新型高炉煤气全干法静电除尘技术研究

贾彩清，胡 ，贾艳艳

(1.重庆赛迪冶炼装备系统集成工程技术研究中心有限公司，重庆401122；2.国家钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究中心，重庆400013)

燃气

新型高炉煤气全干法静电除尘技术研究

贾彩清1，2，胡1，2，贾艳艳1，2

(1.重庆赛迪冶炼装备系统集成工程技术研究中心有限公司，重庆401122；2.国家钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究中心，重庆400013)

对已有高炉煤气干法除尘技术特点及常见问题进行了总结，阐述了基于立式干电除尘器的新型高炉煤气全干法静电除尘技术，并探讨了该技术工业化应用的可行性。

高炉煤气；干法除尘；静电除尘器

1 前言

高炉煤气干法除尘工艺是集多重效℃为一体的节能环保技术，位于国家钢铁行业当前首要推广的“三干一电”之首。为响应国家节能环保的政策要求，国内高炉已大量采用干法除尘技术。目前在高炉煤气干法除尘技术中，有工业应用案例的只有干法布袋除尘和干法电除尘。其中，高炉煤气干法布袋除尘技术已经相对成熟并产生了较好的节能效℃，但在实际生产中，也暴露出了一些普遍存在的问题，如：（1）布袋维护量大、作业环境恶劣，导致用工难、人力成本高；（2）布袋正常工作温度范围为90℃~220℃，开炉、复风阶段粘袋现象严重。相比而言，干法静电除尘系统具有以下优势：（1）主要设备使用寿命长、维护量少，人力成本较低、不受用工难的地域制约；（2）允许的煤气温度范围为70℃~350℃，对高炉炉况的适应性更好，具有较强的优势，但自20世纪90年代初期国内引进该技术系统运行不正常、拆除后，再未见大规模工业化应用报道。

2 高炉煤气干法静电除尘技术现状

2.1 三菱重工-鲁奇高炉卧式干电除尘技术

高炉干电除尘技术起源于德国鲁奇、兴起于日本：20世纪80~90年代由日本NKK公司和三菱重工引进鲁奇转炉干式电除尘技术并推广应用于福山2#2828 m3高炉（1985年投产）、福山5#4000级高炉（1986年投产）[1]、仓敷水岛厂2#2857 m3高炉、中国武钢3200 m3高炉（1991年投产）的煤气净化工艺系统[2]，邯钢引进德国鲁奇干电除尘技术（由宣化环保承制电除尘器）应用于1260 m3高炉（1992年投产）煤气净化[3，4]。该系统核心设备为卧式干电除尘器，工艺系统流程如图1。

图1 三菱重工-鲁奇高炉卧式干电除尘工艺流程

工艺特点如下：

（1）设置1个或2个卧式圆筒电除尘器(类似转炉干电除尘)完成所分配煤气的净化功能，每个筒体内置3个电场，电源电压80 kV以内；

（2）筒体在线振打清灰，筒体内底部设置有机械刮灰装置；

（3）静电除尘器前置有蓄热缓冲器调节入口煤气温度，备有湿法除尘系统，应对高炉难行工况。

2.2 高炉卧式干电除尘系统应用情况

据武钢和邯钢的使用情况来看，上述干法静电除尘系统的正常运转率均低于70%、可靠性较差[3]；不能实现全干法操作，一旦发生故障，需转为高能耗的湿法系统运行或高炉休风，影响高炉正常生产，现均已拆除，改换为其他除尘系统[5]；日本仓敷水岛厂2#高炉干电系统也在2003年扩容大修时拆除，改用高炉湿法环缝系统。干电系统运行过程中主要问题及缺陷有[6]：

（1）蓄热砖堵塞、电除尘系统无法正常运转；

（2）除灰尘板结、输灰不畅；配套的机械刮灰、输灰装置长期处于高温、高粉尘浓度的作业环境，除尘器内部的刮灰、输灰系统磨损严重，润滑系统故障率高。

三菱重工-鲁奇高炉卧式干电除尘技术应用过程中出现的问题和干法除尘用户广泛积累的运行经验，将为今后高炉干电技术发展提供改进方向和支撑，其历史价值毋庸置疑。

3 基于立式干电除尘器的赛迪新型高炉煤气全干法静电除尘技术

在充分吸收国内外高炉及转炉煤气干电除尘技术的基础上，结合高炉干法布袋除尘的实践经验，中冶赛迪拟开发可靠的新型全干法高炉干电除尘装备技术[7]，该技术满足钢铁行业节能增效的需求，与干法布袋相比具有更大的节能优势。

3.1 新干电工艺流程及技术特点

系统组成及工艺流程示意如图2。

图2 新型高炉煤气全干法静电除尘工艺流程

干电除尘系统作为精除尘设施设置在干法粗除尘设施（如重力除尘器、旋风除尘器等）之后，由多个干式静电除尘单元并联组成，根据需要可多设一个单元作为备用。每个静电除尘单元由4个立式单电场干电除尘器串联而成且具有1个静电除尘器的收尘富裕能力，即便其中某干电除尘器故障，其余除尘器仍然可以满足该单元内高炉煤气精除尘要求，保证煤气净化质量，并满足高炉正常生产时精除尘系统100%的正常运转率的需求。静电除尘单元各除尘器间根据需要可设置旁通管、互为备用。考虑到每个单元的第一个除尘器除尘负荷最重、最后一个除尘器肩负“把关”作用，最典型的备用设置如图2所示：在第一个和最后一个除尘器设置旁通管，这样可实现第一个和第二个除尘器互为备用、第4个除尘器和第3个除尘器互为备用。干电系统出口净煤气含尘量≤5 mg/m3；系统压降≤2 kPa。

