高炉煤气布袋除尘器的现状与前景

高炉煤气布袋除尘的现状与前景近年来，高炉煤气布袋除尘工艺技术装备日臻完善，配套齐全工艺合理，有力的提高了运行的可靠性，由于布袋除尘能提高高炉煤气质量，具有节能、省投资、降低生产管理费用和解决环保问题等优点，在我国100m3以下的高炉已被普遍所采用。自1985年在涟源钢铁厂2号（329m3）高炉应用成功以来，在300m3级高炉上也取得今人鼓舞的效果，致目前已有13座高炉采用了布袋除尘工艺流程。大型高炉煤气采用布袋除尘工艺的目前还不很多。虽然在中型高炉上有较快的发展，但我国现有300m3级高炉近百座，以现有所占比例（1-17％）还不够多，应予加快推广速度。以一座300m3高炉为例，采用布袋除尘器，每年可节水：若不循环使用为～300万m3，若循环使用则需补充新水～30m3，节省电～100万Kwh的直接效益。净煤气质量好（含尘量低、含水量少、温度高～100℃），提高煤气发热值和显热，从而提高风温，降低焦比。以韶钢1＃高炉为例，每年节焦1500t，如果我们在“八五”期间能有50％的中型高炉煤气采用布袋除尘工艺流程，其效益是相当可观的，为国家节省大量资源，又可降低生铁成本，对于新建高炉来说节约40％左右的投资，对于大型高炉煤气来说，采用布袋除尘系统，其所获得的效果就更好，目前，高炉炉顶煤气余压发电（TRT装置），是炼铁节能的主要技术措施之一，根据日本小仑2＃（1800m3）高炉改用布袋除尘技术的资料，在高炉同一操作条件下，TRT入口处煤气温度由46℃提高到100℃，煤气压力14.2KPa（1.45Kg/cm2）提高到17.05KPa(1.74Kg/cm2),其发电装置出力，由4108Kw提高到5813Kw的良好效果，同时原来用湿法除尘（RSW）的电力消耗由460Kw降低为90Kw,净煤气含尘量达到3Kg/Nm3以下，我国有相当数量的大型高炉，其煤气除尘方法基本上是塔一文（电）系统，而且也有一定数量的高炉安装有TRT装置，采用布袋除尘能进一步节能降耗，潜力大前途好。经多年的生产实践，积累了许多经验，所需设备和滤材国内现已基本解决，所以向大型高炉上扩展已有基础，具备条件，应予积极选点试验。1、布袋除尘器的现状及特点涟钢二号高炉煤气布袋除尘工艺升级应用试验成功，将布袋除尘技术提高到一个新的水平。通过试验，解决了系统中的煤气温度控制技术，尤其是煤气升温技术，它运行可靠，升温幅度大；闭路反吹清灰技术和设备;卸、输灰的工艺和设备，达到了卸灰顺畅，机械输灰的要求;总结、积累了使用玻璃纤维滤袋的经验，提高了它的使用寿命。都为我国高炉煤气干式除尘技术的开发和应用，提供经验创造了条件，做出了积极的贡献，对高炉煤气采用布袋除尘工艺起推动作用。据统计，继涟钢2＃高炉以后，已有13座300m3级高炉采用了布袋除尘工艺流程，约占同类型高炉总数的～17％，其中涟钢3座、石钢、韶钢、凌钢、承钢、总后〈2672〉、天津铁厂、北台（350m3）、长冶等厂各一座和临钢二座（含220m3高炉一座）;成钢、承钢2＃和韶钢3＃等十座高炉建设和设计。它们的共同特点，都是全干式布袋除尘工艺流程没有湿法系统备用，同时又都结合本厂生产实际情况，在设备组和布置上略有差别，一列式居多，双列式较少（如实钢、北台等），全部实行闭路反吹清灰方式，有三种型式：采用AI180煤气加压闭路反吹方式，调压闭路反吹方式和蓄能反吹工艺和设备的反吹方式。采用以加压风机的加压反吹方式为主，约占70％，反吹操作用阀门，主要是气动蝶阀（北台为液动蝶阀）;卸灰设备型式较多，有气动和电动钟阀、星形给料机及球阀四种之多。而且都设有中间灰斗，按其设备组成分为：双斗双阀、双斗三阀和双斗四阀;输灰系统实行集中控制机械输送，其设备由螺旋输送机、斗式提升机、高位灰仓所组成，除承钢、北台的布袋灰，由螺旋输送机、皮带机送至重力除尘器共用的火车厢运送外，其余全部采用自卸翻斗汽车外运。鉴于高炉原料结构和操作特点及除尘工艺要求，对进入布袋箱体的煤气温度都有控制装置。