張晉峰，裴新會，淮愛宗

燃氣

高爐煤氣除塵濕改干的研究與應用

張晉峰1，2，裴新會2，淮愛宗2

（1.河北聯(lián)合大學礦業(yè)工程學院；2.河北鋼鐵股份有限公司邯鄲分公司能源中心，河北邯鄲056015）

分析了高爐煤氣除塵系統(tǒng)濕法改干法除塵改造存在的問題，結合實際情況確定了技術改造方案并付諸實施，實踐證明改造后的布袋除塵既滿足了高爐生產(chǎn)的需要，又降低了運行成本，取得了預期的效果。

高爐煤氣除塵；濕改干；技術改造；效果

1 前言

邯鋼5#高爐2004年進行擴容改造2000 m3爐容，煤氣除塵系統(tǒng)原使用?5500三環(huán)縫洗滌塔1座，?4000脫水器1座。自2008年5月份開始，洗滌塔塔體和塔內(nèi)鍋底多次出現(xiàn)開裂，嚴重影響高爐正常生產(chǎn)，并存在安全隱患。

為徹底解決此問題，攻關組在經(jīng)過認真研究和科學論證的基礎上，大膽實踐，勇于創(chuàng)新，制定了新建一套干式布袋除塵系統(tǒng)的方案。

2 改造存在主要問題

國內(nèi)高爐煤氣布袋除塵技術在大高爐上應用是近兩年剛興起的，技術還不夠成熟，缺乏實踐經(jīng)驗，出現(xiàn)了許多不適應生產(chǎn)的問題。我們在建設論證初期吸取了兄弟單位同類型高爐煤氣布袋除塵經(jīng)驗教訓，同時對在建設期間、投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)的新問題重點進行了攻關改進。存在的主要問題有：

2.1 布袋除塵骨架變形、布袋磨損、壽命短。普遍使用的布袋骨架全為圓形11圈10根龍骨支架三節(jié)掛鉤接口骨架，這種骨架支持強度低易變形，圓形圈接口易斷裂錯位。在過濾反吹過程中，濾袋在變形部位動作幅度大，疲勞增大易發(fā)生局部折斷破損，同時與骨架變形部位相互頻繁摩擦致破損泄漏。

2.2 高爐煤氣布袋除塵輸灰系統(tǒng)壽命短，磨損泄漏嚴重。主要表現(xiàn)在：（1）箱體下方的卸灰球閥閥芯因磨損關閉不嚴泄漏煤氣。（2）輸灰系統(tǒng)三通、彎頭、管道頻繁沖刷泄漏，大量外泄煤氣給安全生產(chǎn)帶來嚴重隱患。造成輸灰系統(tǒng)磨損的原因很復雜，與含塵氣流的速度、沖擊角度、灰塵成分、灰塵顆粒大小外形等因素有關。它是空氣動力學磨料的沖蝕磨損、低應力擦傷磨損、疲勞磨損的聯(lián)合作用結果。灰塵顆粒粒徑相對較小，擦傷磨損影響相對影響很小，所以造成輸灰系統(tǒng)磨損泄漏主要是沖蝕磨損和疲勞磨損。布袋除塵系統(tǒng)箱體無論是單排或是雙排布置都無法避免箱體距離大灰倉遠近不同的情況，在輸灰介質(zhì)的壓力流量相同的情況下，隨著距離氣源由近及遠，輸灰管道上每個箱體的排灰速度逐漸加快，距離大灰倉越近輸灰時間越短，管道內(nèi)的氣灰比越高，輸灰管道三通、彎管、直管磨損越大。此問題在布袋除塵氣力輸灰系統(tǒng)普遍存在，沒有根本解決的辦法。

