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全干式煤气布袋除尘在大中型高炉中的应用


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全干式煤气布袋除尘在大中型高炉中的应用
文章来源: www.huanbao.com 2012-4-8 高炉全干式煤气布袋除尘是“十五”期间国家在冶金行业重点推进, 具有共性和关键作用的节能环保技术之一,由于受大中型高炉操作的复 杂性和煤气温度难控制等条件影响,一直未能在大中型高炉中推广使用。 近几年该技术不断完善与发展

,现已成功运用于大中型高炉,并取得了 很好的综合效益。

1. 全干式煤气布袋除尘在大中型高炉应用状况
包钢 4#高炉实施全干式煤气布袋除尘改造后, 产生了良好的经济和 社会效益,从近期的运行情况看,该系统值得肯定的是余压发电的能力 提升,水资源节约,煤气含尘量降低,与湿法除尘相比煤气温度可大幅 度提高等。包钢 4#高炉实施煤气除尘改造后按日产铁 4400t 计算比较湿 法除尘可获得的经济效益如表 1-1。 表 1—1 包钢 4#高炉煤气除尘改造前后的经济效益对比
项目 节省焦炭 发电 补充新水 煤气出口热效率 改造前 0 5500kWh 50~60t/d 0 改造后 26.4t/d 11000kWh 0 提高 5%~6% 增效/万元 3319 1789 416 412.8

莱钢 3#高炉(750m?)全干式煤气布袋除尘已顺利运行近 4 年,相比 较湿法除尘各项指标效果明显。 1-2 为莱钢 3#高炉煤气除尘改造前后 表 的指标对比。 表 1—2 莱钢 750m?高炉除尘改造前后指标对比
项目 设备投资/万元 占地面积/m? 补充新水/m? 电力消耗/(kWh/t-p) 水污染 污水治理 煤气温度/℃ 煤气粉尘含量/(mg/m?) 煤气水分含量/(g/m?) TRT 发电量 干法 1600 1350 0.01 0.1 无 无 100-200 40 40 湿法 2000 4200 1.5-2 3.5 有 困难 40 50-60 50-60 备注 有利于老高炉改造 节水占铁前的 60%

另外投资 提高煤气质量 提高煤气质量 提高 45%

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项目 热风温度/℃ 干法 湿法 提高 50 备注

按 2006 年我国产铁能力 4.04 亿 t 计算, 其中 750m?以上高炉产量占 总产量 70%计,如果采用全干法除尘与 TRT 发电技术,与湿法除尘相 比,则每年节水约 5.6 亿 t,TRT 可多发电 56 亿 kWh,在生产运行中节 电 13.736kWh, 提高热风温度 15℃, 降低焦比 4.59kg/t, 全年节焦约 69.78 万 t,因此,全年产生的经济效益为 水费:5.6 亿 t×4 元/t=22.4 亿元; 电费:(56+13.736)亿 kWh×0.5 元/(kWh)=34.868 亿元; 节焦:69.78 万 t×1000 元/t=6.978 亿元; 合计:22.4+34.868+6.978=64.246 亿元。

2. 全干式煤气布袋除尘工艺
目前各高炉采用干式煤气布袋除尘技术的工艺主要有 2 种:①外滤 式脉冲小布袋除尘;②干式煤气布袋除尘。干式煤气布袋除尘采用的是 内滤式加压反吹大布袋除尘,该系统在运行中存在对滤袋质量要求较高 (目前滤料均为进口),系统设备繁多、操作复杂、清灰效果差、反吹时 影响高炉顶压等不利因素,后经多年技术改进,现在基本可以满足运行 需要,但在全国范围使用较少。而外滤式脉冲小布袋除尘是近几年才发 展起来的成熟技术,也是目前国内煤气除尘采用的主流技术,该技术操 作简单、除尘效率高、运行稳定安全,图 1 为该系统工艺。

图 2-1 全干法高炉煤气除尘工艺 1-高炉,2-重力除尘器,3-调温系统,4-布袋除尘,5-集灰斗,6-TRT, 7-调压阀组 图中干式煤气布袋除尘技术主要工艺系统由以下几部分组成

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2.1. 过滤系统
该系统工艺过程为高炉煤气在符合运行条件下进入干式除尘,经滤 袋过滤产生净煤气后通过调压阀组或 TRT 发电后进入煤气管网供用户 使用。在此系统中采用的滤料主要是玻璃纤维针刺毡或氟美斯针刺毡, 它以 5.5?m 的玻璃纤维为主体,配以一定量的高温纤维(P84,美塔斯, PPS)制成,具有三维微孔结构,运行阻力低,特别是 P84 纤维截面呈不 规则叶片状,纤维表面积增加了 80%左右,因此具有较强的阻尘与捕尘 能力。其主要特性如表 2-1。 表 2—1 滤料特性

