高爐煤氣采用凈煤氣脈沖布袋除塵技術應用

趙彬 華北理工大學

引言

某鋼鐵廠一座大型高爐的設計采用了大量新技術新工藝,其中最顯著的進步是在高爐煤氣凈化系統中采用了全干式脈沖布袋除塵技術,它對于提高高爐風溫、減少水資源的消耗和降低電耗具有重大的意義。它改變了這種類型的高爐采用濕法除塵或干式與濕式相結合除塵的現狀,對提高中型高爐的裝備水平具有促進作用，下面作者將對此技術進行淺顯的分析和介紹。

1 高爐煤氣干法除塵工藝

1.1 除塵工藝原理

高爐煤氣經過重力除塵器除塵后,通入干式除塵器本體,經過濾袋的過濾,煤氣中較細塵粒被粘附在濾袋表面形成灰膜。當除塵器工作一段時間后,濾袋吸附的瓦斯灰層厚度增加,其阻力亦增大,此時對濾袋進行清灰。使除塵器又可以恢復正常工作。

1.2 干法濾袋除塵的主要形式

目前,國內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、低壓氮氣脈沖清灰和凈煤氣調壓反吹清灰。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備干法濾袋除塵器的主要形式有：正壓內濾式、正壓外濾式。正壓內濾式的濾袋清灰采用凈煤氣加壓反吹清灰或凈煤氣調壓反吹清灰；正壓外濾式除塵器采用低壓氮氣脈沖清灰,近年又添一項凈煤氣脈沖清灰(正壓外濾式除塵)除塵工藝。

1.3 凈煤氣脈沖清灰除塵工藝

凈煤氣脈沖清灰除塵器(正壓外濾式除塵)。由灰斗、氣流分布裝置、脈沖噴吹裝置、濾袋及骨架、泄爆孔、煤氣加壓機等組成。荒煤氣由除塵器下部進入,粗塵粒被沉降到灰斗,細塵粒隨荒煤氣氣流進入氣流分布裝置后均勻上升到濾袋區,最終被阻擋在濾袋外表面,過濾后的凈煤氣集于頂部導出,進入凈煤氣總管,完成煤氣除塵工藝要求。

1.4 分析、比較

(1)過濾效果好,系統運行穩定,維護量小選用的氟美斯濾袋是具有強度高、耐沖擊、耐撕裂的材料。這種濾料的額定過濾負荷為324m3/ (m2h)。設計過濾負荷可選用50 ～60m3/ (m2h),正壓內濾式濾料的設計過濾負荷30～40m3/ (m2h)。濾速比大濾袋除塵有較大提高,過濾效果好。系統運行穩定,維護量小、操作簡單、系統穩定。

(2)投資少,占地面積小

該工藝與采用凈煤氣加壓反吹清灰或凈煤氣調壓反吹清灰相比,可減少除塵器的數量,減少羅茨鼓風機、200m3儲罐等設備。由于設備減少、金屬構件及土建等相應減少,可降低工程投資。

(3)今后的技改十分便利

目前,采用的煤氣脈沖清灰除塵工藝是以凈煤氣為氣源,當西區有了氮氣時,可直接將氮氣管接至煤氣壓縮機后的儲罐,停止壓縮機工作,其他系統無需改動,便可實現低壓氮氣脈沖清灰除塵工藝。同時,煤氣脈沖清灰除塵工藝和低壓氮氣脈沖清灰除塵工藝可以并存,根據氣源情況隨時進行切換。而煤氣加壓反吹除塵工藝要改造為低壓氮氣脈沖清灰除塵工藝,原系統的絕大部分設備都需改造或更換,這種改造基本上是不可能實現的。

