江苏沙钢380m3高炉煤气干法除尘器及除尘工艺系统设计方案

江苏沙钢380m3高炉煤气干法除尘器及除尘工艺系统设计方案作者：耿存友前言高炉煤气净化分为湿法除尘和干法除尘两类，根据我国的能源与环保政策，干法除尘属于环保节能项目，位于国家钢铁行业当前首要推广的“三干一电”（高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、干熄焦和高炉煤气余压发电）之首。干法布袋除尘代替湿法除尘将是一大趋势。因此，我们在引进和吸收国内外各家先进技术的基础上，经过多年大量分析和研究设计出一套高效经济、安全可靠、实用方便的高炉煤气干法布袋除尘工艺系统及高炉煤气干法布袋除尘器，并于2003年在江苏沙钢三座380m3高炉上得到了应用和验证，目前，整个系统运行状况良好，操作简单，维护方便。以下着重介绍此高炉煤气除尘器及除尘工艺系统设计方案。1。工艺系统组成及工作原理1.1工艺系统组成及工艺流程（见图一）江苏沙钢三座380m3高炉高炉煤气干法布袋除尘工艺系统组成分为：高炉煤气干法布袋除尘系统和高炉煤气干法布袋除尘系统支架平台（见图二，此图为其中两座高炉煤气除尘系统平台第三座平台为后期设计并列连在这个平台之上）两部份。经重力除尘的荒煤气荒煤气总管进气支管液动式盲板阀气动式密封蝶阀九个并联筒式除尘器箱体出气支管净煤气出气总干管液动式盲板阀气动式密封蝶阀链运机灰仓汽车外运工艺系统工艺流程图一江苏沙钢380m3高炉煤气除尘工艺系统图二1.1.1高炉煤气干法布袋除尘系统主要由：荒煤气进气总干管路系统（主要由总干管和膨胀节组成）、九个进气支管路系统（主要由进气支管、液动式盲板阀、气动式密封蝶阀等组成）、九个筒式除尘器箱体（主要由净煤气室、荒煤气室、本体锥形灰斗、中间卸灰球阀、中间灰斗、卸灰球阀、星型卸料器、布袋脉冲喷吹装置、灰斗脉冲清堵装置、安全防爆装置、人孔检修装置等组成），九个出气支管路系统（主要由出气支管、液动式盲板阀、气动式密封蝶阀等组成）、净煤气出气总干管路系统（主要由总干管和膨胀节组成）、输灰系统（由链运机组成）、安全放散管路系统、蒸汽旁管加热及保温系统、氮气管路系统、液压管网系统（由液压站、管网及各式阀组成，为各液动阀门提供动力、各液脂润滑点提供润滑脂）、料位监测系统、温度监测系统、差压监测系统、出气总干管煤气流量、含量监测系统、环境煤气浓度监测报警系统、电气、仪表及自动化控制系统.1.1.2钢结构支撑平台主要由：基础立柱及钢梯、承重平台和中间灰斗等部件检修平台、安全通道、顶部检修平台等组成。1.2工艺系统工作原理高炉煤气经重力除尘后，由荒煤气进气总干管路分配到各进气支管经液动式盲板阀、气动式密封蝶阀进入布袋除尘器各箱体锥形灰斗中，并进入荒煤气室，颗粒较大的粉尘由于重力和速度在特殊结构的进气管口的作用下自然沉降而进入灰斗，颗粒较小的粉尘随煤气上升。经过滤袋时，粉尘被阻留在滤袋的外表面，煤气得到净化。净化后的煤气进入净煤气室，由净煤气出气总干管路输入煤气管网。当荒煤气温度过高或过低（系统温度监测系统控制）时，此时系统将自动关闭荒煤气进气总管上的气动式密封蝶阀，同时打开荒煤气进气总干管路上放散阀组，进行荒煤气放散，荒煤气放散阀组亦可有效控制高炉炉顶压力。随着过滤过程的不断进行，滤袋上的粉尘越积越多，过滤阻力不断增大（系统压力差压监测系统控制）。当阻力增大（或时间）到一定值时，电磁脉冲阀启动，进行脉冲喷吹清灰，脉冲清灰的喷吹气体采用氮气（安全），清理的灰尘落入本体锥形灰斗。