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高爐煤氣干法布袋除塵技術在大型高爐上的應用

高爐煤氣干法布袋除塵技術在大型高爐上的應用

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1  前言

高爐煤氣凈化分為濕法除塵和干法除塵兩類,目前我國500m3級及以下高爐的煤氣凈化基本上全部采用干式布袋除塵,而1000m3級及以上高爐的煤氣凈化采用干法布袋除塵技術的較少。

根據國家的能源與環保政策,干法布袋除塵代替濕法除塵將是一大趨勢。干法除塵具有不用水、無污染、能耗小、運行費低的優點,屬于環保節能項目,位于國家鋼鐵行業當前首要推廣的“三干一電”(高爐煤氣干法除塵、轉爐煤氣干法除塵、干熄焦和高爐煤氣余壓發電)之首。

干法布袋除塵與濕法除塵相比有以下優點:

1) 節水,干法除塵基本不用水,而濕法除塵需要大量的冷卻水

2)可提高TRT發電量,由于采用干法除塵后煤氣的溫度較高,煤氣壓力損失少,使得TRT發電量增加,一般多發電30%~50%。

3)降低焦比,由于干法除塵后的煤氣溫度較高,供給熱風爐后,風溫提高50℃以上,可降低焦比。

4)節電,采用干法除塵后,沒有冷卻水,也就不需要污水處理系統,可降低電耗。

5)環保,由于不需要污水處理系統,可減少污染。

我公司從在上世紀八十年代初在冶金系統率先開發成功小高爐高爐煤氣干法布袋除塵工藝并得到了普及,從事高爐煤氣干法布袋除塵設計已有近30年,積累了很豐富的經驗,已經掌握了成熟的技術。為了響應國家政策,節能降耗,必須改變傳統的大型高爐采用濕法除塵的觀念。我公司在上世紀九十年代開發了大型高爐煤氣干法布袋除塵加壓反吹工藝,并成功應用于濰坊鋼廠1080m3高爐。在本世紀初開發了大型高爐煤氣干法布袋除塵脈沖反吹氣力輸灰工藝,已成功應用于承鋼、包鋼、唐鋼、寶鋼等企業的大型高爐煤氣凈化,其中唐鋼3200m3高爐是目前國內高爐煤氣凈化采用干法布袋除的最大高爐。我公司從僅對高爐煤氣干法布袋除塵的設計發展為整個項目的成套供貨或項目總承包,并取得了很大的發展。

以下著重介紹大型高爐煤氣干法布袋除塵脈沖反吹氣力輸灰工藝。

2 工藝及技術描述

2.1 工作原理

2.1.1概述

高爐煤氣干法布袋除塵裝置主要由除塵器箱體(凈煤氣室、荒煤氣室、灰斗組成,荒煤氣室、凈煤氣室之間用花板隔離)、脈沖反吹系統、卸輸灰系統、閥門、膨脹節、電氣、儀表及自動化控制系統等組成。

高爐煤氣經重力除塵和旋風除塵后,由荒煤氣主分配到布袋除塵器各箱體中,并進入荒煤氣室,顆粒較大的粉塵由于重力作用自然沉降而進入灰斗,顆粒較小的粉塵隨煤氣上升。經過濾袋時,粉塵被阻留在濾袋的外表面,煤氣得到凈化。凈化后的煤氣進入凈煤氣室,由凈煤氣總輸入煤氣網。

當荒煤氣溫度過高或過低時,系統將自動關閉荒煤氣進氣總蝶閥,同時打開荒煤氣放散閥組,進行荒煤氣放散,荒煤氣放散閥組亦可有效控制高爐爐頂壓力。

隨著過濾過程的不斷進行,濾袋上的粉塵越積越多,過濾阻力不斷增大。當阻力增大(或時間)到一定值時,電磁脈沖閥啟動,進行脈沖噴吹清灰,噴吹氣采用氣,清理的灰塵落入灰斗。當灰斗中的灰塵累積到一定量(由料位計控制或時間控制)時,卸灰球閥、卸料閥自動啟動,灰塵經卸料閥卸入輸灰道,由高壓凈煤氣(故障時用氣)將灰塵輸送至灰倉,由汽車運出廠區。

