高炉煤气采用净煤气脉冲布袋除尘技术应用

赵彬 华北理工大学

引言

某钢铁厂一座大型高炉的设计采用了大量新技术新工艺,其中最显著的进步是在高炉煤气净化系统中采用了全干式脉冲布袋除尘技术,它对于提高高炉风温、减少水资源的消耗和降低电耗具有重大的意义。它改变了这种类型的高炉采用湿法除尘或干式与湿式相结合除尘的现状,对提高中型高炉的装备水平具有促进作用，下面作者将对此技术进行浅显的分析和介绍。

1 高炉煤气干法除尘工艺

1.1 除尘工艺原理

高炉煤气经过重力除尘器除尘后,通入干式除尘器本体,经过滤袋的过滤,煤气中较细尘粒被粘附在滤袋表面形成灰膜。当除尘器工作一段时间后,滤袋吸附的瓦斯灰层厚度增加,其阻力亦增大,此时对滤袋进行清灰。使除尘器又可以恢复正常工作。

1.2 干法滤袋除尘的主要形式

目前,国内高炉煤气干法滤袋除尘工艺中对滤袋清灰的方法有：净煤气加压反吹清灰、低压氮气脉冲清灰和净煤气调压反吹清灰。由于滤袋清灰的方法各异,高炉煤气干法滤袋除尘工艺的主要设备干法滤袋除尘器的主要形式有：正压内滤式、正压外滤式。正压内滤式的滤袋清灰采用净煤气加压反吹清灰或净煤气调压反吹清灰；正压外滤式除尘器采用低压氮气脉冲清灰,近年又添一项净煤气脉冲清灰(正压外滤式除尘)除尘工艺。

1.3 净煤气脉冲清灰除尘工艺

净煤气脉冲清灰除尘器(正压外滤式除尘)。由灰斗、气流分布装置、脉冲喷吹装置、滤袋及骨架、泄爆孔、煤气加压机等组成。荒煤气由除尘器下部进入,粗尘粒被沉降到灰斗,细尘粒随荒煤气气流进入气流分布装置后均匀上升到滤袋区,最终被阻挡在滤袋外表面,过滤后的净煤气集于顶部导出,进入净煤气总管,完成煤气除尘工艺要求。

1.4 分析、比较

(1)过滤效果好,系统运行稳定,维护量小选用的氟美斯滤袋是具有强度高、耐冲击、耐撕裂的材料。这种滤料的额定过滤负荷为324m3/ (m2h)。设计过滤负荷可选用50 ～60m3/ (m2h),正压内滤式滤料的设计过滤负荷30～40m3/ (m2h)。滤速比大滤袋除尘有较大提高,过滤效果好。系统运行稳定,维护量小、操作简单、系统稳定。

(2)投资少,占地面积小

该工艺与采用净煤气加压反吹清灰或净煤气调压反吹清灰相比,可减少除尘器的数量,减少罗茨鼓风机、200m3储罐等设备。由于设备减少、金属构件及土建等相应减少,可降低工程投资。

(3)今后的技改十分便利

目前,采用的煤气脉冲清灰除尘工艺是以净煤气为气源,当西区有了氮气时,可直接将氮气管接至煤气压缩机后的储罐,停止压缩机工作,其他系统无需改动,便可实现低压氮气脉冲清灰除尘工艺。同时,煤气脉冲清灰除尘工艺和低压氮气脉冲清灰除尘工艺可以并存,根据气源情况随时进行切换。而煤气加压反吹除尘工艺要改造为低压氮气脉冲清灰除尘工艺,原系统的绝大部分设备都需改造或更换,这种改造基本上是不可能实现的。

