全干法布袋除塵技術(shù)凈化高爐煤氣

梁 鵬

（河鋼唐鋼，河北 唐山 063000）

全干法布袋除塵技術(shù)是高爐煤氣生產(chǎn)過(guò)程中重要的除塵措施。隨著鋼鐵冶金企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，環(huán)保除塵技術(shù)也在不斷完善更新，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中仍存在很多難以解決的問(wèn)題，需要不斷完善，因此在很多鋼鐵專業(yè)技術(shù)人員共同努力下，各大型鋼鐵冶金企業(yè)不斷探索全干法布袋除塵技術(shù)，提升最終高爐煤氣生產(chǎn)質(zhì)量。

1 當(dāng)前高爐煤氣全干法除塵技術(shù)現(xiàn)狀

高爐煤氣全干法除塵技術(shù)是目前大多數(shù)鋼鐵企業(yè)重點(diǎn)推進(jìn)項(xiàng)目。該技術(shù)的實(shí)施，可以大幅節(jié)約高爐生產(chǎn)的用水消耗量，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)也為鋼鐵企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。高爐煤氣全干法除塵技術(shù)是一項(xiàng)多重效益合一的高效節(jié)能新型環(huán)保項(xiàng)目，屬于高爐煤氣凈化領(lǐng)域的一次革命性技術(shù)創(chuàng)新。尤其隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保要求不斷嚴(yán)格，對(duì)鋼鐵企業(yè)環(huán)保數(shù)據(jù)指標(biāo)監(jiān)控日益嚴(yán)峻的形勢(shì)下，高爐煤氣全干法出身技術(shù)正在為大多數(shù)鋼鐵企業(yè)逐步實(shí)施，并且發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

圖1 煤氣除塵系統(tǒng)的工藝流程

根據(jù)以上的系統(tǒng)流程，高爐煤氣干袋除塵系統(tǒng)分為五個(gè)部分：煤氣安全控制系統(tǒng)，排灰控制系統(tǒng)和輸灰控制系統(tǒng)，抑塵半純氣管道控制系統(tǒng)。

2 高爐煤氣袋式除塵器的除塵機(jī)理

高爐煤氣是煉鐵工藝生產(chǎn)中高附加值熱源的冶煉副產(chǎn)品，高爐煤氣的主要成分為一氧化碳，同時(shí)伴有大量的粉塵，煙氣量較大，屬于高溫性氣體。在高爐煤氣的生產(chǎn)過(guò)程中，隨著整個(gè)工藝的變化，壓力不斷波動(dòng)，且高爐煤氣中的粉塵顆粒半徑范圍大屬于粘性粉塵。利用布袋除塵器對(duì)高爐煤氣進(jìn)行凈化處理是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)，過(guò)程往往需要多個(gè)效應(yīng)，共同作用。在高爐煤氣除塵工藝過(guò)程中，可利用濾材料捕獲灰塵顆粒。其中，過(guò)濾介質(zhì)對(duì)灰塵顆粒的捕獲包括多種影響，例如慣性碰撞，屏蔽，擴(kuò)散，靜電和重力沉降。當(dāng)包含大量灰塵的高爐氣體通過(guò)干凈的過(guò)濾材料時(shí)，半徑大于濾布的灰塵顆粒將因重力而慣性地碰撞或沉淀在過(guò)濾材料的表面上，碰撞后小于濾布半徑的小顆粒被濾布的各種纖維保留在濾布的表面上。其中更小的細(xì)微顆粒，隨著布朗運(yùn)動(dòng)的作用，會(huì)通過(guò)整個(gè)率不隨氣流一起溢出，進(jìn)入高爐煤氣管網(wǎng)中。

隨著通過(guò)過(guò)濾材料收集的灰塵量的不斷增加，高爐煤氣中的大部分灰塵顆粒被過(guò)濾材料吸收，而另一部分附著在過(guò)濾材料的表面上。結(jié)果，在編織孔和過(guò)濾袋的表面上形成了灰塵層（灰塵層）。所形成的灰膜再次變成過(guò)濾膜，因此隨后的高爐氣體的連續(xù)流動(dòng)可提供通過(guò)袋和過(guò)濾膜厚度的更好的清潔效果。隨著高爐煤氣灰糞的不斷增加，灰膜厚度也隨之增加。進(jìn)而在高爐煤氣過(guò)濾過(guò)程中產(chǎn)生一定的阻力，所以要定期進(jìn)行清灰處理，去除大部分高爐煤氣過(guò)濾出來(lái)的規(guī)模，從而減小阻力，不影響高爐煤氣的正常過(guò)濾效果。在整個(gè)高爐煤氣凈化生產(chǎn)的過(guò)程中，規(guī)模作用比濾料更為重要。可以大幅提高整個(gè)煤氣灰塵的過(guò)濾效果。濾布在過(guò)濾過(guò)程中主要起支撐粉灰塵作用，所以在清灰的過(guò)程中，應(yīng)盡量保留部分粉灰層。

