高炉煤气除尘湿改干的研究与应用

张晋峰，裴新会，淮爱宗

燃气

高炉煤气除尘湿改干的研究与应用

张晋峰1，2，裴新会2，淮爱宗2

（1.河北联合大学矿业工程学院；2.河北钢铁股份有限公司邯郸分公司能源中心，河北邯郸056015）

分析了高炉煤气除尘系统湿法改干法除尘改造存在的问题，结合实际情况确定了技术改造方案并付诸实施，实践证明改造后的布袋除尘既满足了高炉生产的需要，又降低了运行成本，取得了预期的效果。

高炉煤气除尘；湿改干；技术改造；效果

1 前言

邯钢5#高炉2004年进行扩容改造2000 m3炉容，煤气除尘系统原使用Ø5500三环缝洗涤塔1座，Ø4000脱水器1座。自2008年5月份开始，洗涤塔塔体和塔内锅底多次出现开裂，严重影响高炉正常生产，并存在安全隐患。

为彻底解决此问题，攻关组在经过认真研究和科学论证的基础上，大胆实践，勇于创新，制定了新建一套干式布袋除尘系统的方案。

2 改造存在主要问题

国内高炉煤气布袋除尘技术在大高炉上应用是近两年刚兴起的，技术还不够成熟，缺乏实践经验，出现了许多不适应生产的问题。我们在建设论证初期吸取了兄弟单位同类型高炉煤气布袋除尘经验教训，同时对在建设期间、投产后发现的新问题重点进行了攻关改进。存在的主要问题有：

2.1 布袋除尘骨架变形、布袋磨损、寿命短。普遍使用的布袋骨架全为圆形11圈10根龙骨支架三节挂钩接口骨架，这种骨架支持强度低易变形，圆形圈接口易断裂错位。在过滤反吹过程中，滤袋在变形部位动作幅度大，疲劳增大易发生局部折断破损，同时与骨架变形部位相互频繁摩擦致破损泄漏。

2.2 高炉煤气布袋除尘输灰系统寿命短，磨损泄漏严重。主要表现在：（1）箱体下方的卸灰球阀阀芯因磨损关闭不严泄漏煤气。（2）输灰系统三通、弯头、管道频繁冲刷泄漏，大量外泄煤气给安全生产带来严重隐患。造成输灰系统磨损的原因很复杂，与含尘气流的速度、冲击角度、灰尘成分、灰尘颗粒大小外形等因素有关。它是空气动力学磨料的冲蚀磨损、低应力擦伤磨损、疲劳磨损的联合作用结果。灰尘颗粒粒径相对较小，擦伤磨损影响相对影响很小，所以造成输灰系统磨损泄漏主要是冲蚀磨损和疲劳磨损。布袋除尘系统箱体无论是单排或是双排布置都无法避免箱体距离大灰仓远近不同的情况，在输灰介质的压力流量相同的情况下，随着距离气源由近及远，输灰管道上每个箱体的排灰速度逐渐加快，距离大灰仓越近输灰时间越短，管道内的气灰比越高，输灰管道三通、弯管、直管磨损越大。此问题在布袋除尘气力输灰系统普遍存在，没有根本解决的办法。

2.3 净煤气管道腐蚀严重，寿命短。由于高炉大量采用海选进口矿，同时为了提升高炉冶炼强度、降低冶炼成本，采取高富氧喷煤技术、烧结矿喷洒CaCl2溶液技术等，导致高炉煤气中酸性气体SO2、SO3、H2S、HCl含量很高，干法布袋除尘又无法去除，进入主管网后，随着煤气温度的降低管道中的煤气冷凝水pH值1～2，呈强酸性腐蚀煤气管道。迁安首钢1850 m3高炉煤气布袋除尘，2007年1月4日投产，运行6个月，约800 m、DN2300 mm、厚10 mm煤气主管网腐蚀泄漏，济钢、莱钢等也相继发生类似问题。

2.4 布袋除尘系统补偿器腐蚀泄漏。由于高炉煤气中富有的Cl-、SO42-等形成的复合产物对不锈钢、碳钢产生强腐蚀性，造成不锈钢波纹补偿器腐蚀穿孔、波纹管与接管环焊道开裂、补偿器内衬导流筒凸流道冲蚀，产生泄漏。

