高炉重力除尘器卸灰工艺选择①

尹鑫平，季爱兵，张欣媛

(神雾集团江苏省冶金设计院有限公司冶金工程部，江苏 南京　210016)



高炉重力除尘器卸灰工艺选择①

尹鑫平，季爱兵，张欣媛

(神雾集团江苏省冶金设计院有限公司冶金工程部，江苏 南京210016)

结合高炉重力除尘器工作压力，除尘灰温度、粒径等特性，介绍了三种常见的高炉重力除尘器卸灰工艺，比较不同卸灰工艺的系统稳定性、安全性和环保性，指出吸排车卸灰工艺具有全过程封闭、零污染、节约水资源、工作效率高等特点，是一条炼铁清洁化生产、循环利用资源、节能环保的新路，应用前景广泛。

高炉； 重力除尘器； 吸排车； 卸灰设计

引　言

重力除尘器是目前高炉煤气除尘系统中应用广泛的一种粗颗粒除尘装置，煤气经过中心导入管后，流速突然降低，煤气中的灰尘颗粒在惯性力和重力作用下沉降到除尘器底部。高炉炉顶煤气含有灰尘约30 g/m3，通常，重力除尘器可以去除颗粒大于30 μm的灰尘颗粒，除尘效率可达到80%，出口煤气含尘可降到2～10 g/m3，阻力损失较小，一般为50～200 Pa。高炉煤气从炉顶的导出管通过上升管、下降管进入重力除尘器，大颗粒的灰尘沉积在重力除尘器底部，经粗除尘后的高炉煤气进入后续精细除尘工序。因高炉煤气压力、温度、粉尘特性与一般的环境除尘有很大的不同，高炉重力除尘器卸灰工艺的选择有其特殊性。

1　重力除尘器除尘灰特点

与一般的环境通风除尘相比，高炉重力除尘灰具有如下特点：

(1)温度高。高炉炉顶煤气温度约150～250 ℃，经上升管和下降管进入重力除尘器，大部分灰尘落到重力除尘器底部，温度可降至100～200 ℃，且有时会带入燃烧着的焦炭末。

(2)压力高。重力除尘器内煤气压力高，约0.2 MPa。重力除尘器卸灰工艺需考虑高压力的除尘灰对卸灰设备的冲击磨损，同时需防止卸灰过程中高炉煤气的扩散外泄。

(3)重力除尘灰含铁高，坚硬，外形有棱角。重力除尘灰化学成分如表1所示，物理性能如表2所示[1]。

表1　重力除尘灰化学成分/%

表2　重力除尘灰物理性能

注：重力除尘灰化学成分及物理性能与高炉原燃料、操作压力等因素有关。

(4)灰量大。高炉处于连续生产运行，会持续产生高炉煤气和除尘灰，1200 m3高炉正常生产，平均每天产生40～50 t重力除尘灰，因此要求卸灰工艺具有较高的稳定性。

2　常见卸灰工艺及对比选择

2.1卸灰工艺

鉴于重力除尘器卸灰操作的特殊性，目前常见的卸灰工艺主要有：

(1) 卸灰阀+加湿排灰机工艺。如图1所示为某高炉重力除尘器卸灰工艺示意图。正常生产时，1#球阀为常开状态，2#球阀作为放灰控制阀。当2#球阀在使用过程中出现问题需要更换时，关闭1#球阀切断气源，在不休风的情况下更换2#球阀，同时互为备用的卸灰通道继续工作完成卸灰操作。部分厂在加湿排灰机上方增加给料机设备，实现均匀给料功能。