2 工藝控制

2.1 清灰

當除塵器工作一段時間后,濾袋外側的瓦斯灰層厚度增加,其阻力亦增大,此時應對濾袋進行清灰。脈沖清灰過程中,每臺除塵器上都設置了脈沖閥控制器,以凈煤氣為清灰動力,由PLC發出程控信號,依次觸發各脈沖閥,在瞬間釋放凈煤氣。由于動能與勢能的共同作用,由脈沖閥瞬間噴吹的凈煤氣,使相應等待清灰的一組濾袋突然膨脹和振動,抖落積附在濾袋外側的瓦斯灰塵,以恢復濾袋的除塵功能,使除塵器自始至終保持良好的工作狀態。脈沖清灰在工藝中可以按壓差清灰和定時清灰設定。壓差清灰的壓差按ΔP≥5kPa設定；定時清灰按2h設定。脈沖清灰在工藝設計中全過程微機控制,并設有模擬顯示。

2.2 卸灰

當中間灰倉的下部氣動卸灰球閥打開時,對應的中間灰倉上部的氣動卸灰球閥和該中間灰倉的倉壁振動器必須處于關閉狀態,反之亦然。即中間灰倉上部的氣動卸灰球閥打開時,對應的中間灰倉下部的氣動卸灰球閥和該高位灰倉的倉壁振動器必須處于關閉狀態。啟動埋刮板輸灰機,由斗式提升機將灰送至高位灰倉,加濕機打開,由汽車將灰運至燒結區。

2.3 煤氣溫度的控制與報警

由于荒煤氣進入除塵器的溫度低于80℃時,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塊,使濾袋失效；而進入除塵器的煤氣溫度高于250℃時,會造成濾袋使用壽命降低或燒壞濾袋。因此,控制荒煤氣進入除塵器的溫度應在100～250℃之間,由于該項目未設計荒煤氣冷卻、加熱裝置。當進入除塵器的荒煤氣溫度超出100～250℃范圍時,在控制室報警,并由計算機自動控制打開放散閥放散,確保濾袋安全。

2.4 煤氣檢漏

布袋除塵系統設有含塵自動檢測裝置,該設備由檢測探頭、信號處理裝置及信號傳輸三部分組成,安裝在凈煤氣總管及每個布袋箱體凈煤氣出口處。當被檢測煤氣粉塵的濃度達到所要求的上限時,儀表即刻報警,提醒工作人員進行合理操作,保證設備安全可靠運行。該檢測設備與設在各布袋箱體凈煤氣出口管上的人工取樣管配合使用,可在一定程度上提高工作效率。

2.5 高爐爐頂壓力調節

高爐爐頂壓力由調壓閥組的DN800、DN700及DN350電動蝶閥對高爐爐頂壓力進行自動調節。調壓閥組前壓力30～90kPa,閥后壓力15kPa。

3 效益分析

3.1 節能

采用干法除塵工藝凈煤氣溫度較濕法除塵提高了100℃,可使熱風溫度提高50～70℃,節焦約8kg/t,還可使高爐增產,兩座高爐年效益500萬元以上,尤其在目前焦炭市場如此嚴峻的條件下具有更重要意義。

3.2 節水

濕法除塵每噸鐵耗新水0.2m3,每天400m3,干法除塵工藝只在輸灰加濕過程用水,每天4～6m3,對水資源的節約非常顯著。

3.3 節電

濕法除塵用電主要為連續運轉的各種循環水泵和輔助設備,水泵功率較大。干法除塵主要是輸灰設備間斷運行耗電少,較濕法除塵節電90%，每年能為企業節約能源價值300萬元。

3.4 環保

由于干法除塵沒有如洗滌塔、沉淀池等設施,杜絕了大量污水、污泥的產生,每年可向大氣少排放10t粉塵。環保效果十分明顯。

4 結束語

目前，我國的高爐煤氣干法除塵工藝,在實踐中不斷開發,日臻完善,尤其是脈沖清灰除塵(正壓外濾式除塵)工藝,廣泛應用。由于現實中缺乏氮氣資源,采用凈煤氣脈沖清灰除塵工藝,更具有可操作性。該工藝不但具有過濾效果好、系統運行穩定、維護量小、操作簡單、投資少、占地面積少、安全有保障等優點。而且,對提高煤氣利用率和高爐熱風溫度都將發揮巨大作用。