賈彩清，胡 ，賈艷艷

(1.重慶賽迪冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心有限公司，重慶401122；2.國家鋼鐵冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心，重慶400013)

燃氣

新型高爐煤氣全干法靜電除塵技術(shù)研究

賈彩清1，2，胡1，2，賈艷艷1，2

(1.重慶賽迪冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心有限公司，重慶401122；2.國家鋼鐵冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心，重慶400013)

對已有高爐煤氣干法除塵技術(shù)特點及常見問題進行了總結(jié)，闡述了基于立式干電除塵器的新型高爐煤氣全干法靜電除塵技術(shù)，并探討了該技術(shù)工業(yè)化應用的可行性。

高爐煤氣；干法除塵；靜電除塵器

1 前言

高爐煤氣干法除塵工藝是集多重效℃為一體的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，位于國家鋼鐵行業(yè)當前首要推廣的“三干一電”之首。為響應國家節(jié)能環(huán)保的政策要求，國內(nèi)高爐已大量采用干法除塵技術(shù)。目前在高爐煤氣干法除塵技術(shù)中，有工業(yè)應用案例的只有干法布袋除塵和干法電除塵。其中，高爐煤氣干法布袋除塵技術(shù)已經(jīng)相對成熟并產(chǎn)生了較好的節(jié)能效℃，但在實際生產(chǎn)中，也暴露出了一些普遍存在的問題，如：（1）布袋維護量大、作業(yè)環(huán)境惡劣，導致用工難、人力成本高；（2）布袋正常工作溫度范圍為90℃~220℃，開爐、復風階段粘袋現(xiàn)象嚴重。相比而言，干法靜電除塵系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：（1）主要設(shè)備使用壽命長、維護量少，人力成本較低、不受用工難的地域制約；（2）允許的煤氣溫度范圍為70℃~350℃，對高爐爐況的適應性更好，具有較強的優(yōu)勢，但自20世紀90年代初期國內(nèi)引進該技術(shù)系統(tǒng)運行不正常、拆除后，再未見大規(guī)模工業(yè)化應用報道。

2 高爐煤氣干法靜電除塵技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 三菱重工-魯奇高爐臥式干電除塵技術(shù)

高爐干電除塵技術(shù)起源于德國魯奇、興起于日本：20世紀80~90年代由日本NKK公司和三菱重工引進魯奇轉(zhuǎn)爐干式電除塵技術(shù)并推廣應用于福山2#2828 m3高爐（1985年投產(chǎn)）、福山5#4000級高爐（1986年投產(chǎn)）[1]、倉敷水島廠2#2857 m3高爐、中國武鋼3200 m3高爐（1991年投產(chǎn)）的煤氣凈化工藝系統(tǒng)[2]，邯鋼引進德國魯奇干電除塵技術(shù)（由宣化環(huán)保承制電除塵器）應用于1260 m3高爐（1992年投產(chǎn)）煤氣凈化[3，4]。該系統(tǒng)核心設(shè)備為臥式干電除塵器，工藝系統(tǒng)流程如圖1。

圖1 三菱重工-魯奇高爐臥式干電除塵工藝流程

工藝特點如下：

（1）設(shè)置1個或2個臥式圓筒電除塵器(類似轉(zhuǎn)爐干電除塵)完成所分配煤氣的凈化功能，每個筒體內(nèi)置3個電場，電源電壓80 kV以內(nèi)；

（2）筒體在線振打清灰，筒體內(nèi)底部設(shè)置有機械刮灰裝置；

（3）靜電除塵器前置有蓄熱緩沖器調(diào)節(jié)入口煤氣溫度，備有濕法除塵系統(tǒng)，應對高爐難行工況。

2.2 高爐臥式干電除塵系統(tǒng)應用情況

據(jù)武鋼和邯鋼的使用情況來看，上述干法靜電除塵系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)率均低于70%、可靠性較差[3]；不能實現(xiàn)全干法操作，一旦發(fā)生故障，需轉(zhuǎn)為高能耗的濕法系統(tǒng)運行或高爐休風，影響高爐正常生產(chǎn)，現(xiàn)均已拆除，改換為其他除塵系統(tǒng)[5]；日本倉敷水島廠2#高爐干電系統(tǒng)也在2003年擴容大修時拆除，改用高爐濕法環(huán)縫系統(tǒng)。干電系統(tǒng)運行過程中主要問題及缺陷有[6]：

