国产高效旋风除尘器在安钢3#高炉上的应用

郭军伟 韦 欢

(安阳钢铁股份有限公司)

0 前言

现代钢铁联合企业中高炉连续生产过程中产生大量的煤气，吨铁所产煤气热量约合200 kg 标煤，利用价值比较高，是钢铁企业最重要的二次能源，对于降低生铁成本的作用也越来越重要。但是高炉炉顶煤气中含尘量比较多，必须经过净化处理，使含尘量降到10 mg/m3以下才能有效地利用。高炉煤气净化处理通常分两级处理:一级用重力或旋风除尘器进行粗除尘，除去煤气中大部分粗颗粒灰尘，二级进行湿法或布袋干法细除尘，除尘后的净煤气经TRT(或调压阀组)后，送往厂区净煤气总管，供下游用户使用。

1 安钢3#高炉采用的国产新型旋风除尘器原理和特点

安钢3#高炉采用的国产新型旋风除尘器是螺旋筒式旋风除尘器，这种工艺设备是吸收国内、外先进的技术和经验，针对煤气除尘系统研发的新一代大型旋风除尘工艺设备，是重力除尘器的替代设备。这种新型旋风除尘器主要有积压分配室、旋流筒、旋流室、集灰室等部分组成，主要结构组成如图1 所示。

1．1 螺旋筒式旋风除尘器的工作原理

图1 螺旋筒式旋风除尘工艺设备简图

螺旋筒式旋风除尘工艺的工作原理:炉顶煤气气流经下降管由旋风除尘器顶部的导入口进入到积压分配室内，气流得到积压缓冲、减速后，分配给各旋流筒，在旋流筒内气流加速，并与旋流室内壁形成一定的角度，进入旋流室内旋转，在离心力的作用下，荒煤气中的粉灰从气体中分离，被分离出来的粉尘落到集灰室内，经卸灰装置和无尘装车机，装到车皮中运出，除尘后的煤气由导出口导出。

1．2 螺旋筒式旋风除尘器采用的新工艺特点

1)螺旋筒式旋风除尘器与重力除尘器结构对比(如图2 所示)。重力除尘器外径尺寸在10 m ～15 m，国产新型旋风除尘器外径尺寸为5 m ～6 m。

图2 国产螺旋筒式旋风除尘器与重力除尘器外形对比图

由图2 可以看出，国产螺旋筒式旋风除尘器的体积远小于常用的重力除尘器。

2)螺旋筒式旋风除尘器与国外旋风除尘器的结构对比(如图3 所示)。螺旋筒式旋风出尘器筒体直径增加了15%;筒体直段高度增加了28．8%;除尘器直段高度较高，煤气流在除尘器内的停留时间较长，有利于提高除尘效率。

3)新型不定型耐材的使用。除尘设备是用钢结构制成，如要保证钢结构的强度、刚度等使用指标，必须保证使用温度不易过高。由于旋风除尘器的内、外的旋流的作用，对除尘器的壳体产生冲刷，使除尘器壳体磨损严重，同时具有弱酸性的荒煤气对壳体产生腐蚀。通常采用的高耐磨性喷涂料密度都在3 g/cm3左右，保温性能量很差的，耐磨材料通常采用未经高温定型的高铝子产品，抗酸性很差，在实际应用中基料容易被酸浸浊而脱落。在炼铁工艺中的TRT 发电机在荒煤气温度差过大的情况下易产生结露现象，对旋风除尘器的使用寿命影响较大。螺旋筒式除尘器的磨损部位(旋流室内壁、旋流板)喷涂相应的耐磨、保温、耐酸新型不定型喷涂料。耐磨喷涂料实际密度在2 g/cm3左右，保温性能较好，耐磨喷涂料耐磨损失≤3 cm3。这种新型喷涂料采用专用铆固件设计，施工比较方便，抗热胀冷缩时产生内应力比较好，可以补偿喷涂料的形变。

4)旋流室核心设备的优化。旋风除尘器内部旋流室内部的结构是决定除尘效率的核心设备，国产螺旋筒式旋风除尘器在旋流室的旋流板进行了较大程度的优化(如图4 所示)。旋流板结构的参数优化见表1。

图3 国产螺旋筒式旋风除尘器(左侧)与国外旋风除尘器(右侧)结构对比图

图4 国产螺旋筒式旋风除尘器与国外旋风除尘器旋流板对比图

表1 国产螺旋筒式旋风除尘器与国外旋风除尘器旋流板结构参数对比

从图4 可以看出，国产旋流筒式旋风除尘器的旋流通道较长，有利于气流的提速及粉尘的分离，旋流通道角度较小，使气流切向速度较大，增加气流在除尘器内的离心作用，有利于提高除尘效率。

2 国产新型旋风除尘器的应用效果对比

2．1 螺旋筒式旋风除尘器CAE 模拟流场测试

用CAE 软件对国产新型旋风除尘器内部流程进行模拟测试如图5 所示。

经过测定，国产新型旋风除尘器旋流内和旋流板下方煤气的流速与国外旋风除尘器对比的数据见表2。国产新型旋风除尘器旋流室内最大煤气流速较低，对设备磨损相对减小。

图5 国产新型旋风除尘器CAE 模拟流场

表2 国产螺旋筒式旋风除尘器与国外旋风除尘器煤气流速数据对比

2．2 应用效果

自国产新型高效螺旋筒式旋风除尘器2013年引入到安钢3#高炉以来到2014年3月的应用效果见表3。

表3 国产新型旋风除尘器在安钢3#高炉的除尘效率

从表3 可以看出，国产新型旋风除尘器的一次灰量自投产以来逐渐增加，二次灰量较稳定，除尘效率平均在85%左右，最高可达87．18%，效率显著，而国外旋风除尘器在大型高炉上的除尘效率平均在75%左右，较安钢使用的除尘效率低10%。

2．3 效率对比

高炉煤气系统一次净化装置除尘效率效果对比见表4。

表4 国内外高炉使用的一次除尘设备效果对比

根据上表可以看出，在3#高炉上采用新型螺旋筒式旋风除尘器，一次除尘的除尘效率平均在85%左右，高出重力除尘20%左右(重力除尘的效率基本在60%左右)，与国外旋风除尘器相比较除尘效率要高10%左右。

3 结束语

将国产螺旋筒式旋风除尘技术引入到特大型高炉上应用，是安钢在全国首次做出的大胆尝试，在实际生产中，取得了良好的效果。该新型旋风除尘器除尘效率达85%左右，大大提升了高炉煤气除尘效率，延长布袋除尘器使用寿命，提升了煤气净化系统效率，半净煤气中含尘量减少，布袋反复吹振次数减少40% ～60%，节省能源40%左右，二次布袋使用寿命提供30% ～60%，设备检修量减少50%左右。一次煤气含尘量＜10 mg/m3，经过二次布袋除尘器后，净煤气含尘量基本在2 mg/m3以下，远远低于设计标准5 mg/m3。

［1］S．N．silva 等．高炉炉缸耐材内衬破损机理［J］．鞍钢技术，2007(4):49 －54．

［2］项钟庸，王筱留．高炉设计:炼铁工艺设计理论与实践［M］．北京:冶金工业出版社，2007:195 －196．

［3］周传典．高炉炼铁生产技术手册［M］．北京:冶金工业出版社，2005:276 －291．

［4］范小钢，黄威钢．高炉轴流旋风除尘器技术及应用［J］． 炼铁，2006，25(5):17 －21．