煤气升温，全部采用间接换热式升温装置;煤气降温，重力除尘器内喷水，高炉炉顶喷水和外冷间接换热式降温三种方式都使用，对进入箱体的煤气温度实行有效的控制，保证工艺要求。滤材全部使用国产无碱玻璃纤维滤袋，其规格为∮250×8000mm，由于运行时间和条件不同，各厂使用情况亦不相同，以运行时间较长的涟钢、石钢和韶钢为例，它的使用寿命绝大部分为1～1.5年以上，部分已达到2年以上，其表现特点是投运初期损坏滤袋较多，稳定后基本不坏，大体上平均每月换一条。由于管理方法和经济利益的关系，均未能实行定期整体更换滤袋的制度，而采取个别随漏（坏）随换的方法。各厂布袋除尘系统热工检测仪表齐全，有一定的自动控制水平，多数高炉采用“PC”机进行反吹操作程序控制、卸、输灰的操作，其余均多为继电器控制的操作方法。各厂布袋除尘器主要特点见表一。从以上情况可以看出，目前采用布袋除尘工艺流程净化煤气的高炉还不很多，但就其工艺系统的设备组成型式来说表现出多样化，目前应深入实际总结研究，结合具体条件作出符合实际情况的设计，保证运行的可靠性。2、布袋除尘运行情况及其改进（1）煤气质量：除尘效率高、煤气质量好是布袋除尘的特点之一，综合各厂净煤气含量测定情况，正常运行时除尘效率均在99.8％以上，含尘量都能达到10mg/Nm3以下的要求，一般都在6mg/Nm3以下，而且比较稳定。煤气温度控制各厂情况不同，根据操作要求，进入箱体的温度一般都较高，由于箱体都有外部保温，所以箱体出口主管外净煤气温度降低甚小，但因为旧有煤气管网的关系，多数净煤气主管道没有保温，所以在并网处的温度一般在70-100℃左右，从而就没有很好的利用干式除尘净煤气所具有的热能。以上情况可以说明，煤气质量确实得到了改善。当然有时也会出现含尘量个别高值，我们认为多发生在取样测定时有漏袋、新更换滤袋投运后和进行反吹清灰时也可能产生一定影响，所以在没有连续检漏手段之前，一定要认真按时执行人工检漏制度，一旦发现有漏袋现象，应立即停箱检查，以确保煤气质量。（2）煤气温度控制技术：要有效的控制进入布袋箱体的煤气温度，避免因温度超高烧损滤袋，温度过低结露和满足工作温度要求，对布袋除尘正常运行是极为重要的。现在布袋除尘器的正常温度控制是：采用玻璃纤维滤袋为120-250℃，尼龙针刺毡滤袋为150-200℃。1）煤气升温：在布袋除尘工艺系统中，大多数都设有煤气升温装置，全部采用间接换热式升温装置。经过长期生产实践，达到设计升温50℃的要求，该装置的特点是，运行可靠，操作简便灵活，升温幅度大。在实际运行条件下，涟钢最高升温90℃左右，石钢2＃炉升温可达100℃以上，另外生产操作中认为，保持较高的进入箱体的煤气温度对卸灰有利，所以煤气温度一般都控制在120℃以上，结合这个要求升温装置就变成经常使用而必不可少的设备了。涟钢2＃炉煤气升温装置中的热器，自1985年元月6日投运后，于1988年7月拆下更换，发现前组换热器有3～4排管变形，第一排管中间弯曲最大为9cm，外表面氧化层厚不足1mm,内表面为＜2mm，其它部分结构变化不大，也没有发现开裂磨穿煤气泄漏现象，所以说明该换热器的使用寿命至少3.5年。但在有的单位如2672石钢2＃炉，当换热器在连续使用11个多月后发现管壁磨穿现象。影响换热器使用寿命的主要因素是烟气温度，安装位置和炉尘理化性质等。设计要求进入换热器的高温烟气温度≤800℃条件下操作，但在大多数情况下，烟气温度都在超过800℃条件下长期运行，有的达1000℃，对换热器的寿命无疑将会产生很大影响。涟钢2＃炉的升温装置，安装的位置距重力除尘器较远，含尘量较低(4.82g/Nm3),而2672和石钢2＃炉安装在临近重力除尘器，荒煤气由重力除尘器出来没有经过变向和反冲，直接进入换热器，且含尘量较高（10.94g/Nm3）,所以造成磨损加速，使用寿命低。另外，如果设计合理，材质保证的条件下也会改散使用情况。所以要保证设计合理，在生产运行中，要严格控制烟气温度（最好实行烟气温度混风自动调节），合理布置分析了解烟尘理化性质，采取相应措施，以延长使用寿命。