尹鑫平，季愛(ài)兵，張欣媛

(神霧集團(tuán)江蘇省冶金設(shè)計(jì)院有限公司冶金工程部，江蘇 南京　210016)

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高爐重力除塵器卸灰工藝選擇①

尹鑫平，季愛(ài)兵，張欣媛

(神霧集團(tuán)江蘇省冶金設(shè)計(jì)院有限公司冶金工程部，江蘇 南京210016)

結(jié)合高爐重力除塵器工作壓力，除塵灰溫度、粒徑等特性，介紹了三種常見(jiàn)的高爐重力除塵器卸灰工藝，比較不同卸灰工藝的系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性和環(huán)保性，指出吸排車(chē)卸灰工藝具有全過(guò)程封閉、零污染、節(jié)約水資源、工作效率高等特點(diǎn)，是一條煉鐵清潔化生產(chǎn)、循環(huán)利用資源、節(jié)能環(huán)保的新路，應(yīng)用前景廣泛。

高爐； 重力除塵器； 吸排車(chē)； 卸灰設(shè)計(jì)

引　言

重力除塵器是目前高爐煤氣除塵系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的一種粗顆粒除塵裝置，煤氣經(jīng)過(guò)中心導(dǎo)入管后，流速突然降低，煤氣中的灰塵顆粒在慣性力和重力作用下沉降到除塵器底部。高爐爐頂煤氣含有灰塵約30 g/m3，通常，重力除塵器可以去除顆粒大于30 μm的灰塵顆粒，除塵效率可達(dá)到80%，出口煤氣含塵可降到2～10 g/m3，阻力損失較小，一般為50～200 Pa。高爐煤氣從爐頂?shù)膶?dǎo)出管通過(guò)上升管、下降管進(jìn)入重力除塵器，大顆粒的灰塵沉積在重力除塵器底部，經(jīng)粗除塵后的高爐煤氣進(jìn)入后續(xù)精細(xì)除塵工序。因高爐煤氣壓力、溫度、粉塵特性與一般的環(huán)境除塵有很大的不同，高爐重力除塵器卸灰工藝的選擇有其特殊性。

1　重力除塵器除塵灰特點(diǎn)

與一般的環(huán)境通風(fēng)除塵相比，高爐重力除塵灰具有如下特點(diǎn)：

(1)溫度高。高爐爐頂煤氣溫度約150～250 ℃，經(jīng)上升管和下降管進(jìn)入重力除塵器，大部分灰塵落到重力除塵器底部，溫度可降至100～200 ℃，且有時(shí)會(huì)帶入燃燒著的焦炭末。

(2)壓力高。重力除塵器內(nèi)煤氣壓力高，約0.2 MPa。重力除塵器卸灰工藝需考慮高壓力的除塵灰對(duì)卸灰設(shè)備的沖擊磨損，同時(shí)需防止卸灰過(guò)程中高爐煤氣的擴(kuò)散外泄。

(3)重力除塵灰含鐵高，堅(jiān)硬，外形有棱角。重力除塵灰化學(xué)成分如表1所示，物理性能如表2所示[1]。

表1　重力除塵灰化學(xué)成分/%

表2　重力除塵灰物理性能

注：重力除塵灰化學(xué)成分及物理性能與高爐原燃料、操作壓力等因素有關(guān)。

(4)灰量大。高爐處于連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行，會(huì)持續(xù)產(chǎn)生高爐煤氣和除塵灰，1200 m3高爐正常生產(chǎn)，平均每天產(chǎn)生40～50 t重力除塵灰，因此要求卸灰工藝具有較高的穩(wěn)定性。

2　常見(jiàn)卸灰工藝及對(duì)比選擇

2.1卸灰工藝

鑒于重力除塵器卸灰操作的特殊性，目前常見(jiàn)的卸灰工藝主要有：

(1) 卸灰閥+加濕排灰機(jī)工藝。如圖1所示為某高爐重力除塵器卸灰工藝示意圖。正常生產(chǎn)時(shí)，1#球閥為常開(kāi)狀態(tài)，2#球閥作為放灰控制閥。當(dāng)2#球閥在使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題需要更換時(shí)，關(guān)閉1#球閥切斷氣源，在不休風(fēng)的情況下更換2#球閥，同時(shí)互為備用的卸灰通道繼續(xù)工作完成卸灰操作。部分廠在加濕排灰機(jī)上方增加給料機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)均勻給料功能。

圖1　重力除塵器卸灰閥+加濕排灰機(jī)卸灰工藝

(2) 無(wú)壓差卸灰工藝。如圖2所示為重力除塵器無(wú)壓差卸灰工藝示意圖，從重力除塵器本體開(kāi)始，由上而下布置上排灰閥、中間灰倉(cāng)、下排灰閥、封閉灰倉(cāng)；中間灰倉(cāng)與重力除塵器本體之間有均壓管道及均壓閥相連，中間灰倉(cāng)頂部與封閉灰倉(cāng)頂部之間有放散管道及放散閥相連。當(dāng)開(kāi)始放灰時(shí)，先打開(kāi)均壓閥，當(dāng)重力除塵器內(nèi)壓力與中間灰倉(cāng)的壓力相等后，打開(kāi)上排灰閥后關(guān)閉均壓閥；當(dāng)中間灰倉(cāng)內(nèi)的灰集滿后，關(guān)閉上排灰閥，然后打開(kāi)放散閥，當(dāng)中間灰倉(cāng)壓力與大氣壓力相等后，打開(kāi)下排灰閥并關(guān)閉放散閥，這樣便實(shí)現(xiàn)了一次無(wú)壓差排灰過(guò)程，如此循環(huán)多次，最終放盡重力除塵器內(nèi)的灰[2]。