2.3 凈煤氣管道腐蝕嚴重，壽命短。由于高爐大量采用海選進口礦，同時為了提升高爐冶煉強度、降低冶煉成本，采取高富氧噴煤技術、燒結礦噴灑CaCl2溶液技術等，導致高爐煤氣中酸性氣體SO2、SO3、H2S、HCl含量很高，干法布袋除塵又無法去除，進入主管網(wǎng)后，隨著煤氣溫度的降低管道中的煤氣冷凝水pH值1～2，呈強酸性腐蝕煤氣管道。遷安首鋼1850 m3高爐煤氣布袋除塵，2007年1月4日投產(chǎn)，運行6個月，約800 m、DN2300 mm、厚10 mm煤氣主管網(wǎng)腐蝕泄漏，濟鋼、萊鋼等也相繼發(fā)生類似問題。

2.4 布袋除塵系統(tǒng)補償器腐蝕泄漏。由于高爐煤氣中富有的Cl-、SO42-等形成的復合產(chǎn)物對不銹鋼、碳鋼產(chǎn)生強腐蝕性，造成不銹鋼波紋補償器腐蝕穿孔、波紋管與接管環(huán)焊道開裂、補償器內(nèi)襯導流筒凸流道沖蝕，產(chǎn)生泄漏。

3 技術改進方案及內(nèi)容

2000 m3高爐煤氣布袋除塵，通過吸取3200高爐布袋其他單位同類型高爐煤氣布袋除塵經(jīng)驗教訓，經(jīng)過科學研究論證，勇于創(chuàng)新，大膽實踐，攻克了一個個技術難題,實際運行狀況證明，該高爐煤氣布袋除塵具有國內(nèi)一流水平，一些技術改進在高爐煤氣布袋除塵領域處于國內(nèi)領先水平。具體技術改進如下：

3.1 針對布袋除塵骨架變形布袋磨損壽命短問題，布袋除塵箱體煤氣進口創(chuàng)新設計成導流層流均布方式。

原來在過濾反吹過程中，濾袋在變形部位動作幅度大，疲勞增大易發(fā)生局部折斷破損，同時與骨架變形部位相互頻繁摩擦破損泄漏，同時因布袋磨損程度不同相應地影響了煤氣品質(zhì)的下降。

新的進氣布置方式為層流均布：將荒煤氣管道沿箱體通徑引入，并設計成上部半圓形封閉，下部分五個矩形出口。在管道內(nèi)設四層導流板，將進入箱體的煤氣沿導流板從五個出口均勻流出，從而達到氣體在箱體內(nèi)均勻分布，每條布袋處理煤氣量均衡，過濾負荷均勻的目的，消除了煤氣流對布袋的沖擊，解決因個別布袋負荷過大相互碰撞摩擦損壞、煤氣含塵量超標、縮短布袋使用壽命問題，大大延長了布袋使用壽命，投用至今使用效果良好，此項技術在國內(nèi)屬首創(chuàng)（說明：1.焊接采用電弧焊，焊縫高度為被焊件最薄厚度；2.焊接采用E4303焊條）。

3.2 針對高爐煤氣布袋除塵輸灰系統(tǒng)壽命短、磨損泄漏嚴重、灰倉放灰不暢、堵塞、污染嚴重問題，為防止高爐煤氣布袋除塵卸灰系統(tǒng)閥門、三通、彎頭、管道頻繁泄漏，采用兩種方法，一是降低管道內(nèi)的氣灰比，實現(xiàn)濃相輸灰減少氣體。對管道的沖蝕磨損，通過控制室計算機觀察氮氣流量、壓力結合現(xiàn)場用聽音器通過管道內(nèi)的流體聲音變化，判斷并記錄每個箱體輸灰時間，改變將箱體內(nèi)除塵灰卸空輸凈方法，在保證除塵灰能排除箱體前提下，縮短輸灰時間減少荒煤氣流對輸灰系統(tǒng)的沖蝕磨損。二是改進易磨損部位的結構形式，改進氣流沖擊角度降低管內(nèi)氣流渦動，降低疲勞磨損，管道內(nèi)壁襯耐磨陶瓷環(huán)。采用此方式后管道壽命增加了2倍。