單一纖維濾料在對(duì)高爐煤氣進(jìn)行過(guò)濾的過(guò)程中，會(huì)影響除塵效率和除塵效率和除塵效果。所以在高爐煤氣除塵工藝過(guò)程中，要綜合考慮過(guò)濾風(fēng)速，粉塵量及煙氣特性等，同時(shí)要考慮到規(guī)模對(duì)除塵的作用。在整個(gè)清灰過(guò)程中，清灰強(qiáng)度對(duì)除塵效果有很大的影響。

3 高爐布袋除塵技術(shù)生產(chǎn)實(shí)踐

3.1 全干法布袋除塵設(shè)計(jì)參數(shù)

完全干燥的袋式集塵技術(shù)是高爐煤氣凈化中非常重要的環(huán)節(jié)，也是煤氣輸送的重要手段。主要包括用于清洗高爐的設(shè)備，用于釋放高爐煤氣的設(shè)備和裝置。唐鋼南區(qū)高爐煤氣凈化裝置參數(shù)設(shè)定如下：高爐有效容積為3200m3，高爐煤氣發(fā)生量56萬(wàn)Nm3/h；爐頂壓力0.210～0.230MPa；爐頂溫度150℃～250℃。正常情況下，凈化后的煤氣至TRT發(fā)電機(jī)組透平入口的壓力為0.19～0.225MPa，入口煤氣含塵量要求小于15mg/m3。

煤氣在輸送管道內(nèi)的流動(dòng)速度合理范圍，主要由煤氣流量、煤氣壓力、輸送管道直徑等決定。按照規(guī)范要求，煤氣管道內(nèi)的氣體流速應(yīng)小于20m/s，通常高爐煤氣管內(nèi)流速取值如表1所示。

表1 高爐煤氣管內(nèi)流速取值

3.2 高爐煤氣凈化設(shè)施

整個(gè)唐鋼煉鐵南區(qū)高爐分東西兩個(gè)出鐵廠，其中干式布袋除塵器，共有24個(gè)布袋箱體和兩個(gè)大灰倉(cāng)。在生產(chǎn)過(guò)程中，東西出鐵廠交替出鐵。結(jié)合脈沖氮?dú)膺M(jìn)行反吹，在密閉容器內(nèi)進(jìn)行氣體輸灰。

（1）工藝流程。高爐煤氣經(jīng)重力除塵器對(duì)整個(gè)煤氣中的粗顆粒含塵進(jìn)行處理，然后進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行干法除塵，完成精除塵過(guò)程，凈化后的高爐煤氣，經(jīng)過(guò)TRT發(fā)電機(jī)組進(jìn)行能源發(fā)電，不發(fā)電的高爐煤氣可以經(jīng)過(guò)調(diào)壓閥組進(jìn)行穩(wěn)壓處理送入管網(wǎng)。回收的高爐煤氣一般都配備煤氣柜進(jìn)行存儲(chǔ)，以供各生產(chǎn)軋鋼用戶使用。