2.1.2結構特點

1)高爐煤氣干法布袋除塵裝置是由數除塵器箱體并聯組合而成,并由過濾、清灰、粉塵輸送、自動控制組成的一個系統。

2)濾袋采用耐高溫、高負荷、高強度的特種濾袋,使用壽命長。

3)采用外濾過濾形式,濾袋從箱體上部更換,換袋方便。

4)采用脈沖噴吹清灰技術,清灰能力強,除塵效率高,能耗少,鋼耗小,占地面積小,運行穩定可靠,運行成本低,經濟效益好。

5)采用氣體輸送技術,輸灰效果好,成本低,且不產生二次污染。

2.2 工藝流程

2.2.1高爐煤氣干法布袋除塵裝置的工藝流程見附圖。

2.2.2工藝流程簡述

高爐煤氣干法布袋除塵裝置是利用濾料來捕獲煤氣中的粉塵的。濾料捕獲粒子的能力決定除塵器的效率。因此,整個除塵器的工藝過程可簡述為通過清灰,控制除塵器的阻力,使濾料具有最大捕捉粒子的能力,同時除塵器具有一定的通流能力,即不斷地對除塵器進行周期性的清灰,控制除塵器的阻力,防止阻力過大,影響工藝進行。

通過濾袋過濾,凈化煤氣;通過脈沖反吹清灰,清除濾袋上的灰塵,控制濾袋過濾阻力,使濾料具有最大捕捉粒子的能力,又具有一定的通流能力;通過卸輸灰系統,將清除下來的灰塵運到除塵裝置外。如此周而復始,使除塵器正常工作下去。

在布袋除塵器出口煤氣道上裝有煤氣含塵量分析儀,可在線連續檢測凈煤氣含塵量,及時發現破損布袋的箱體。

荒煤氣的灰塵含量為10g/m3,經布袋除塵后,煤氣的含塵量≤8mg/m3,即可以滿足用戶對煤氣含塵量的要求。

布袋進口煤氣溫度要求在120~260℃之間,短時間320℃。

布袋除塵凈化系統工藝操作如下:

濾袋過濾方式采用外濾式,濾袋內襯有籠形骨架,以防被氣流壓扁,濾袋口上方相應設置噴吹。在過濾狀態時,荒煤氣進口氣動蝶閥及凈煤氣出口氣動蝶閥均打開,隨煤氣氣流的流過,布袋外壁上積灰逐漸增多,布置在各箱體布袋上方的噴吹實施周期性的動態脈沖氣反吹,將沉積在濾袋外表面的灰膜吹落,使其落入下部灰斗中。在某一箱體進行反吹時,也可以將這一箱體出口蝶閥關閉,進行離線清灰。

反吹方式采用脈沖氣反吹,可在線反吹,也可離線反吹,可連續周期性進行反吹,也可實現定時或定壓差的間歇反吹操作制度,清除布袋外壁的積灰。另外,如果氣系統出現事故,也可采用放散荒煤氣反吹,清除布袋外壁的積灰。

清灰后根據灰位情況及時啟動氣動卸輸灰系統。卸輸灰系統采用氣動輸灰,輸灰介質采用凈高爐煤氣或氣。

3 主要應用技術

3.1 大直徑箱體的應用

傳統應用在小型高爐上的高爐煤氣布袋除塵的箱體的直徑一般在φ2.6m~φ3.2m之間,個別高爐的箱體的直徑做到φ4.0m,在大高爐煤氣布袋除塵的箱體我們基本上采用φ5.2m直徑的箱體,在唐鋼3200m3高爐上我們采用了φ6.0m直徑的箱體。大直徑箱體的應用具有減少投資、節省占地、簡化操作等優點,但也帶來如下問題:

1)箱體直徑加大后,單排布袋數量增多,脈沖閥的能力難以進行有效的反吹清灰。

2)箱體直徑加大后,使箱體內的氣流均勻分布更難。

3)箱體直徑加大后,使灰斗排灰的難度加大。

針對以上問題我們采取了以下技術措施

1)箱體設雙氣包,從兩側對布袋進行反吹清灰。

2)箱體出口設在上部橢圓封頭的中央,箱體進口上部設有氣流分配板。

3)箱體下部灰斗設計加大排灰角度,加強保溫伴熱,同時還設有氣炮和艙壁震動器。

3.2 氣力輸灰技術的應用

傳統應用在小型高爐上的高爐煤氣布袋除塵的輸灰系統均采用螺旋輸送機或埋刮板機等設施進行輸灰,在大高爐煤氣布袋除塵的設計中我們采用氣力輸灰技術,與傳統的機械輸灰相比具有以下優點:

1)設備數量大幅度減少,使輸灰系統的投資降低。

2)與傳統的機械輸灰相比,氣力輸灰使整個除塵設施降低3m左右,減少了投資。

3)輸灰的整個過程均在密閉的條件下運行,減小了二次揚塵,減少的環境污染。

3.3 荒煤氣放散閥組的設置

在荒煤氣總上設有放散塔及荒煤氣放散調壓閥組,當荒煤氣溫度過高或過低時,關閉除塵設施進口閥,將荒煤氣從放散塔放散,由于設有調壓閥組,放散時可有效控制高爐爐頂壓力,使高爐可以維持正常生產。

3.4 旋風除塵器的設置

在高爐煤氣布袋除塵設施前設有旋風除塵器,荒煤氣中~50%大粒度的灰從旋風除塵器中分離出來,設置旋風除塵器的優點是使除塵設施的灰量減少,粒度變細,可以減少輸灰系統的閥門、輸灰道的磨損,延長其使用壽命,同時也可適當降低凈煤氣中的含塵量。缺點是增設旋風除塵器使布袋除塵設施的灰密度變小,增加了箱體灰斗的排灰難度,同時易造成灰中輕金屬(如金屬鋅等)的富集,嚴重時有可能造成灰自燃,給汽車運灰造成很大的困難,另外還會使荒煤氣的溫降加大。

3.5 濾料的合理選擇

我們在設計中選用P84復合濾料,其主要技術性能如下:

1)克重:800g/m2;

2)厚度:1.8~2.0mm;

3)耐溫:260℃,短時間300℃;

4)過濾風速:1.0~1.2m/min;

另外,由于大灰倉中經常出現低溫,因此在大灰倉中使用的濾料進行了PTFE覆膜后處理。

4 結論

通過大直徑箱體的應用、氣脈沖技術的應用以及對濾料的合理選擇,高爐煤氣干式布袋除塵已成功地推廣應用到大中型高爐上,近幾年,我公司對包鋼6座高爐進行了改造,煤氣凈化系統均采用干式布袋除塵的全干法工藝,另外我公司還在承鋼1450m3高爐、唐鋼3200m3高爐、寶鋼2500m3高爐、濰坊1080m3高爐、長鋼1260m3高爐、中宇1080m3高爐等等一些大中型高爐的煤氣也均采用布袋除塵工藝進行凈化。

包鋼煤氣干式布袋除塵均已投產并運行正常,我公司在設計中采用了旋風除塵,延長了布袋除塵中設備及材料的使用壽命,同時對高爐煤氣灰進行粒度分級,分別加以利用,還應用氣力輸灰和荒煤氣放散閥組等技術,有效地保證了高爐的正常生產,并保護了環境。布袋除塵投產后包鋼高爐原濁環水系統已停止運行,節約濁環水用量5000m3/h以上,并且高爐煤氣余壓發電設施發電量提高40%,每年多發電1.8×108kW·h,據包鋼初步統計濕該干后每座高爐每年可產生3000~4000萬元的經濟效益,預計2~3年即可收回全部工程投資。

高爐煤氣干法布袋除塵代替濕法除塵將是一大趨勢,位于國家鋼鐵行業當前首要推廣的“三干一電”之首。符合國家的能源與環保政策,提高了高爐煤氣余壓發電設施發電量,減少了環境污染,降低了高爐的工序能耗,具有非常好的經濟效益和社會效益。因此高爐煤氣布袋除塵工藝具有非常廣闊的發展前景。

 
    

發布時間:2009/9/22 11:43:48
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