图1　重力除尘器卸灰阀+加湿排灰机卸灰工艺

(2) 无压差卸灰工艺。如图2所示为重力除尘器无压差卸灰工艺示意图，从重力除尘器本体开始，由上而下布置上排灰阀、中间灰仓、下排灰阀、封闭灰仓；中间灰仓与重力除尘器本体之间有均压管道及均压阀相连，中间灰仓顶部与封闭灰仓顶部之间有放散管道及放散阀相连。当开始放灰时，先打开均压阀，当重力除尘器内压力与中间灰仓的压力相等后，打开上排灰阀后关闭均压阀；当中间灰仓内的灰集满后，关闭上排灰阀，然后打开放散阀，当中间灰仓压力与大气压力相等后，打开下排灰阀并关闭放散阀，这样便实现了一次无压差排灰过程，如此循环多次，最终放尽重力除尘器内的灰[2]。

图2　重力除尘器无压差卸灰工艺

(3) 吸排车卸灰工艺。如图3所示为某高炉重力除尘器吸排车卸灰工艺布置图，在重力除尘器本体下，设1～2只灰罐，灰罐容积与吸排车容积相匹配，灰罐与重力除尘器本体之间通过管道及阀门连接，灰罐上部接入氮气吹入装置，采用适当的操作程序，可以有效解决除尘灰的降温和煤气安全问题。每次吸灰时，灰罐与重力除尘器本体之间必须隔绝；吸排车接入吸料前，可以向灰罐中通氮气，适当降温和驱赶高炉煤气，将灰罐吸空后，可用氮气冲入灰罐，排出空气，再连接灰罐与重力除尘器，向灰罐再次装入除尘灰，灰罐装满后关闭阀门等待下次吸料。

图3　重力除尘器吸排车卸灰工艺

2.2卸灰工艺选择分析

针对以上三种重力除尘器卸灰工艺，从卸灰工艺的安全性、环保性、稳定性、操作性、投资运行成本五个方面进行综合比较，如表3所示。

加湿卸灰工艺是目前高炉生产中应用最广的重力除尘器卸灰工艺，其具有系统简单，操作方便，但因为卸灰过程中内外存在压差，排放的高炉灰不断冲刷卸灰设备，设备磨损较严重，设备故障率较高，同时随着生产的进行，阀门密封性能降低，容易发生煤气外泄，安全性较差；且卸灰过程中需供水加湿抑制扬尘，但仍有部分扬尘。

无压差卸灰工艺是一种新开发的卸灰工艺，其最大的优点是实现卸灰过程无压差，减少卸灰过程中高炉灰对设备的不断冲刷，降低设备故障率，但其仍存在扬尘及放散煤气等问题的处理。

在冶金工厂中使用吸排车解决散料输送问题，已经在国外一些先进国家有了几十年的历史，在我国宝钢、首钢等钢厂使用吸排车处理环境除尘灰也运行了多年。随着首秦、莱钢、八钢等钢铁企业将吸排车卸灰技术应用至高炉煤气除尘灰领域，使其应用上升到一个新的高度。吸排车卸灰工艺具有系统稳定，安全性高，能够彻底实现高炉煤气除尘灰无污染卸灰，具有全过程封闭、零污染、节约水资源、工作效率高等特点，是一条炼铁清洁化生产、循环利用资源、节能环保的新路，但其系统操作较复杂，投资运行成本较高限制了进一步的应用。

表3　三种卸灰工艺比较

3　结束语

重力除尘器具有高温、高压力、灰量大等特点，其卸灰操作比一般的环境通风除尘要求更为严格。重力除尘器卸灰工艺的选择需考虑安全性、稳定性、环保性以及投资运行成本等因素。随着国家环境法规的逐渐严格以及企业对自身环保重视程度的提高，将会有越来越多的企业采用吸排车卸灰工艺处

理高炉重力除尘器除尘灰。

[1]丁汝才，韩向东，陈永乾. 吸排车在炼铁生产工艺循环中的应用[J]. 炼铁，2005，(6):11—18.

[2]刘进，朱涛，朱家梅，等. 重力除尘器无压差放灰技术与应用[J].设备管理与维修，2012，(1):65.

2016-02-02

尹鑫平(1988—)，男。E-mail：yxp1310@163.com

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