3 技术改进方案及内容

2000 m3高炉煤气布袋除尘，通过吸取3200高炉布袋其他单位同类型高炉煤气布袋除尘经验教训，经过科学研究论证，勇于创新，大胆实践，攻克了一个个技术难题,实际运行状况证明，该高炉煤气布袋除尘具有国内一流水平，一些技术改进在高炉煤气布袋除尘领域处于国内领先水平。具体技术改进如下：

3.1 针对布袋除尘骨架变形布袋磨损寿命短问题，布袋除尘箱体煤气进口创新设计成导流层流均布方式。

原来在过滤反吹过程中，滤袋在变形部位动作幅度大，疲劳增大易发生局部折断破损，同时与骨架变形部位相互频繁摩擦破损泄漏，同时因布袋磨损程度不同相应地影响了煤气品质的下降。

新的进气布置方式为层流均布：将荒煤气管道沿箱体通径引入，并设计成上部半圆形封闭，下部分五个矩形出口。在管道内设四层导流板，将进入箱体的煤气沿导流板从五个出口均匀流出，从而达到气体在箱体内均匀分布，每条布袋处理煤气量均衡，过滤负荷均匀的目的，消除了煤气流对布袋的冲击，解决因个别布袋负荷过大相互碰撞摩擦损坏、煤气含尘量超标、缩短布袋使用寿命问题，大大延长了布袋使用寿命，投用至今使用效果良好，此项技术在国内属首创（说明：1.焊接采用电弧焊，焊缝高度为被焊件最薄厚度；2.焊接采用E4303焊条）。

3.2 针对高炉煤气布袋除尘输灰系统寿命短、磨损泄漏严重、灰仓放灰不畅、堵塞、污染严重问题，为防止高炉煤气布袋除尘卸灰系统阀门、三通、弯头、管道频繁泄漏，采用两种方法，一是降低管道内的气灰比，实现浓相输灰减少气体。对管道的冲蚀磨损，通过控制室计算机观察氮气流量、压力结合现场用听音器通过管道内的流体声音变化，判断并记录每个箱体输灰时间，改变将箱体内除尘灰卸空输净方法，在保证除尘灰能排除箱体前提下，缩短输灰时间减少荒煤气流对输灰系统的冲蚀磨损。二是改进易磨损部位的结构形式，改进气流冲击角度降低管内气流涡动，降低疲劳磨损，管道内壁衬耐磨陶瓷环。采用此方式后管道寿命增加了2倍。

3.3 针对高炉煤气含氯盐多，严重腐蚀净煤气管道和用户设备问题，在TRT、调压阀组后面高炉煤气总管眼镜阀后设置降温喷碱塔，塔内设置四层洗涤水喷嘴，从塔下部计第一、二层喷淋工业用水，喷枪喷水量分别是100 t/h、200 t/h，三层喷碱液量按（30%碱液）20 t/h，四层喷头设置在填料上部，根据填料堵塞及压差情况打开定期进行冲洗。从塔下部进入的高炉煤气以逆流方式被三层喷淋降温，同时溶解去除煤气中的含氯物质及其他腐蚀性气体，再通过塔上部的填料脱除部分含氯化物的机械水。

对喷碱塔上部填料布置方式进行了改进：填料上下壁网采用不锈钢SUS304材质，并用不锈钢螺栓固定在钢梁上，填料用花格板分成12个区均匀布置，原设计为填料装满，喷碱塔阻损达到6 kPa以上且易堵塞，致使煤气放散量增加，喷碱塔后的主管网压力降低，后根据对填料花环的体积、重量以及煤气压力重新计算，使填料距顶部壁网保持250 mm，这样可以使填料花环运行时，在气流带动下处于运动状态，不易结垢堵塞，实际运行效果证明花环距顶部璧网距离250 mm最为合理，压差降到2 kPa以下，同时首次实现了在脱碱塔后取消了板式脱水器，此项改进可节约资金200万元，而且脱水效果非常好。此项技术改进在国内同行业同类型设备处于领先地位。