（1）蓄熱磚堵塞、電除塵系統(tǒng)無法正常運轉(zhuǎn)；

（2）除灰塵板結(jié)、輸灰不暢；配套的機械刮灰、輸灰裝置長期處于高溫、高粉塵濃度的作業(yè)環(huán)境，除塵器內(nèi)部的刮灰、輸灰系統(tǒng)磨損嚴重，潤滑系統(tǒng)故障率高。

三菱重工-魯奇高爐臥式干電除塵技術(shù)應用過程中出現(xiàn)的問題和干法除塵用戶廣泛積累的運行經(jīng)驗，將為今后高爐干電技術(shù)發(fā)展提供改進方向和支撐，其歷史價值毋庸置疑。

3 基于立式干電除塵器的賽迪新型高爐煤氣全干法靜電除塵技術(shù)

在充分吸收國內(nèi)外高爐及轉(zhuǎn)爐煤氣干電除塵技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合高爐干法布袋除塵的實踐經(jīng)驗，中冶賽迪擬開發(fā)可靠的新型全干法高爐干電除塵裝備技術(shù)[7]，該技術(shù)滿足鋼鐵行業(yè)節(jié)能增效的需求，與干法布袋相比具有更大的節(jié)能優(yōu)勢。

3.1 新干電工藝流程及技術(shù)特點

系統(tǒng)組成及工藝流程示意如圖2。

圖2 新型高爐煤氣全干法靜電除塵工藝流程

干電除塵系統(tǒng)作為精除塵設(shè)施設(shè)置在干法粗除塵設(shè)施（如重力除塵器、旋風除塵器等）之后，由多個干式靜電除塵單元并聯(lián)組成，根據(jù)需要可多設(shè)一個單元作為備用。每個靜電除塵單元由4個立式單電場干電除塵器串聯(lián)而成且具有1個靜電除塵器的收塵富裕能力，即便其中某干電除塵器故障，其余除塵器仍然可以滿足該單元內(nèi)高爐煤氣精除塵要求，保證煤氣凈化質(zhì)量，并滿足高爐正常生產(chǎn)時精除塵系統(tǒng)100%的正常運轉(zhuǎn)率的需求。靜電除塵單元各除塵器間根據(jù)需要可設(shè)置旁通管、互為備用。考慮到每個單元的第一個除塵器除塵負荷最重、最后一個除塵器肩負“把關(guān)”作用，最典型的備用設(shè)置如圖2所示：在第一個和最后一個除塵器設(shè)置旁通管，這樣可實現(xiàn)第一個和第二個除塵器互為備用、第4個除塵器和第3個除塵器互為備用。干電系統(tǒng)出口凈煤氣含塵量≤5 mg/m3；系統(tǒng)壓降≤2 kPa。

上述干電除塵器為立式筒體結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有寬間距（≥350 mm）收塵陽極板和放電陰極線，通過極板和極線振打裝置在線振打清灰，局部輔以超聲波清灰。筒體下部設(shè)置有錐型集灰段，收集的除塵灰依靠除塵器內(nèi)煤氣正壓力卸至輸灰管道內(nèi)，然后通過以氮氣或煤氣為動力氣源的密閉氣力輸灰裝置將輸灰管道內(nèi)的除塵灰輸送至貯灰罐。

與傳統(tǒng)臥式干電除塵及布袋系統(tǒng)相比，該工藝具有如下技術(shù)特點：

（1）采用多個除塵器串并聯(lián)來實現(xiàn)干電除塵單元間備用及單元內(nèi)除塵器間備用的雙重可靠備用功能，無需備用濕法，實現(xiàn)全干電除塵，系統(tǒng)安全性及靈活性提高，系統(tǒng)所需備用率降低，經(jīng)濟成本降低；

（2）采用立式單電場除塵器，從收塵極上清除的除塵灰自動落入下部集灰錐段內(nèi)（無需筒體刮灰裝置），可實現(xiàn)卸灰“自服務(wù)”及氣力輸灰，結(jié)構(gòu)簡單、可靠，可維護性強；