上述干电除尘器为立式筒体结构，内置有宽间距（≥350 mm）收尘阳极板和放电阴极线，通过极板和极线振打装置在线振打清灰，局部辅以超声波清灰。筒体下部设置有锥型集灰段，收集的除尘灰依靠除尘器内煤气正压力卸至输灰管道内，然后通过以氮气或煤气为动力气源的密闭气力输灰装置将输灰管道内的除尘灰输送至贮灰罐。

与传统卧式干电除尘及布袋系统相比，该工艺具有如下技术特点：

（1）采用多个除尘器串并联来实现干电除尘单元间备用及单元内除尘器间备用的双重可靠备用功能，无需备用湿法，实现全干电除尘，系统安全性及灵活性提高，系统所需备用率降低，经济成本降低；

（2）采用立式单电场除尘器，从收尘极上清除的除尘灰自动落入下部集灰锥段内（无需筒体刮灰装置），可实现卸灰“自服务”及气力输灰，结构简单、可靠，可维护性强；

（3）实施交错振打作业方案、合理调配振打作业时间，可实现各除尘器在线振打清灰并减少二次扬尘，提高煤气净化效率；

（4）静电除尘器采用在线振打清灰，清灰时静电除尘器保持连续进气集尘、连续排气，无需隔断进气或排气，避免了进气及排气阀门频繁的关、开动作，延长了隔断阀门的使用寿命，同时也简化了工艺控制流程；

（5）除尘器采用立式筒体结构，容易造成其中气流流场不均，需设置特殊的均流装置来消除流场不均，保证除尘系统整体净化效果。

3.2 经济效℃及应用前景

与布袋系统相比，干电系统具有如下技术优势：

（1）主体除尘设备由钢构件组成，对高炉变工况的适应性优于布袋，主体设备使用寿命长达8年以上，人力成本大幅下降；

（2）除尘阻损小于2 kPa，仅是布袋的20%、余压发电效率增加约2%、发电量增加约0.9 kW·h/t铁，折合人民币约0.5元/t铁。

（3）采用脉冲电源间歇供电（如1/3供电），年电耗运行成本可降低至0.1元/t铁，而每年换布袋的经济费用约0.5元/t铁，这两项最大消耗费用相差0.4元/t铁。

以一座2000 m3高炉为例，与干法布袋系统相比，增加煤气余压发电效℃约87万元/年，节约运行费用约70万元/年，总体增加经济效℃近160万元/年。据不完全统计，2013年全国1000 m3级以上中大型高炉约350座、总炉容超60万m3，若30%（18万m3）采用本项目研究成果，对比干法布袋除尘系统综合增℃近1.44亿元/年，具有较好的经济性及应用前景。

4 总结

基于立式干电除尘器，赛迪开发的新型高炉煤气全干法静电除尘技术，预期成果能够实现全干电精除尘，具有较好的技术优势及客户经济效℃，是一项重要的节能增效技术，具有较好的应用前景。

[1]蔺志强，杨大莉等.煤气干式静电除尘技术[J].冶金能源，1987，6（3）：7-12.

[2]张寿荣.武钢新3#高炉的建设及所采用的新技术[J].炼铁，1993，5：1-6.

[3]汤楚贵.高炉煤气干法电除尘的研究[J].冶金动力，2001（6）：26-27.

[4]马文林.圆式，干式，卧式电除尘器在高炉煤气和转炉煤气干法净化除尘上的应用[J].冶金环境保护,2003（6）：44-47.

[5]张治良，焦英占等.邯钢1260 m3高炉扩容大修技术改造[J].炼铁，2005，24（3）：5-8.

[6]胡慧丽.国内高炉炼铁若干引进技术的探讨[J].钢铁研究，1997（6）：55-59.

[7]贾彩清，马作仿等.一种高炉煤气干法静电除尘装置[P].中国：CN201320428812.7，2013-12-25.

Research on a New Dry-type Electrostatic Precipitation Technology for Blast Furnace Gas

JIA Caiqing1，2，HU Kun1，2，JIA Yanyan1，2
（1.CISDIChongqingSmeltingEquipmentCo.,Chongqing401122,China;2.NationalIronmaking& Steelmaking Equipment Center,Chongqing 400013,China)

The features and common problems of existing dry dust removal processes for blast furnace gas are summarized,a new-type dry electrostatic precipitation technology for blast furnace gas based on vertical dry electrostatic precipitator is introduced and its feasibility of industrial application is also discussed.

blast furnace gas;dry dust removal process;electrostatic precipitator

TF547

B

1006-6764(2014)11-0017-02

2014－06－18

贾彩清（1977－），女，硕士研究生学历，高级工程师，现主要从事冶金煤气除尘研究、设计工作。