从表 3 可看出, 该滤料的透气率、 断裂强度为除尘器的高除尘效率提供了条件。

2.2. 清灰系统
目前,本系统使用的反吹清灰方式为氮气脉冲反吹,主要设备由贮气罐、喷吹 管、脉冲阀、分气包等组成;低压氮气通过脉冲膜片阀产生脉冲气流,振落滤袋外 表面附着的积灰而达到清灰的目的。此套系统自动化程度高、效果显著,当设备发 生故障或不符合反吹条件时,PLC 可自动发出指令封锁一切现行的操作,以此来杜 绝较大事故的发生。

2.3. 输卸灰系统
该系统流程为“上灰仓→中间灰仓→埋刮板机→斗式提升机→高位 灰仓→加湿机→下灰仓→外运”。此系统流程太长,运行中不可避免地 出现二次扬尘现象,目前国内还无较好的解决办法。包钢、济钢采用新 开发的高炉煤气除尘罐车输灰装置克服了上述缺点,但在应用上还需进 一步完善。

2.4. 煤气调温系统
干法除尘所选用的滤袋能承受的最高温度大概为 280℃左右,而进 入滤袋除尘器的煤气温度下限应高于露点 30℃, 因此, 为防止温度超高 烧损滤袋或因温度低而粘结滤袋,有效地控制进入箱体的煤气温度对布 袋除尘器的正常运行是极为重要的。大中型高炉在操作中正常煤气温度
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在 120-210℃之间,如出现炉况不顺时煤气温度偏高的情况多于偏低的 情况,目前国内通常采用调温系统来控制煤气温度以利除尘系统的运行, 其工艺流程如图 2。

图 2-2 调温系统工艺 当煤气温度在正常情况下(炉顶上升管煤气温度低于 300℃时)煤气 走旁通管,进入布袋可正常工作。当炉顶上升管煤气温度达 300-350℃ 时,马上切换到调温系统,启动风机吸入冷风进行热交换降温,以保证 布袋除尘器煤气温度控制在 300℃以下。 当炉顶上升管煤气温度高于 350℃ 时(这种情况出现几率较小,由于炉顶设有喷水降温设施)必须进行炉顶 打水或其他高炉操作手段进行煤气降温;当温度低的时候,启动风机吸 入热风炉废气进行升温,此系统升、降温的能力是正负 40℃之间,基本 能满足高炉操作的要求。

3. 广泛推广该技术还需完善提高的地方
(1)安全切换在线设备运行系统。干法除尘在运行一段时间后,荒煤 气阀门阀板磨损较严重。在切换箱体时,由于外泄煤气压力过大,而造 成操作困难;采用全密闭盲板阀时,又由于荒煤气含有大量粉尘导致阀 门动作不到位、阀门卡死现象而无法操作。因此研究可靠的煤气切断系 统是非常重要的。 (2)高炉区占地面积过大,高效脉冲反吹系统的研究开发。目前干法 除尘采用的除尘箱体一般直径为 3.5-4.2m, 滤袋的规格以 0.13×6m 较多。 充足的过滤面积方能保证除尘器的运行,如韶钢 7#高炉使用箱体多达 28 个,干法除尘在高炉区占地面积过大(湿法除尘含沉淀池及污水处理 系统总面积要远大于干法除尘),成为制约该技术发展的关键。 特别是湿法除尘改造项目,一般现有高炉区未留有多余空地,由于 受脉冲反吹影响,滤袋尺寸又不能改变,因此研究一套高效脉冲反吹系 统,增加滤袋的有效长度和除尘箱体的直径,以此来减少除尘箱体的个 数和占地面积将能更好地推广此技术。现已有箱体直径扩大到 6m,采
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用 1 个箱体配套 2 套脉冲反吹系统的方法来减少设备投资、占地面积, 如此处理有一定效果,但在滤袋的尺寸和规格、脉冲反吹手段上还无大 的突破。 (3)长寿、耐高温、抗结露滤料的研发。干法布袋除尘运行的最大成 本为滤袋的正常使用,滤袋本身还应提高耐高温、抗结露的能力来适应 高炉除尘的条件,从而提高其可靠性。 (4)更合理的输卸灰系统。

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