國產(chǎn)高效旋風除塵器在安鋼3#高爐上的應用

郭軍偉 韋 歡

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

現(xiàn)代鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中高爐連續(xù)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的煤氣，噸鐵所產(chǎn)煤氣熱量約合200 kg 標煤，利用價值比較高，是鋼鐵企業(yè)最重要的二次能源，對于降低生鐵成本的作用也越來越重要。但是高爐爐頂煤氣中含塵量比較多，必須經(jīng)過凈化處理，使含塵量降到10 mg/m3以下才能有效地利用。高爐煤氣凈化處理通常分兩級處理:一級用重力或旋風除塵器進行粗除塵，除去煤氣中大部分粗顆粒灰塵，二級進行濕法或布袋干法細除塵，除塵后的凈煤氣經(jīng)TRT(或調(diào)壓閥組)后，送往廠區(qū)凈煤氣總管，供下游用戶使用。

1 安鋼3#高爐采用的國產(chǎn)新型旋風除塵器原理和特點

安鋼3#高爐采用的國產(chǎn)新型旋風除塵器是螺旋筒式旋風除塵器，這種工藝設備是吸收國內(nèi)、外先進的技術和經(jīng)驗，針對煤氣除塵系統(tǒng)研發(fā)的新一代大型旋風除塵工藝設備，是重力除塵器的替代設備。這種新型旋風除塵器主要有積壓分配室、旋流筒、旋流室、集灰室等部分組成，主要結構組成如圖1 所示。

1．1 螺旋筒式旋風除塵器的工作原理

圖1 螺旋筒式旋風除塵工藝設備簡圖

螺旋筒式旋風除塵工藝的工作原理:爐頂煤氣氣流經(jīng)下降管由旋風除塵器頂部的導入口進入到積壓分配室內(nèi)，氣流得到積壓緩沖、減速后，分配給各旋流筒，在旋流筒內(nèi)氣流加速，并與旋流室內(nèi)壁形成一定的角度，進入旋流室內(nèi)旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，荒煤氣中的粉灰從氣體中分離，被分離出來的粉塵落到集灰室內(nèi)，經(jīng)卸灰裝置和無塵裝車機，裝到車皮中運出，除塵后的煤氣由導出口導出。

1．2 螺旋筒式旋風除塵器采用的新工藝特點

1)螺旋筒式旋風除塵器與重力除塵器結構對比(如圖2 所示)。重力除塵器外徑尺寸在10 m ～15 m，國產(chǎn)新型旋風除塵器外徑尺寸為5 m ～6 m。

圖2 國產(chǎn)螺旋筒式旋風除塵器與重力除塵器外形對比圖

由圖2 可以看出，國產(chǎn)螺旋筒式旋風除塵器的體積遠小于常用的重力除塵器。

2)螺旋筒式旋風除塵器與國外旋風除塵器的結構對比(如圖3 所示)。螺旋筒式旋風出塵器筒體直徑增加了15%;筒體直段高度增加了28．8%;除塵器直段高度較高，煤氣流在除塵器內(nèi)的停留時間較長，有利于提高除塵效率。

3)新型不定型耐材的使用。除塵設備是用鋼結構制成，如要保證鋼結構的強度、剛度等使用指標，必須保證使用溫度不易過高。由于旋風除塵器的內(nèi)、外的旋流的作用，對除塵器的殼體產(chǎn)生沖刷，使除塵器殼體磨損嚴重，同時具有弱酸性的荒煤氣對殼體產(chǎn)生腐蝕。通常采用的高耐磨性噴涂料密度都在3 g/cm3左右，保溫性能量很差的，耐磨材料通常采用未經(jīng)高溫定型的高鋁子產(chǎn)品，抗酸性很差，在實際應用中基料容易被酸浸濁而脫落。在煉鐵工藝中的TRT 發(fā)電機在荒煤氣溫度差過大的情況下易產(chǎn)生結露現(xiàn)象，對旋風除塵器的使用壽命影響較大。螺旋筒式除塵器的磨損部位(旋流室內(nèi)壁、旋流板)噴涂相應的耐磨、保溫、耐酸新型不定型噴涂料。耐磨噴涂料實際密度在2 g/cm3左右，保溫性能較好，耐磨噴涂料耐磨損失≤3 cm3。這種新型噴涂料采用專用鉚固件設計，施工比較方便，抗熱脹冷縮時產(chǎn)生內(nèi)應力比較好，可以補償噴涂料的形變。