（2）工藝操作。全干法高爐煤氣除塵裝置，過(guò)濾的布袋都采用外濾式布袋內(nèi)襯有龍形骨架，防止整個(gè)布袋在生產(chǎn)過(guò)程中被氣流壓扁，在過(guò)濾器布袋上方設(shè)置相應(yīng)的噴吹管。在高爐生產(chǎn)過(guò)程中，高爐煤氣經(jīng)過(guò)布袋進(jìn)行過(guò)濾，在官方網(wǎng)站上，入口閥和出口方法均打開(kāi)。隨著氣體流過(guò)，灰塵在布袋的外壁上的積累逐漸增加，并且布袋的過(guò)濾阻力也增加。當(dāng)濾箱濾袋的電阻增加到一定值時(shí)，系統(tǒng)中的電磁脈沖閥被觸發(fā)，濾箱布袋上方的注入管進(jìn)行周期性的動(dòng)態(tài)氮?dú)夥礇_洗，將沉積在布袋表面的灰塵吹落所有灰塵，在重力作用下掉入到下部灰斗當(dāng)中。通過(guò)吹掃整個(gè)集塵和高爐煤氣清潔設(shè)備，可以關(guān)閉盒子中的出口閥。除塵過(guò)程完成后，有必要及時(shí)啟動(dòng)氣動(dòng)除灰系統(tǒng)，以輸送粉塵氣體（可將其純化為高爐煤氣）或氮?dú)猓捎糜趯⑺蟹蹓m供應(yīng)至大型粉塵儲(chǔ)存器），然后使用密閉罐或抽氣裝置，將所有灰塵運(yùn)輸走。

（3）布袋除塵器。布袋除塵器箱體一般為直徑5.2m，上部采用橢圓形狀密封，下部一般都添加錐形灰斗。每個(gè)箱體中裝有布袋，數(shù)量大約為360條。濾袋規(guī)格(直徑×長(zhǎng)度)：Φ130mm×6900mm，每箱濾袋面積為1002.7m2。一個(gè)箱體濾袋數(shù)量為180條，濾袋規(guī)格(直徑×長(zhǎng)度)：Φ130mm×2000mm，每箱濾袋面積為147m2。在每個(gè)布袋除塵器箱體當(dāng)中，共設(shè)有25排布袋，兩側(cè)的脈沖布袋配備一個(gè)電磁閥，帶一根獨(dú)立的噴吹管，從兩側(cè)對(duì)整個(gè)灰層進(jìn)行反出處理。在高爐煤氣生產(chǎn)過(guò)程中，氣體從箱體的下部中間位置進(jìn)入整個(gè)集塵袋，清潔氣體出口位于整個(gè)集塵箱主體的底部，可以達(dá)到最理想的除塵效果，同時(shí)可以延長(zhǎng)整個(gè)布袋的使用壽命，并且簡(jiǎn)化工作平臺(tái)。操作人員帶來(lái)極大的便利。降低了生產(chǎn)成本和布袋的更換頻次，一般在布袋除塵器每個(gè)箱體上方都設(shè)有入孔和爆破閥，以防止生產(chǎn)中出現(xiàn)煤氣爆炸意外事故。

濾袋用P84復(fù)合濾料，其允許工作最高溫度260℃。一般的布袋除塵器過(guò)濾范圍可達(dá)1.2～2.0m/min（為常規(guī)濾袋的2～3倍），這樣的布袋除塵器裝置占地面積小，同時(shí)也可以減少在生產(chǎn)過(guò)程中的檢修頻次延長(zhǎng)布袋的使用壽命，凈化效果更佳。一般經(jīng)過(guò)干法除塵器凈化后的煤氣含塵量大于5mg/m3（一般為2mg/m3）。

（4）反吹設(shè)施。在高爐煤氣凈化生產(chǎn)過(guò)程中，反吹的介質(zhì)一般采用氮?dú)狻Ｔ谶M(jìn)行反推的過(guò)程當(dāng)中，氮?dú)獾膲毫σO(shè)定為0.3～0.4MPa，氮?dú)獾挠谟昧吭诿啃r(shí)的1000m3，在該設(shè)施需要在氮?dú)馀c低壓氮?dú)鈨煞N，其壓力分別為2.2MPa和壓力為0.4MPa，在整個(gè)吹掃裝置的前端，都配備一個(gè)大型的儲(chǔ)氣罐，氮?dú)夤拗睆溅?800mm，儲(chǔ)氣罐全高4.4m，設(shè)計(jì)壓力分別為2.5MPa和1.2MPa。