3.4 对布袋骨架进行了改进：我们与滤袋骨架生产企业的技术人员共同进行技术探讨磋商，将骨架龙骨的支撑圈由圆形改为10星角形，每个星角支撑一根龙骨，这样一是避免接口断裂错位，提高滤袋骨架的整体强度。二是解决了滤袋在频繁脉冲反吹过程中滤袋在骨架变形部位动作幅度大，疲劳增大发生局部破损问题。此项技术改进在国内同行业同工况条件下处于领先水平。

3.5 对循环水泵进行了改进：在使用过程中循环水泵的机械密封垫经常因结垢而损坏，造成循环水泄漏，浪费了水资源。结垢原因分析：喷淋水流入煤气洗涤回水池，经过加药和补水后由泵送喷淋塔循环使用，煤气喷淋水吸收煤气中的HCl、HF物质后，水中氯离子、钠离子、氢氧化钠浓度增加，使用过程大量氯盐、NaOH等物质在密封垫上沉积形成垢，使机械密封垫塑化变形，破坏了密封结构。

为解决此问题，结合3200高炉布袋循环水泵的实践经验，对循环水泵的冲洗方式进行了改进：原来停泵的时候用循环水进行冲洗，现在对水泵冲洗管道及水源进行了改变，改用清水进行冲洗，效果良好，不结垢、不破坏密封，没有泄漏。

3.6 改进了波纹管补偿器：针对高炉煤气中富有的Cl-、SO42-等形成的复合产物对补偿器的强腐蚀性，与制造厂家及科研单位共同研究分析，从不锈钢选型、结构制作、工艺改进等方面进行了一系列的研发改造，将原来不耐酸腐蚀的不锈钢波纹材质SUS316L升级为耐酸性腐蚀的Incoloy825，波纹元件采用多层结构，内2层材质Incoloy825（每层厚度1.0 mm）外层SUS316L，既保证内层耐腐蚀性又节约了成本。采用多层结构具有三方面的优点：一是柔韧性好反弹力低，对管道反推力小；二是波纹的疲劳寿命高；三是波纹管的内应力低，降低了应力腐蚀。导流筒选用耐腐蚀材质16Mn，δ=10 mm，为降低导流筒冲蚀磨损，要求波纹补偿器的最小内径不小于管道内径。此项综合技术改进在国内领先。

3.7 实现了软水、河水、中水互为备用。软水池中设有浮球阀控制的低位河水、中水补水管，一旦软水补水不及时，河水或中水打开补水，循环水池中设有浮球阀控制的软水补水管，一旦河水、中水出现问题软水作为备用水打开补水，同时将TRT油站冷却水出口与循环水池补水管连接，作为循环水池的补水，可以节约河水或中水50 t/h。

4 改造效果及产生的经济效益

5#高炉湿改干于2012年8月28日投运，投运后运行稳定，含尘量指标和湿法比较效果相同，湿改干后经济效益显著，停运了7水站和5高炉洗涤塔液压站，停运负荷862.5 kW·h，每月降低电耗约27.7万元，年降低约332万元；节约设备冷却用河水7 m3/h，中水补水120 m3/h，月降低费用约6.6万元，年降低79万元。减少外排水约每小时50 m3/h。月降低药耗20万元，年降低240万元。年节约备件辅料费100万元。湿改干后TRT预计多发电25%～30%，年可多发电创效约870万元。合计年创效1635万元。

投运后布袋月增加费用7.9万元；日消耗低压氮气3600 m3，月耗氮气3.8万元；日消耗蒸汽4.5 t，月耗蒸汽2.7万元；脱盐塔新增用电52.37 kW·h，月耗电1.68万元；补中水20 t/h、软水20 t/h，月耗水费10万元；年新增消耗共计313.5万元。

降低费用与增加费用折抵后年总计创效约1321.5万元。

在创造经济效益的同时，环保效益也特别明显，减少了煤气洗涤水的外排量，每小时约减少外排水80 m3/h，减少了氨氮和COD的外排，减轻后续污水处理厂的处理量。

5 结束语

6#布袋除尘系统在不停产条件下，历时60天，成功地进行了技术改造，改造后的各项参数证明，改造效果非常明显，满足了高炉日利用系数提高后的煤气除尘需要，达到了预期目的。

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

张晋峰（1973－），男，大学本科学历，工学学士学位，注册安全工程师，现从事生产综合管理工作。