当本体锥灰斗中的灰尘累积到一定量（由料位计控制）时，中间卸灰球阀自动启动，灰尘经中间卸灰球阀卸入中间灰斗，大部份的高温灰尘在中间灰中冷却降温，但中间灰斗的灰尘达到一定的高度（由料位计控制）时，下部的卸灰球阀、星型卸料器自动启动，灰尘经卸料器卸入输灰链运机再将灰尘输送至灰仓，由汽车运出厂区。但除尘器滤袋破损设系统净煤气出口管道上装有煤气含尘量分析仪，可在线连续检测净煤气含尘量，同时设在各除尘器箱体单元上的差压变送会发差压变化信号能及时准确的发现破损布袋的箱体，维修人可自行关闭对应该除尘器箱体单元进、出气支管上的液动式盲板阀和气动式密封蝶阀，打开该除尘器箱体单元各放散阀，进行煤气入散，然后，打开净煤气室上方的椭圆封头盖更换滤袋。，1.3工艺系统结构特点1）每座380m3高炉煤气干法布袋除尘装置是由九个除尘器箱体单元并联组合而成，三座380m3高炉煤气干法布袋除尘装置安置在一座整体钢结构支架平台上，平台结构紧凑、布局合理、钢耗少经济，既节省了用地面积和空间又稳定、安全、可靠。2）除尘器箱体采用单元体结构，九个除尘器箱体单元体用进、出煤气总干管并联组成一座高炉的除尘器系统，荒煤气总管设总进气管电动切换蝶阀，荒、净煤气总管上各设总检修电动盲板阀。系统重要阀门一律采用冶金行业耐高温、耐高压、防泄漏、防爆型阀门，电器元器件均选用防爆型的。为了防止热变形甚至涨裂，在荒、净煤气总管与袋式除尘器之间各设置1个波纹管补偿器,管网布置合理大大的减少了占地面积、系统运行阻力，节约了运行成本，提高了效益。3）放散及安全防爆系统设计布置合理，实际使用时，但系统内部温度超出设计的范围时放散系统及时放散；系统内部压力超出设计的安全范围时，安全防爆阀便能自动爆破，有效的保护了设备和人身财产安全。4）净煤气室采用分体法兰连接，检修安全方便。（注意：在单元检修或更换滤袋或袋笼时，先必须关闭该单元进、出气支管上的检修盲板阀，打开放散阀将净煤气室中的煤气放净，必要时通入氮气驱赶煤气，再拧开法兰螺钉拆除净煤气室上部的椭球形盖，或打开各检修门孔晾尽煤气，检修人员方可进入，确保人身安全高度的净煤气室更换滤袋或袋笼。）5）滤袋采用FMS9806（抗结露、耐高温、耐酸腐蚀氟美斯）滤袋，使用寿命长。6）采用氮气脉冲喷吹清堵技术，可在不停机的状况下清除中间球阀或下部球阀及星型卸料器的堵塞。7）净煤气出口管道上装有煤气含尘量分析仪，可在线连续检测净煤气含尘量，同时设在各除尘器箱体单元上的差压变送会发差压变化信号能及时准确的发现破损布袋的箱体。8）采用环境煤气浓度监测报警系统,实时监控工作场所的煤气浓度，保证了人身安全。9）钢结构平台设计了安全通道，安全更有保障。10）除尘器单体上增加了蒸汽加热旁管和整体保温，确保系统正常运行，及使在不常的低温状态下也能启动蒸汽供给加热除尘器箱体内的气体，防止滤袋结露。11）DCS控制系统性能优越，动态模拟监控，直观方便。2．高炉煤气干法除尘器的设计简介2.1高炉煤气干法除尘器选型用于高炉煤气净化的袋式除尘器，是高炉煤气干法除尘的核心，它的设计必须能同步解决防燃、防爆、防泄漏、防高温烧袋、耐高压、耐酸腐蚀、抗结露糊袋、粉尘收集和输送不能扬尘等诸多问题，同时要求具有良好的运行稳定性和可靠性。我们根据多年治理粉尘除尘系统的设计经验，结合这三座高的自身工艺特点，选用LCDM-456长袋低压脉冲袋式除尘器1套，每座高炉设计成9个独立单元，额定处理能力196990(21888x9)m3/h，最大处理能力246240m3/h。这样的设计充分理由是：一是除尘系统随高炉正常运转率要达到100%。