（5）卸輸灰系統(tǒng)。為讓高爐煤氣除塵裝置達(dá)到最理想的凈化效果，在整個(gè)除塵系統(tǒng)還配備了系統(tǒng)輸灰系統(tǒng)。工藝流程：除塵器下灰斗→氣動(dòng)卸灰球閥→鐘形卸灰閥→氣動(dòng)卸灰球閥→輸灰管道→大灰倉(cāng)→氣動(dòng)卸灰球閥→電動(dòng)葉輪給料機(jī)→吸引裝置→運(yùn)灰罐車(chē)。在高爐煤氣凈化生產(chǎn)過(guò)程中，通常在袋子吹完后安裝氣動(dòng)排灰裝置。通常會(huì)使用高壓清潔氣體，并且只有在發(fā)生工業(yè)事故時(shí)，才會(huì)使用氮?dú)鈦?lái)輸送灰層。氮?dú)饬髁繛?800 m3/h，壓力為0.5 MPa，將經(jīng)過(guò)集塵技術(shù)處理并帶有完全干燥袋的清潔高爐煤氣送入低壓氣體管道網(wǎng)絡(luò)。移走每個(gè)箱體后，氮?dú)鈱恍怏w，所以在輸灰系統(tǒng)末端凈化后的輸灰煤氣都要經(jīng)過(guò)過(guò)濾后都送至低壓煤氣，加以回收利用。

3.3 高爐煤氣布袋除塵裝置效果驗(yàn)證

（1）除塵效率。煉鐵2000m3干法除塵系統(tǒng)從開(kāi)始調(diào)試運(yùn)行，在高爐正常運(yùn)行期間，干氣粉塵收集系統(tǒng)正常運(yùn)行，并且尚未測(cè)試除塵對(duì)高爐煤氣的影響。 高爐氣體采樣了三次以進(jìn)行測(cè)量，采用全干法除塵技術(shù)處理后的高爐煤氣，粉塵量經(jīng)每次檢驗(yàn)嚴(yán)格控制在8mg/m3左右，除塵效率高達(dá)99.9%，從高爐煤氣的末端生產(chǎn)用戶運(yùn)行效果來(lái)看，煤氣質(zhì)量良好，滿足各生產(chǎn)用戶的運(yùn)行要求。

（2）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及效益。高爐煤氣凈化除塵設(shè)施，伴隨高爐生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，將剩余的高爐煤氣輸送至煤氣管網(wǎng)。由于干法除塵技術(shù)的先進(jìn)性，并沒(méi)有配備相應(yīng)的水系統(tǒng)，洗滌塔和沉淀池等設(shè)施，所以在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中杜絕了對(duì)水資源的消耗，也避免了污泥的產(chǎn)生，減少了相應(yīng)的生產(chǎn)操作崗位和人員配備。相對(duì)過(guò)去施瓦辛獲得經(jīng)濟(jì)效益，每年約700萬(wàn)元。整個(gè)干法除塵裝置共投入1,600萬(wàn)元，按照目前的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，兩年至三年的時(shí)間可以回收整個(gè)全部投資成本。同時(shí)從生產(chǎn)運(yùn)行效果來(lái)看，干法除塵技術(shù)比濕法除塵技術(shù)，煤氣含塵量可減少58mg/m3。高爐每年可少向大氣中排放粉塵10t。

4 建議

高爐煤氣生產(chǎn)過(guò)程中全干法，不但除塵技術(shù)是一項(xiàng)既節(jié)能又環(huán)保的綜合利用項(xiàng)目，隨著全球能源資源的不斷緊張，國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求也不斷嚴(yán)格。國(guó)家三令五申，對(duì)可再生能源要加以充分利用。高爐布袋除塵工藝技術(shù)，不管在小型高爐還是大型高爐，都已獲得了成熟的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，該工藝技術(shù)模式可以提高熱風(fēng)爐風(fēng)溫，節(jié)約用水用電消耗，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本費(fèi)用，同時(shí)可以極大縮小對(duì)環(huán)境的污染，提高了整個(gè)高爐煤氣的TRT，機(jī)組發(fā)電量具有非常可觀的使用價(jià)值。同時(shí)在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中相對(duì)比濕法除塵技術(shù)而言，干法除塵占地面積小，對(duì)水資源的消耗量小，同時(shí)還可以節(jié)約部分熱能，避免了環(huán)境污染，隨著鋼鐵企業(yè)的不斷壯大，干法除塵技術(shù)，在高爐煤氣生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)廣泛推廣。

5 結(jié)束語(yǔ)

由上文可知，全干法布袋除塵技術(shù)涉及到諸多問(wèn)題，在后期的全干法布袋除塵技術(shù)使用中，我們要根據(jù)實(shí)際情況，采用合理的方案，確保高爐煤氣凈化工程的順利展開(kāi)。