趙彬 華北理工大學(xué)

引言

某鋼鐵廠一座大型高爐的設(shè)計(jì)采用了大量新技術(shù)新工藝,其中最顯著的進(jìn)步是在高爐煤氣凈化系統(tǒng)中采用了全干式脈沖布袋除塵技術(shù),它對(duì)于提高高爐風(fēng)溫、減少水資源的消耗和降低電耗具有重大的意義。它改變了這種類型的高爐采用濕法除塵或干式與濕式相結(jié)合除塵的現(xiàn)狀,對(duì)提高中型高爐的裝備水平具有促進(jìn)作用，下面作者將對(duì)此技術(shù)進(jìn)行淺顯的分析和介紹。

1 高爐煤氣干法除塵工藝

1.1 除塵工藝原理

高爐煤氣經(jīng)過重力除塵器除塵后,通入干式除塵器本體,經(jīng)過濾袋的過濾,煤氣中較細(xì)塵粒被粘附在濾袋表面形成灰膜。當(dāng)除塵器工作一段時(shí)間后,濾袋吸附的瓦斯灰層厚度增加,其阻力亦增大,此時(shí)對(duì)濾袋進(jìn)行清灰。使除塵器又可以恢復(fù)正常工作。

1.2 干法濾袋除塵的主要形式

目前,國(guó)內(nèi)高爐煤氣干法濾袋除塵工藝中對(duì)濾袋清灰的方法有：凈煤氣加壓反吹清灰、低壓氮?dú)饷}沖清灰和凈煤氣調(diào)壓反吹清灰。由于濾袋清灰的方法各異,高爐煤氣干法濾袋除塵工藝的主要設(shè)備干法濾袋除塵器的主要形式有：正壓內(nèi)濾式、正壓外濾式。正壓內(nèi)濾式的濾袋清灰采用凈煤氣加壓反吹清灰或凈煤氣調(diào)壓反吹清灰；正壓外濾式除塵器采用低壓氮?dú)饷}沖清灰,近年又添一項(xiàng)凈煤氣脈沖清灰(正壓外濾式除塵)除塵工藝。

1.3 凈煤氣脈沖清灰除塵工藝

凈煤氣脈沖清灰除塵器(正壓外濾式除塵)。由灰斗、氣流分布裝置、脈沖噴吹裝置、濾袋及骨架、泄爆孔、煤氣加壓機(jī)等組成?；拿簹庥沙龎m器下部進(jìn)入,粗塵粒被沉降到灰斗,細(xì)塵粒隨荒煤氣氣流進(jìn)入氣流分布裝置后均勻上升到濾袋區(qū),最終被阻擋在濾袋外表面,過濾后的凈煤氣集于頂部導(dǎo)出,進(jìn)入凈煤氣總管,完成煤氣除塵工藝要求。

1.4 分析、比較

(1)過濾效果好,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,維護(hù)量小選用的氟美斯濾袋是具有強(qiáng)度高、耐沖擊、耐撕裂的材料。這種濾料的額定過濾負(fù)荷為324m3/ (m2h)。設(shè)計(jì)過濾負(fù)荷可選用50 ～60m3/ (m2h),正壓內(nèi)濾式濾料的設(shè)計(jì)過濾負(fù)荷30～40m3/ (m2h)。濾速比大濾袋除塵有較大提高,過濾效果好。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,維護(hù)量小、操作簡(jiǎn)單、系統(tǒng)穩(wěn)定。

(2)投資少,占地面積小

該工藝與采用凈煤氣加壓反吹清灰或凈煤氣調(diào)壓反吹清灰相比,可減少除塵器的數(shù)量,減少羅茨鼓風(fēng)機(jī)、200m3儲(chǔ)罐等設(shè)備。由于設(shè)備減少、金屬構(gòu)件及土建等相應(yīng)減少,可降低工程投資。

(3)今后的技改十分便利

目前,采用的煤氣脈沖清灰除塵工藝是以凈煤氣為氣源,當(dāng)西區(qū)有了氮?dú)鈺r(shí),可直接將氮?dú)夤芙又撩簹鈮嚎s機(jī)后的儲(chǔ)罐,停止壓縮機(jī)工作,其他系統(tǒng)無(wú)需改動(dòng),便可實(shí)現(xiàn)低壓氮?dú)饷}沖清灰除塵工藝。同時(shí),煤氣脈沖清灰除塵工藝和低壓氮?dú)饷}沖清灰除塵工藝可以并存,根據(jù)氣源情況隨時(shí)進(jìn)行切換。而煤氣加壓反吹除塵工藝要改造為低壓氮?dú)饷}沖清灰除塵工藝,原系統(tǒng)的絕大部分設(shè)備都需改造或更換,這種改造基本上是不可能實(shí)現(xiàn)的。

