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,對提高中型高爐的裝備水平具有促進(jìn)作用，下面作者將對此技術(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,國內(nèi)高爐煤氣干法濾袋除塵工藝中對濾袋清灰的方法有：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)后的儲罐,停止壓縮機(jī)工作,其他系統(tǒng)無需改動,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)對濾袋進(jìn)行清灰。脈沖清灰過程中,每臺除塵器上都設(shè)置了脈沖閥控制器,以凈煤氣為清灰動力,由PLC發(fā)出程控信號,依次觸發(fā)各脈沖閥,在瞬間釋放凈煤氣。由于動能與勢能的共同作用,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,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)中間灰倉的下部氣動卸灰球閥打開時(shí),對應(yīng)的中間灰倉上部的氣動卸灰球閥和該中間灰倉的倉壁振動器必須處于關(guān)閉狀態(tài),反之亦然。即中間灰倉上部的氣動卸灰球閥打開時(shí),對應(yīng)的中間灰倉下部的氣動卸灰球閥和該高位灰倉的倉壁振動器必須處于關(guān)閉狀態(tài)。啟動埋刮板輸灰機(jī),由斗式提升機(jī)將灰送至高位灰倉,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)有含塵自動檢測裝置,該設(shè)備由檢測探頭、信號處理裝置及信號傳輸三部分組成,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電動蝶閥對高爐爐頂壓力進(jìn)行自動調(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500萬元以上,尤其在目前焦炭市場如此嚴(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

目前，我國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、操作簡單、投資少、占地面積少、安全有保障等優(yōu)點(diǎn)。而且,對提高煤氣利用率和高爐熱風(fēng)溫度都將發(fā)揮巨大作用。