4)旋流室核心設備的優(yōu)化。旋風除塵器內(nèi)部旋流室內(nèi)部的結構是決定除塵效率的核心設備，國產(chǎn)螺旋筒式旋風除塵器在旋流室的旋流板進行了較大程度的優(yōu)化(如圖4 所示)。旋流板結構的參數(shù)優(yōu)化見表1。

圖3 國產(chǎn)螺旋筒式旋風除塵器(左側)與國外旋風除塵器(右側)結構對比圖

圖4 國產(chǎn)螺旋筒式旋風除塵器與國外旋風除塵器旋流板對比圖

表1 國產(chǎn)螺旋筒式旋風除塵器與國外旋風除塵器旋流板結構參數(shù)對比

從圖4 可以看出，國產(chǎn)旋流筒式旋風除塵器的旋流通道較長，有利于氣流的提速及粉塵的分離，旋流通道角度較小，使氣流切向速度較大，增加氣流在除塵器內(nèi)的離心作用，有利于提高除塵效率。

2 國產(chǎn)新型旋風除塵器的應用效果對比

2．1 螺旋筒式旋風除塵器CAE 模擬流場測試

用CAE 軟件對國產(chǎn)新型旋風除塵器內(nèi)部流程進行模擬測試如圖5 所示。

經(jīng)過測定，國產(chǎn)新型旋風除塵器旋流內(nèi)和旋流板下方煤氣的流速與國外旋風除塵器對比的數(shù)據(jù)見表2。國產(chǎn)新型旋風除塵器旋流室內(nèi)最大煤氣流速較低，對設備磨損相對減小。

圖5 國產(chǎn)新型旋風除塵器CAE 模擬流場

表2 國產(chǎn)螺旋筒式旋風除塵器與國外旋風除塵器煤氣流速數(shù)據(jù)對比

2．2 應用效果

自國產(chǎn)新型高效螺旋筒式旋風除塵器2013年引入到安鋼3#高爐以來到2014年3月的應用效果見表3。

表3 國產(chǎn)新型旋風除塵器在安鋼3#高爐的除塵效率

從表3 可以看出，國產(chǎn)新型旋風除塵器的一次灰量自投產(chǎn)以來逐漸增加，二次灰量較穩(wěn)定，除塵效率平均在85%左右，最高可達87．18%，效率顯著，而國外旋風除塵器在大型高爐上的除塵效率平均在75%左右，較安鋼使用的除塵效率低10%。

2．3 效率對比

高爐煤氣系統(tǒng)一次凈化裝置除塵效率效果對比見表4。

表4 國內(nèi)外高爐使用的一次除塵設備效果對比

根據(jù)上表可以看出，在3#高爐上采用新型螺旋筒式旋風除塵器，一次除塵的除塵效率平均在85%左右，高出重力除塵20%左右(重力除塵的效率基本在60%左右)，與國外旋風除塵器相比較除塵效率要高10%左右。

3 結束語

將國產(chǎn)螺旋筒式旋風除塵技術引入到特大型高爐上應用，是安鋼在全國首次做出的大膽嘗試，在實際生產(chǎn)中，取得了良好的效果。該新型旋風除塵器除塵效率達85%左右，大大提升了高爐煤氣除塵效率，延長布袋除塵器使用壽命，提升了煤氣凈化系統(tǒng)效率，半凈煤氣中含塵量減少，布袋反復吹振次數(shù)減少40% ～60%，節(jié)省能源40%左右，二次布袋使用壽命提供30% ～60%，設備檢修量減少50%左右。一次煤氣含塵量＜10 mg/m3，經(jīng)過二次布袋除塵器后，凈煤氣含塵量基本在2 mg/m3以下，遠遠低于設計標準5 mg/m3。

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