2 工藝控制

2.1 清灰

當(dāng)除塵器工作一段時(shí)間后,濾袋外側(cè)的瓦斯灰層厚度增加,其阻力亦增大,此時(shí)應(yīng)對(duì)濾袋進(jìn)行清灰。脈沖清灰過程中,每臺(tái)除塵器上都設(shè)置了脈沖閥控制器,以凈煤氣為清灰動(dòng)力,由PLC發(fā)出程控信號(hào),依次觸發(fā)各脈沖閥,在瞬間釋放凈煤氣。由于動(dòng)能與勢(shì)能的共同作用,由脈沖閥瞬間噴吹的凈煤氣,使相應(yīng)等待清灰的一組濾袋突然膨脹和振動(dòng),抖落積附在濾袋外側(cè)的瓦斯灰塵,以恢復(fù)濾袋的除塵功能,使除塵器自始至終保持良好的工作狀態(tài)。脈沖清灰在工藝中可以按壓差清灰和定時(shí)清灰設(shè)定。壓差清灰的壓差按ΔP≥5kPa設(shè)定；定時(shí)清灰按2h設(shè)定。脈沖清灰在工藝設(shè)計(jì)中全過程微機(jī)控制,并設(shè)有模擬顯示。

2.2 卸灰

當(dāng)中間灰倉(cāng)的下部氣動(dòng)卸灰球閥打開時(shí),對(duì)應(yīng)的中間灰倉(cāng)上部的氣動(dòng)卸灰球閥和該中間灰倉(cāng)的倉(cāng)壁振動(dòng)器必須處于關(guān)閉狀態(tài),反之亦然。即中間灰倉(cāng)上部的氣動(dòng)卸灰球閥打開時(shí),對(duì)應(yīng)的中間灰倉(cāng)下部的氣動(dòng)卸灰球閥和該高位灰倉(cāng)的倉(cāng)壁振動(dòng)器必須處于關(guān)閉狀態(tài)。啟動(dòng)埋刮板輸灰機(jī),由斗式提升機(jī)將灰送至高位灰倉(cāng),加濕機(jī)打開,由汽車將灰運(yùn)至燒結(jié)區(qū)。

2.3 煤氣溫度的控制與報(bào)警

由于荒煤氣進(jìn)入除塵器的溫度低于80℃時(shí),容易造成煤氣中瓦斯灰粘在濾袋表面,形成一層不透氣且不易清除的結(jié)塊,使濾袋失效；而進(jìn)入除塵器的煤氣溫度高于250℃時(shí),會(huì)造成濾袋使用壽命降低或燒壞濾袋。因此,控制荒煤氣進(jìn)入除塵器的溫度應(yīng)在100～250℃之間,由于該項(xiàng)目未設(shè)計(jì)荒煤氣冷卻、加熱裝置。當(dāng)進(jìn)入除塵器的荒煤氣溫度超出100～250℃范圍時(shí),在控制室報(bào)警,并由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制打開放散閥放散,確保濾袋安全。

2.4 煤氣檢漏

布袋除塵系統(tǒng)設(shè)有含塵自動(dòng)檢測(cè)裝置,該設(shè)備由檢測(cè)探頭、信號(hào)處理裝置及信號(hào)傳輸三部分組成,安裝在凈煤氣總管及每個(gè)布袋箱體凈煤氣出口處。當(dāng)被檢測(cè)煤氣粉塵的濃度達(dá)到所要求的上限時(shí),儀表即刻報(bào)警,提醒工作人員進(jìn)行合理操作,保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行。該檢測(cè)設(shè)備與設(shè)在各布袋箱體凈煤氣出口管上的人工取樣管配合使用,可在一定程度上提高工作效率。

2.5 高爐爐頂壓力調(diào)節(jié)

高爐爐頂壓力由調(diào)壓閥組的DN800、DN700及DN350電動(dòng)蝶閥對(duì)高爐爐頂壓力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。調(diào)壓閥組前壓力30～90kPa,閥后壓力15kPa。

3 效益分析

3.1 節(jié)能

采用干法除塵工藝凈煤氣溫度較濕法除塵提高了100℃,可使熱風(fēng)溫度提高50～70℃,節(jié)焦約8kg/t,還可使高爐增產(chǎn),兩座高爐年效益500萬(wàn)元以上,尤其在目前焦炭市場(chǎng)如此嚴(yán)峻的條件下具有更重要意義。

3.2 節(jié)水

濕法除塵每噸鐵耗新水0.2m3,每天400m3,干法除塵工藝只在輸灰加濕過程用水,每天4～6m3,對(duì)水資源的節(jié)約非常顯著。

3.3 節(jié)電

濕法除塵用電主要為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的各種循環(huán)水泵和輔助設(shè)備,水泵功率較大。干法除塵主要是輸灰設(shè)備間斷運(yùn)行耗電少,較濕法除塵節(jié)電90%，每年能為企業(yè)節(jié)約能源價(jià)值300萬(wàn)元。

3.4 環(huán)保

由于干法除塵沒有如洗滌塔、沉淀池等設(shè)施,杜絕了大量污水、污泥的產(chǎn)生,每年可向大氣少排放10t粉塵。環(huán)保效果十分明顯。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，我國(guó)的高爐煤氣干法除塵工藝,在實(shí)踐中不斷開發(fā),日臻完善,尤其是脈沖清灰除塵(正壓外濾式除塵)工藝,廣泛應(yīng)用。由于現(xiàn)實(shí)中缺乏氮?dú)赓Y源,采用凈煤氣脈沖清灰除塵工藝,更具有可操作性。該工藝不但具有過濾效果好、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)量小、操作簡(jiǎn)單、投資少、占地面積少、安全有保障等優(yōu)點(diǎn)。而且,對(duì)提高煤氣利用率和高爐熱風(fēng)溫度都將發(fā)揮巨大作用。