也就是说要确保高炉生产的连续性，袋式除尘器就必须有效运行，在线检修不停机，并确保煤气通过能力和除尘效率。二是提高单炉产量和冶炼利用系数同样是我们的首要目标，即使冶炼强度增加使荒煤气流量再增加25%，这套除尘系统仍然可以满足需要；三是提倡单元无故障时全系统在线运行，各单元负荷轻，煤气通过快，系统总运行阻力低，不易结露；同时有利于提高产铁量和提高除尘效率，对热风炉等下游燃气设备的良性运行也有好处。2.1.2除尘器主要参数LCDM-456脉冲袋式除尘器1台（9个单元）筒体规格：Φ3424×9500×12（直径×筒高×壁厚）单元数：9个独立圆柱形筒体滤袋材质：FMS9806（抗结露、耐高温、耐酸腐蚀氟美斯）滤袋规格：Φ130×6000（直径×长度）滤袋条数：9×186条=1674条（单元数×每单元条数）过滤面积：4104.0m2（每单元456m2）过滤风速：≤0.8m/min（最高允许≤1m/min）处理含尘煤气能力：额定196990m3/h，最大246240m3/h（工况）设备总阻力：2500-5000Pa允许入口含尘浓度：≤200g/m3设计出口浓度：≤30mg/Nm3允许入口温度：100-250℃喷吹压力：0.3-0.4MPa2.1.3除尘器结构特点LCDM-456脉冲袋式除尘器其主要技术特点是按防燃、防爆、防泄漏、耐高温、耐高压、耐酸腐蚀、抗结露。各单元既可联动，又可完全独立地并联外挂于荒（含尘）、净（无尘）煤气总管之间等要求设计的，特别适应高含尘浓度、高温含湿煤气除尘。其结构分为：⑴除尘器单元上部筒体：即净气室，包括上筒体、椭球头盖、防爆阀、高强度花板、净化检修门、脉冲喷吹组件、单元出气支管、电动清灰切换蝶阀、检修放散阀等。根据不同处理流量和要求，袋式除尘系统外挂若干个不同规格的单元。⑵除尘器单元中部筒体：即过滤室，又称袋室，包括滤袋、袋笼及密封组件、袋室检修门、含尘煤气进气管、进气管电动检修盲板阀等。因煤气温度虽高于水露点，但经常低于酸露点，为了预防结露和腐蚀，所有除尘器外表面必须保温。重⑶除尘器单元下部锥斗及排灰结构：包括积灰锥斗、锥斗排灰球阀、锥斗检修孔、脉冲清灰装置；中间灰斗、中间灰斗排灰球阀、脉冲清灰装置等。重要阀门一律采用冶金行业耐高温、耐高压、防泄漏、防爆型阀门，电器元器件均选用防爆型的。单元下部锥斗、中间灰斗还安装了粉尘射线料位仪、排灰振打器等，蒸汽加热管等，以防灰尘板结和堵灰。中间灰斗排出的干态粉尘可用加湿卸灰机输送到指定地点。⑷电控：采用PLC进行清、排灰自动控制，超温、超压、堵灰、滤袋破损等自动报警；可显示各单元工作状态、压力和流量等参数；可预留控制接口与全厂总监控电脑系统联机；亦可根据用户要求选用DCS等其它控制方式。⑸防腐：煤气的酸腐蚀性是一个不可忽视的问题。所有筒体和管道与煤气接触的内壁均按《化工设备防腐规程》用耐高温、抗酸特种铝粉漆喷涂3次，所有不与煤气接触的外壁喷涂1-2次。确保袋式除尘器主体寿命15年以上。⑹压缩氮气气源：取用氮气为脉冲清灰、脉冲清堵、各气动阀门提供气源，并设置储气罐。3结论我们在江苏沙钢三座380m3高炉煤气干法除尘系统上采用的是大直径除尘器箱体、氮气脉冲技术、合理的滤料选择，还应用荒煤气放散阀组、现场煤气浓度监测报警、进气口灭火阻尼结构的设计使进入袋室的高温大颗粒预先沉降等技术，延长了布袋除尘中设备及滤袋的使用寿命，有效地保证了高炉的正常生产。高炉煤气干法除尘节约用水量，提高了高炉煤气余压发电设施发电量，减少了环境污染，降低了高炉的工序能耗，给企业创造了可观的经济效益和社会效益。投稿人：耿存友Email:[e-mail]二〇一〇年十二月八日