高炉煤气干法布袋除尘技术

        我国高炉煤气干法布袋除尘技术历经30多年的应用与发展，已日趋成熟，并在众多中小高炉上推广使用。同时，近几年我国材也取得了长足的进步，纤维与超细玻璃纤维复合的耐高温针刺毡不仅强度提高、使用寿命延长，而且使用温度提高，可耐260摄氏度左右的高温，为高炉煤气干法布袋除尘打下了坚实的基础，加之采用PLC自动化控制系统，使氮气脉冲喷吹清灰及卸灰、输灰均能按程序自动控制，有效地促进了高炉煤气干法布袋除尘技术水平的提升。
       
        中小高炉干法布袋的成功使用，为大型高炉上采用干法布袋奠定了基础。但是，大型高炉煤气发生量多，如还采用中小高炉干法除尘的箱体大小规格，要达到同样的过滤效率，势必要成倍增加箱体数量，导致整个干法的故障点增多，占地面积大大增加。采取这种设计思路，其可靠性降低，远不能满足大型高炉的需要，影响其正常运行，导致介质的失衡，造成巨大损失。
       
        为清除大高炉干法除尘的障碍，瑞帆在干法除尘工艺、设备、关键配套件、输灰系统等方面做了系统深入的研究，通过大量的论证，增加单箱体过滤面积，将大直径箱体（直径5.2米以上）引入到高炉煤气干法除尘器中，并采用6米直径箱体，为干法除尘系统在大型高炉上应用和推广奠定了基础。
       
        大型高炉干法除尘的经济分析
       
        包钢4号高炉有效容积2200立方米，属深炉缸矮胖型高炉，高炉煤气发生量平均为38万立方米/小时，高炉炉顶压力正常为0.18兆帕，高炉煤气的净化采用湿法两级文氏管系统。2005年，该高炉上马了干法布袋除尘系统，至今两年多运行稳定，各项技术指标均达到或超过设计标准，成为国内2000立方米以上高炉配备煤气干法除尘的首创。
       
        高炉煤气除尘系统由湿法除尘改为干法布袋除尘后，高炉生产平稳，除尘系统运行稳定，满足实际工况的需要。与湿法相比，干法除尘使TRT（高炉煤气余压透平发电）装置年发电量增加2156万千瓦时，将高炉煤气热能的温度提高100摄氏度，压力的利用率提高60%。同时，因减少高炉修风次数从而每年可增产7700吨，年减排二氧化碳6188吨。以包钢4号2200立方米高炉为例，其干法除尘系统投产后，可大幅度节约浊环水水费，节省检修维护费用，节约新水60吨/年。同时，除尘方式的改变，使干法除尘煤气热效率大大提高，干法除尘对于配套的TRT余压发电系统可提高一倍的发电量，约6000千瓦时，还可将煤气理论燃烧温度提高。
       
        设备优化保证大高炉干法除尘顺行
       
        布袋是干法布袋除尘器的“心脏”，其性能的好坏直接影响除尘器的使用寿命、除尘效果和整体性能。经过对国内不同材质、不同配比的滤袋进行试验，结合以往高炉煤气干法布袋除尘上的使用经验，最后选用了耐高温、抗折性、抗拉性较好的针刺毡用于包钢大型高炉布袋除尘器。
       
        干法除尘器中阀门数量多、品种多，主要有蝶阀、插板阀、球阀、钟阀等，高炉煤气温度高（150摄氏度～260摄氏度），压力较高（0.2兆帕～0.25兆帕），荒煤气中含尘量大，要求阀门具有良好的密封性能、刚性和可靠性，以及较高的耐温性、耐磨性和强度。
       
        当前除尘器系统中的蝶阀、插板阀、卸灰阀等还存在很多问题。比如，蝶阀在正常温度时开启关闭很灵活，但遇到高温时(大于300摄氏度)会出现卡死或关不严的问题；插板阀出现过阀板运行到一半就无法动作，造成煤气大量泄露的问题；密封圈容易磨损从而发生泄露问题；卸灰阀出现易磨损，使用寿命不长等问题。因此，干法除尘系统对阀门的选择应重点考虑以下问题：
       
        一是蝶阀选择三偏心、密封副斜置、大锥角结构、内壁喷涂耐高温及耐磨涂料。该结构的阀门启动力矩小，流动阻力小，抗冲刷能力强。阀体密封采用高强度硬质合金堆焊，阀板密封采用多层次或“S”型密封形式，可适当延长寿命，达到良好的密封效果。
       
        二是插板阀取消传统阀板脱开机构，改为机械式限位直接带动阀门脱开机构，阀板与阀座间隙均匀，运行平稳无摩擦；采用电动装置驱动、丝杆螺母夹紧机构、全封闭框架式结构，电动装置结构紧凑、安装操作方便，且丝杆螺母夹紧力矩大，有助于阀门密封；丝杆螺母副设计成封闭式，防止粉尘进入；阀板导轨采用上导轨形式而不是放在下部，不易因阀箱积灰而造成阀板运行故障；采用特种硅橡胶，在硅橡胶中加入细金属纤维，可以显著提高密封圈的抗拉强度，延长密封圈的使用寿命。
       
        三是选用的球阀阀体采用铸钢件加工成形，球体表面镀硬质合金，单阀座流线形通道，采用密封体弹簧具有可调节功能，并且内部喷涂耐磨材料，从而大大提高了使用寿命。
       
        四是干法布袋除尘器煤气主管和支管上均设有波纹补偿器。高炉煤气中含有硫离子、氯离子等，在干法布袋除尘以后，由于煤气温度下降，当低于露点温度时，煤气中液体析出附着在管道上，溶解和富集了煤气中的硫离子、氯离子等，对补偿器的不锈钢波段产生严重的腐蚀，甚至会造成波纹补偿器泄漏，导致干法除尘器系统不能正常工作。
       
        在输灰工艺方面，干法除尘机械输灰存在密封不好、故障多的问题，采取气力输送是发展的趋势。当前采用的正压气力输送在包钢4号高炉除尘上效果较好，运行2年多未出现问题，而在部分除尘器上则存在弯头、三通处易磨损问题，使用寿命较短。因此，对气力输送的气固比，输送管道大小，输送气体压力等参数还需要进一步研究。采用仓储泵浓相输灰将是一个发展方向。
       
        煤气系统防腐蚀问题是大型高炉应用干法除尘需要解决的一个主要问题。高炉煤气中含有不少腐蚀性成分，当低温时或遇冷的管壁时，煤气中的水分析出硫离子、氯离子，对干法除尘系统的波纹补偿器腐蚀性强。现部分系统采用特殊材质，但价格昂贵。
       
        采用干法除尘，煤气收集下的粉尘颗粒细、重量轻、流动性好，运输过程及堆放时处置不当，易产生二次飞扬污染环境；粉尘中含锌等金属元素较多，不易返烧结使用。因此粉尘中的铁、锌和其他成分的分离，粉尘中其他金属的提炼，粉尘的二次利用等都是需要研究的课题。