（3）實施交錯振打作業(yè)方案、合理調(diào)配振打作業(yè)時間，可實現(xiàn)各除塵器在線振打清灰并減少二次揚塵，提高煤氣凈化效率；

（4）靜電除塵器采用在線振打清灰，清灰時靜電除塵器保持連續(xù)進氣集塵、連續(xù)排氣，無需隔斷進氣或排氣，避免了進氣及排氣閥門頻繁的關(guān)、開動作，延長了隔斷閥門的使用壽命，同時也簡化了工藝控制流程；

（5）除塵器采用立式筒體結(jié)構(gòu)，容易造成其中氣流流場不均，需設(shè)置特殊的均流裝置來消除流場不均，保證除塵系統(tǒng)整體凈化效果。

3.2 經(jīng)濟效℃及應用前景

與布袋系統(tǒng)相比，干電系統(tǒng)具有如下技術(shù)優(yōu)勢：

（1）主體除塵設(shè)備由鋼構(gòu)件組成，對高爐變工況的適應性優(yōu)于布袋，主體設(shè)備使用壽命長達8年以上，人力成本大幅下降；

（2）除塵阻損小于2 kPa，僅是布袋的20%、余壓發(fā)電效率增加約2%、發(fā)電量增加約0.9 kW·h/t鐵，折合人民幣約0.5元/t鐵。

（3）采用脈沖電源間歇供電（如1/3供電），年電耗運行成本可降低至0.1元/t鐵，而每年換布袋的經(jīng)濟費用約0.5元/t鐵，這兩項最大消耗費用相差0.4元/t鐵。

以一座2000 m3高爐為例，與干法布袋系統(tǒng)相比，增加煤氣余壓發(fā)電效℃約87萬元/年，節(jié)約運行費用約70萬元/年，總體增加經(jīng)濟效℃近160萬元/年。據(jù)不完全統(tǒng)計，2013年全國1000 m3級以上中大型高爐約350座、總爐容超60萬m3，若30%（18萬m3）采用本項目研究成果，對比干法布袋除塵系統(tǒng)綜合增℃近1.44億元/年，具有較好的經(jīng)濟性及應用前景。

4 總結(jié)

基于立式干電除塵器，賽迪開發(fā)的新型高爐煤氣全干法靜電除塵技術(shù)，預期成果能夠?qū)崿F(xiàn)全干電精除塵，具有較好的技術(shù)優(yōu)勢及客戶經(jīng)濟效℃，是一項重要的節(jié)能增效技術(shù)，具有較好的應用前景。

[1]藺志強，楊大莉等.煤氣干式靜電除塵技術(shù)[J].冶金能源，1987，6（3）：7-12.

[2]張壽榮.武鋼新3#高爐的建設(shè)及所采用的新技術(shù)[J].煉鐵，1993，5：1-6.

[3]湯楚貴.高爐煤氣干法電除塵的研究[J].冶金動力，2001（6）：26-27.

[4]馬文林.圓式，干式，臥式電除塵器在高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化除塵上的應用[J].冶金環(huán)境保護,2003（6）：44-47.

[5]張治良，焦英占等.邯鋼1260 m3高爐擴容大修技術(shù)改造[J].煉鐵，2005，24（3）：5-8.

[6]胡慧麗.國內(nèi)高爐煉鐵若干引進技術(shù)的探討[J].鋼鐵研究，1997（6）：55-59.

[7]賈彩清，馬作仿等.一種高爐煤氣干法靜電除塵裝置[P].中國：CN201320428812.7，2013-12-25.

Research on a New Dry-type Electrostatic Precipitation Technology for Blast Furnace Gas

JIA Caiqing1，2，HU Kun1，2，JIA Yanyan1，2
（1.CISDIChongqingSmeltingEquipmentCo.,Chongqing401122,China;2.NationalIronmaking& Steelmaking Equipment Center,Chongqing 400013,China)

The features and common problems of existing dry dust removal processes for blast furnace gas are summarized,a new-type dry electrostatic precipitation technology for blast furnace gas based on vertical dry electrostatic precipitator is introduced and its feasibility of industrial application is also discussed.

blast furnace gas;dry dust removal process;electrostatic precipitator

TF547

B

1006-6764(2014)11-0017-02

2014－06－18

賈彩清（1977－），女，碩士研究生學歷，高級工程師，現(xiàn)主要從事冶金煤氣除塵研究、設(shè)計工作。