2502：148.

[3]薛婷婷，王振華，梁珍，沈恒根.“燃煤+煤氣”鍋爐袋式除塵用濾料的試驗研究[J].環境工程，2014，3202：102-106.

[4]我國袋式除塵技術的進步與發展[J].中國環保產業，2014，07：9-12.endprint