另方面，烟气密封罩的保温结构在施工时比较困难，也需要寻求新型整体材料，改善施工条件，增强结构的稳定性，进一步提高热效率。为合理发挥升温装置的作用，延长使用寿命，应选用耐温、耐磨和开关灵活的阀门，实行停、用灵活转换的操作方针，避免无谓的长期使用。根据涟钢、石钢等厂的经验，该升温装置兼有进行降温效果的操作实践。其降温幅度涟钢为30-50℃、石钢在70-100℃左右，所以它可以达到小范围降温的目的。2）煤气降温：高炉煤气出现高温，在生产过程中时而发生是不可避免的。作为布袋除尘完整的工艺系统来说必须给予重视，尽管是不期而遇的事，这也是对采用布袋除尘系统敏感和疑虑的问题之一，目前在国外如日本，是采用在重力降尘中，高压水喷雾方法达到煤气降温的目的，以满足布袋除尘的工作要求，在我国采用布袋除尘工艺的高炉上，实行煤气降温的装置目前有三种型式：采用在重力除尘器中高压水喷雾直接降温的方式（如太钢3＃炉、凌钢3＃炉）;采用外冷间接换热式降温装置（如承钢3＃炉和北台3＃炉）;涟钢、韶钢等高炉，采用在高炉炉顶喷水雾化分程控制的方法直接降温。在重力除尘内喷雾降温的方法，实际上是消化太钢引进小仓的降温技术，它的技术条件和控制水平比较高，水压40Kg/cm2，特制的高压回流式喷嘴，采用双路供水的方法达到降温的目的，如果能按要求实现效果是好的，凌钢3＃炉使用的情况不够理想，主要是投用时重力除尘器内积水，造成除尘器中灰板结而卸不下来。这项技术，现在有一定的研究，应结合太钢使用情进一步改进，积累经验创造条件。炉顶喷水降温方式，是将喷嘴设在炉顶封板内采用中压水进行降温的，而目前多采用蒸汽引射的喷射器喷水的方法降温，冷水江1＃炉（175m3）有炉顶喷水降温的操作经验。包钢1513m3等大高炉也采用炉顶喷水的方法降温以保护炉顶设备。外冷间接换热式降温装置，就是设二组间接水冷代金属换热器，根据降温幅度的要求投入使用，这种降温方法是可靠的，又不增加煤气中的水份，但热效率低。以上三种方法都能达到降温的要求，但要结合我国高炉原料结构和炉顶煤气温度波动多、幅度大的操作特点，以及综合布袋除尘系统（如反吹、卸输灰操作等），避免煤气中增加水分的工艺要求，虽然直接降温快速、效率高，但一旦控制失灵雾化不好就会造成水分过高、给布袋除尘操作带来困难，外冷间接降温装置，虽然占地和增加设备，但它可靠，对除尘工艺有好处，因此，建议优先采用外冷间接换热的降温装置，至少在中、小型高炉煤气布袋除尘系统中是可行的。当然也同样需要解决转换阀门的设备问题。（3）反吹操作设备：针对玻璃纤维滤袋耐温性能好而抗折性较差的特点，而采用高压差（或定时）长周期间歇反吹清灰方式是合理的，对合成纤维滤袋来说，因其抗折性较好而采用低压差连续反吹方式。在涟钢2＃高炉上，进行布袋除尘应用升级试验时，对净煤气加压和调压闭路反吹方式进行了实验和测定。反吹用加压风机是根据工艺技术条件设计试制的专用煤气加压机，型号为：AI180。反吹操作设备是气动蝶阀，由M84A-002型“PC”机进行程序控制，实行自动、手动操作经过长期生产实践证明，闭路反吹技术是成功的，工艺是合理的，现已被普遍的应用。调压反吹，必需要有较高的炉顶煤气压力，对中型高炉来说当炉顶煤气压力达到并稳定在～30KPa时，调压反吹才能取得较好的反吹效果，石钢2＃炉的布袋除尘有这方面的操作实践与经验，所以实行调压反吹是有条件的。目前中型高炉炉顶压力普遍偏低，一般在～20KPa，反吹效果不够理想。加压闭路反吹，不受炉顶煤气压力的影响，能在低压的条件下实行闭路反吹，适应目前高炉特点。加压闭路反吹技术;操作简便可靠，反吹效果好，在荒、净煤气压差～6KPa的条件下，剩余压差达～3KPa，反吹周期一般都在2～3小时以上。根据反吹效果和运行实践，结合我国高炉操作的实际情况，推行采用加压闭路反吹方式是合适的AI180加压机，除需改进密封结构、防止煤气泄漏外，技术性能良好，运行可靠，满足反