圖2　重力除塵器無(wú)壓差卸灰工藝

(3) 吸排車(chē)卸灰工藝。如圖3所示為某高爐重力除塵器吸排車(chē)卸灰工藝布置圖，在重力除塵器本體下，設(shè)1～2只灰罐，灰罐容積與吸排車(chē)容積相匹配，灰罐與重力除塵器本體之間通過(guò)管道及閥門(mén)連接，灰罐上部接入氮?dú)獯等胙b置，采用適當(dāng)?shù)牟僮鞒绦?，可以有效解決除塵灰的降溫和煤氣安全問(wèn)題。每次吸灰時(shí)，灰罐與重力除塵器本體之間必須隔絕；吸排車(chē)接入吸料前，可以向灰罐中通氮?dú)?，適當(dāng)降溫和驅(qū)趕高爐煤氣，將灰罐吸空后，可用氮?dú)鉀_入灰罐，排出空氣，再連接灰罐與重力除塵器，向灰罐再次裝入除塵灰，灰罐裝滿后關(guān)閉閥門(mén)等待下次吸料。

圖3　重力除塵器吸排車(chē)卸灰工藝

2.2卸灰工藝選擇分析

針對(duì)以上三種重力除塵器卸灰工藝，從卸灰工藝的安全性、環(huán)保性、穩(wěn)定性、操作性、投資運(yùn)行成本五個(gè)方面進(jìn)行綜合比較，如表3所示。

加濕卸灰工藝是目前高爐生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的重力除塵器卸灰工藝，其具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作方便，但因?yàn)樾痘疫^(guò)程中內(nèi)外存在壓差，排放的高爐灰不斷沖刷卸灰設(shè)備，設(shè)備磨損較嚴(yán)重，設(shè)備故障率較高，同時(shí)隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，閥門(mén)密封性能降低，容易發(fā)生煤氣外泄，安全性較差；且卸灰過(guò)程中需供水加濕抑制揚(yáng)塵，但仍有部分揚(yáng)塵。

無(wú)壓差卸灰工藝是一種新開(kāi)發(fā)的卸灰工藝，其最大的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)卸灰過(guò)程無(wú)壓差，減少卸灰過(guò)程中高爐灰對(duì)設(shè)備的不斷沖刷，降低設(shè)備故障率，但其仍存在揚(yáng)塵及放散煤氣等問(wèn)題的處理。

在冶金工廠中使用吸排車(chē)解決散料輸送問(wèn)題，已經(jīng)在國(guó)外一些先進(jìn)國(guó)家有了幾十年的歷史，在我國(guó)寶鋼、首鋼等鋼廠使用吸排車(chē)處理環(huán)境除塵灰也運(yùn)行了多年。隨著首秦、萊鋼、八鋼等鋼鐵企業(yè)將吸排車(chē)卸灰技術(shù)應(yīng)用至高爐煤氣除塵灰領(lǐng)域，使其應(yīng)用上升到一個(gè)新的高度。吸排車(chē)卸灰工藝具有系統(tǒng)穩(wěn)定，安全性高，能夠徹底實(shí)現(xiàn)高爐煤氣除塵灰無(wú)污染卸灰，具有全過(guò)程封閉、零污染、節(jié)約水資源、工作效率高等特點(diǎn)，是一條煉鐵清潔化生產(chǎn)、循環(huán)利用資源、節(jié)能環(huán)保的新路，但其系統(tǒng)操作較復(fù)雜，投資運(yùn)行成本較高限制了進(jìn)一步的應(yīng)用。

表3　三種卸灰工藝比較

3　結(jié)束語(yǔ)

重力除塵器具有高溫、高壓力、灰量大等特點(diǎn)，其卸灰操作比一般的環(huán)境通風(fēng)除塵要求更為嚴(yán)格。重力除塵器卸灰工藝的選擇需考慮安全性、穩(wěn)定性、環(huán)保性以及投資運(yùn)行成本等因素。隨著國(guó)家環(huán)境法規(guī)的逐漸嚴(yán)格以及企業(yè)對(duì)自身環(huán)保重視程度的提高，將會(huì)有越來(lái)越多的企業(yè)采用吸排車(chē)卸灰工藝處

理高爐重力除塵器除塵灰。

[1]丁汝才，韓向東，陳永乾. 吸排車(chē)在煉鐵生產(chǎn)工藝循環(huán)中的應(yīng)用[J]. 煉鐵，2005，(6):11—18.

[2]劉進(jìn)，朱濤，朱家梅，等. 重力除塵器無(wú)壓差放灰技術(shù)與應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2012，(1):65.

2016-02-02

尹鑫平(1988—)，男。E-mail：yxp1310@163.com

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