3.3 針對高爐煤氣含氯鹽多，嚴重腐蝕凈煤氣管道和用戶設備問題，在TRT、調(diào)壓閥組后面高爐煤氣總管眼鏡閥后設置降溫噴堿塔，塔內(nèi)設置四層洗滌水噴嘴，從塔下部計第一、二層噴淋工業(yè)用水，噴槍噴水量分別是100 t/h、200 t/h，三層噴堿液量按（30%堿液）20 t/h，四層噴頭設置在填料上部，根據(jù)填料堵塞及壓差情況打開定期進行沖洗。從塔下部進入的高爐煤氣以逆流方式被三層噴淋降溫，同時溶解去除煤氣中的含氯物質(zhì)及其他腐蝕性氣體，再通過塔上部的填料脫除部分含氯化物的機械水。

對噴堿塔上部填料布置方式進行了改進：填料上下壁網(wǎng)采用不銹鋼SUS304材質(zhì)，并用不銹鋼螺栓固定在鋼梁上，填料用花格板分成12個區(qū)均勻布置，原設計為填料裝滿，噴堿塔阻損達到6 kPa以上且易堵塞，致使煤氣放散量增加，噴堿塔后的主管網(wǎng)壓力降低，后根據(jù)對填料花環(huán)的體積、重量以及煤氣壓力重新計算，使填料距頂部壁網(wǎng)保持250 mm，這樣可以使填料花環(huán)運行時，在氣流帶動下處于運動狀態(tài)，不易結垢堵塞，實際運行效果證明花環(huán)距頂部璧網(wǎng)距離250 mm最為合理，壓差降到2 kPa以下，同時首次實現(xiàn)了在脫堿塔后取消了板式脫水器，此項改進可節(jié)約資金200萬元，而且脫水效果非常好。此項技術改進在國內(nèi)同行業(yè)同類型設備處于領先地位。

3.4 對布袋骨架進行了改進：我們與濾袋骨架生產(chǎn)企業(yè)的技術人員共同進行技術探討磋商，將骨架龍骨的支撐圈由圓形改為10星角形，每個星角支撐一根龍骨，這樣一是避免接口斷裂錯位，提高濾袋骨架的整體強度。二是解決了濾袋在頻繁脈沖反吹過程中濾袋在骨架變形部位動作幅度大，疲勞增大發(fā)生局部破損問題。此項技術改進在國內(nèi)同行業(yè)同工況條件下處于領先水平。

3.5 對循環(huán)水泵進行了改進：在使用過程中循環(huán)水泵的機械密封墊經(jīng)常因結垢而損壞，造成循環(huán)水泄漏，浪費了水資源。結垢原因分析：噴淋水流入煤氣洗滌回水池，經(jīng)過加藥和補水后由泵送噴淋塔循環(huán)使用，煤氣噴淋水吸收煤氣中的HCl、HF物質(zhì)后，水中氯離子、鈉離子、氫氧化鈉濃度增加，使用過程大量氯鹽、NaOH等物質(zhì)在密封墊上沉積形成垢，使機械密封墊塑化變形，破壞了密封結構。

為解決此問題，結合3200高爐布袋循環(huán)水泵的實踐經(jīng)驗，對循環(huán)水泵的沖洗方式進行了改進：原來停泵的時候用循環(huán)水進行沖洗，現(xiàn)在對水泵沖洗管道及水源進行了改變，改用清水進行沖洗，效果良好，不結垢、不破壞密封，沒有泄漏。