2 工艺控制

2.1 清灰

当除尘器工作一段时间后,滤袋外侧的瓦斯灰层厚度增加,其阻力亦增大,此时应对滤袋进行清灰。脉冲清灰过程中,每台除尘器上都设置了脉冲阀控制器,以净煤气为清灰动力,由PLC发出程控信号,依次触发各脉冲阀,在瞬间释放净煤气。由于动能与势能的共同作用,由脉冲阀瞬间喷吹的净煤气,使相应等待清灰的一组滤袋突然膨胀和振动,抖落积附在滤袋外侧的瓦斯灰尘,以恢复滤袋的除尘功能,使除尘器自始至终保持良好的工作状态。脉冲清灰在工艺中可以按压差清灰和定时清灰设定。压差清灰的压差按ΔP≥5kPa设定；定时清灰按2h设定。脉冲清灰在工艺设计中全过程微机控制,并设有模拟显示。

2.2 卸灰

当中间灰仓的下部气动卸灰球阀打开时,对应的中间灰仓上部的气动卸灰球阀和该中间灰仓的仓壁振动器必须处于关闭状态,反之亦然。即中间灰仓上部的气动卸灰球阀打开时,对应的中间灰仓下部的气动卸灰球阀和该高位灰仓的仓壁振动器必须处于关闭状态。启动埋刮板输灰机,由斗式提升机将灰送至高位灰仓,加湿机打开,由汽车将灰运至烧结区。

2.3 煤气温度的控制与报警

由于荒煤气进入除尘器的温度低于80℃时,容易造成煤气中瓦斯灰粘在滤袋表面,形成一层不透气且不易清除的结块,使滤袋失效；而进入除尘器的煤气温度高于250℃时,会造成滤袋使用寿命降低或烧坏滤袋。因此,控制荒煤气进入除尘器的温度应在100～250℃之间,由于该项目未设计荒煤气冷却、加热装置。当进入除尘器的荒煤气温度超出100～250℃范围时,在控制室报警,并由计算机自动控制打开放散阀放散,确保滤袋安全。

2.4 煤气检漏

布袋除尘系统设有含尘自动检测装置,该设备由检测探头、信号处理装置及信号传输三部分组成,安装在净煤气总管及每个布袋箱体净煤气出口处。当被检测煤气粉尘的浓度达到所要求的上限时,仪表即刻报警,提醒工作人员进行合理操作,保证设备安全可靠运行。该检测设备与设在各布袋箱体净煤气出口管上的人工取样管配合使用,可在一定程度上提高工作效率。

2.5 高炉炉顶压力调节

高炉炉顶压力由调压阀组的DN800、DN700及DN350电动蝶阀对高炉炉顶压力进行自动调节。调压阀组前压力30～90kPa,阀后压力15kPa。

3 效益分析

3.1 节能

采用干法除尘工艺净煤气温度较湿法除尘提高了100℃,可使热风温度提高50～70℃,节焦约8kg/t,还可使高炉增产,两座高炉年效益500万元以上,尤其在目前焦炭市场如此严峻的条件下具有更重要意义。

3.2 节水

湿法除尘每吨铁耗新水0.2m3,每天400m3,干法除尘工艺只在输灰加湿过程用水,每天4～6m3,对水资源的节约非常显著。

3.3 节电

湿法除尘用电主要为连续运转的各种循环水泵和辅助设备,水泵功率较大。干法除尘主要是输灰设备间断运行耗电少,较湿法除尘节电90%，每年能为企业节约能源价值300万元。

3.4 环保

由于干法除尘没有如洗涤塔、沉淀池等设施,杜绝了大量污水、污泥的产生,每年可向大气少排放10t粉尘。环保效果十分明显。

4 结束语

目前，我国的高炉煤气干法除尘工艺,在实践中不断开发,日臻完善,尤其是脉冲清灰除尘(正压外滤式除尘)工艺,广泛应用。由于现实中缺乏氮气资源,采用净煤气脉冲清灰除尘工艺,更具有可操作性。该工艺不但具有过滤效果好、系统运行稳定、维护量小、操作简单、投资少、占地面积少、安全有保障等优点。而且,对提高煤气利用率和高炉热风温度都将发挥巨大作用。