3.6 改進了波紋管補償器：針對高爐煤氣中富有的Cl-、SO42-等形成的復合產(chǎn)物對補償器的強腐蝕性，與制造廠家及科研單位共同研究分析，從不銹鋼選型、結構制作、工藝改進等方面進行了一系列的研發(fā)改造，將原來不耐酸腐蝕的不銹鋼波紋材質(zhì)SUS316L升級為耐酸性腐蝕的Incoloy825，波紋元件采用多層結構，內(nèi)2層材質(zhì)Incoloy825（每層厚度1.0 mm）外層SUS316L，既保證內(nèi)層耐腐蝕性又節(jié)約了成本。采用多層結構具有三方面的優(yōu)點：一是柔韌性好反彈力低，對管道反推力小；二是波紋的疲勞壽命高；三是波紋管的內(nèi)應力低，降低了應力腐蝕。導流筒選用耐腐蝕材質(zhì)16Mn，δ=10 mm，為降低導流筒沖蝕磨損，要求波紋補償器的最小內(nèi)徑不小于管道內(nèi)徑。此項綜合技術改進在國內(nèi)領先。

3.7 實現(xiàn)了軟水、河水、中水互為備用。軟水池中設有浮球閥控制的低位河水、中水補水管，一旦軟水補水不及時，河水或中水打開補水，循環(huán)水池中設有浮球閥控制的軟水補水管，一旦河水、中水出現(xiàn)問題軟水作為備用水打開補水，同時將TRT油站冷卻水出口與循環(huán)水池補水管連接，作為循環(huán)水池的補水，可以節(jié)約河水或中水50 t/h。

4 改造效果及產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

5#高爐濕改干于2012年8月28日投運，投運后運行穩(wěn)定，含塵量指標和濕法比較效果相同，濕改干后經(jīng)濟效益顯著，停運了7水站和5高爐洗滌塔液壓站，停運負荷862.5 kW·h，每月降低電耗約27.7萬元，年降低約332萬元；節(jié)約設備冷卻用河水7 m3/h，中水補水120 m3/h，月降低費用約6.6萬元，年降低79萬元。減少外排水約每小時50 m3/h。月降低藥耗20萬元，年降低240萬元。年節(jié)約備件輔料費100萬元。濕改干后TRT預計多發(fā)電25%～30%，年可多發(fā)電創(chuàng)效約870萬元。合計年創(chuàng)效1635萬元。

投運后布袋月增加費用7.9萬元；日消耗低壓氮氣3600 m3，月耗氮氣3.8萬元；日消耗蒸汽4.5 t，月耗蒸汽2.7萬元；脫鹽塔新增用電52.37 kW·h，月耗電1.68萬元；補中水20 t/h、軟水20 t/h，月耗水費10萬元；年新增消耗共計313.5萬元。

降低費用與增加費用折抵后年總計創(chuàng)效約1321.5萬元。

在創(chuàng)造經(jīng)濟效益的同時，環(huán)保效益也特別明顯，減少了煤氣洗滌水的外排量，每小時約減少外排水80 m3/h，減少了氨氮和COD的外排，減輕后續(xù)污水處理廠的處理量。

5 結束語

6#布袋除塵系統(tǒng)在不停產(chǎn)條件下，歷時60天，成功地進行了技術改造，改造后的各項參數(shù)證明，改造效果非常明顯，滿足了高爐日利用系數(shù)提高后的煤氣除塵需要，達到了預期目的。

Research and Application of Transforming Wet BFG Dedusting to Dry BFG Dedusting at Handan Steel

ZHANG Jinfeng1，2，PEI Xinhui2，HUAI Aizong2
(1.Mining Engineering Colloge of Hebei United University;2.Handan Steel Energy Center of Hebei Iron and Steel Co.,Ltd.,Handan,Hebei 056015,China)

Problems in transforming wet BFG dedusting system to dry dedusting system were analyzed;and a transformation plan was determined and implemented based on actual situation.Practice has showed that the dust collecting bags after the transformation not only meet the needs of blast furnace production,but also reduce operating costs.The project has achieved desired effect.

BFG dedusting;transforming wet dedusting to dry dedusting;technical transformation;effect

TF547

B

1006-6764(2015)01-0001-03

2014－03－14

張晉峰（1973－），男，大學本科學歷，工學學士學位，注冊安全工程師，現(xiàn)從事生產(chǎn)綜合管理工作。