长钢8号高炉全干法除尘技术应用实践
摘要:介绍了长钢8号高炉全干法布袋除尘的工艺流程和设备参数及应用实践,长钢已掌握干法布袋除尘的关键技术,并将其应用于1000m3 以上大高炉,获得成功。
关键词:大高炉,干法除尘,应用
1 概况
煤气干法布袋除尘以其除尘效率高、净煤气含尘量低、简化工艺系统、合理利用煤气显热、运行成本低等特点,从上世纪90 年代开始逐步在 100m3 级和300m3 级高炉广泛应用,该技术成功解决了二次水污染及污泥的处理等问题,还可配套建设高炉煤气余压发电设备,是一项极具环保节能发展潜力的高炉配套设施。
但由于干法除尘的个别技术未能够彻底解决,国内大型高炉的除尘系统一般均采用湿法除尘,或者备用一套湿法除尘设备,因此大型高炉的除尘建设投入资金大,工艺相对复杂。
长钢高炉应用煤气干法除尘始于1990年6号高炉(300m3 ) ,以后新上或改造高炉全部采用干法除尘,对煤气干法除尘具有一定的经验。我厂认为只要掌握干法除尘的关键技术,并采取有效措施逐一加以解决,全干法煤气布袋除尘在1000m3 以上高炉长期使用是完全可行的。长钢炼铁厂经过讨论和专家分析论证,决定8号高炉(有效容积1080m3 )煤气净化系统采用全干法布袋除尘。
2 具体应用情况
长钢8号高炉于2003年8月1日开始建设, 2004年9月19日顺利开炉, 8号高炉煤气净化系统由布袋除尘、集灰处理、冷却、管路阀门、控制系统等组成。
2. 1 干法布袋除尘设计参数
高炉煤气最大发生量: 23. 7万m3 /h (标况)
高炉煤气正常发生量: 21. 9万m3 /h (标况)
高炉炉顶煤气压力: 高压: 0. 17～0. 2MPa
常压: 0. 03～0. 05MPa
高炉炉顶荒煤气温度: 200～250℃
重力除尘器后煤气含尘量: 6～10g/m3 (标况)
净煤气含尘量: < 10mg/m3 (标况)
2. 2 干法布袋除尘工艺流程
高炉煤气经重力除尘器粗除尘后,进入布袋除尘器精除尘,精除尘后的煤气进入净煤气总管, 经调压阀组稳压后,进入净煤气总管,送往热风炉等各煤气用户使用。
当进入布袋除尘器的半净煤气温度≥220℃ 时,打开煤气冷却装置的入口阀,对煤气进行冷却,如果煤气温度仍≥220℃时,打开冷却器给水阀门,对冷却器进行喷水,使煤气降温。
本工程采用脉动反吹方式进行清灰,根据压差定值或定时进行间歇反吹操作,消除布袋内壁的积灰。
2. 3 干法布袋除尘工艺布置
8 号高炉煤气布袋除尘设施共设10 个 Ф4020mm ×10m布袋除尘器,一字型布置。
2. 3. 1 布袋除尘器
设计采用标准设备,属Ⅰ类压力容器。布袋除尘器箱体内直径4m, 箱体总高 16182m,每个箱体内设288 条布袋, 滤袋直径 130mm,每条滤袋长6m, 一个箱体过滤面积为 705m2。
10 个箱体工作时, 正常过滤负荷为 37140m3 / (m2 ·h) ,过滤速度为0. 623m /min; 1个箱体检修9 个箱体工作时, 正常过滤负荷为 41156m3 / (m2 1h) 。
箱体下部切线方向进气,箱体上设有人孔和爆破阀,箱体内设有平台和爬梯,用以检修和吊挂布袋。
滤袋采用氟美斯针刺毡,允许最高工作温度为260℃。
箱体设有外保温,保温材料采用隔热性能良好的超细玻璃棉毡,外包镀锌铁皮。箱体下部还设有蒸汽盘管,防止结露。
2. 3. 2 煤气冷却装置
煤气冷却装置为列管式空气换热器,管内走高温高炉煤气,管壳直接与大气接触,同时在换热管外设两层喷水嘴,当空气冷却降温不能满足要求时,可向换热管喷水,进行强化降温。一般情况下,当重力除尘器出口温度大于220℃时开始打水,低于180℃时时停止打水。换热器的主要技术参数如下:
换热器型式: 列管式换热器
换热面积: 333. 4m2
换热器高度: 13400mm
换热管直径: Ф133 ×4. 5mm
换热管长度: 6000mm
2.3. 3 煤气放散火炬
直径Ф1000mm 放散塔3 个,最大放散煤气量2317万m3 /h,点火装置由计算机自动控制,火源采用焦炉煤气。主要目的是开炉初期荒煤气放散和生产过程中多余煤气的放散。
2. 4 工艺操作
滤袋在过滤状态时,荒煤气进口气动蝶阀及净煤气出口气动蝶阀均打开,随着布袋外壁上的积灰逐渐增多,布袋阻力不断增大,当荒、净煤气主管压差达到5kPa时,进行反吹。反吹形式为脉冲反吹,反吹介质为氮气,当所有布袋反吹完毕后,立即启动机械化除灰系统进行清灰。
每日反吹次数根据实际情况确定,一般情况下反吹10～12次,每次反吹约需15～20分钟。
2. 4. 1 布袋除尘器煤气温度控制
煤气温度控制是布袋除尘器正常工作的重要条件。要求进布袋除尘器的煤气温度下限比煤气露点温度高出50℃,一般不低于100℃,否则灰尘易结露,粘结滤袋,并造成卸灰不畅。要求进入布袋除尘器的煤气温度不高于220℃,以免烧坏滤袋。
当进入布袋除尘器的荒煤气温度≥220℃时, 进行高温报警,当荒煤气温度≥220℃时,打开煤气冷却装置的入口阀,对煤气进行冷却。如果荒煤气温度仍≥220℃,打开冷却装置给水阀门,对冷却装置进行喷水。如果荒煤气温度≥250℃,打开荒煤气总管的放散阀,同时关闭所有箱体的进口阀。
当荒煤气温度小于100℃时,进行低温报警,此时煤气冷却装置入口阀应处于关闭状态。
2. 4. 2 布袋除尘器阀门的驱动
布袋除尘器进口、出口、卸灰阀等主要阀门采用氮气驱动的气动蝶阀,这种阀门为全开、全关, 气密性较高, 启闭速度快, 耐磨损。氮气用量 3m3 /h,压力≥0. 6MPa。
2. 4. 3 高炉煤气干式净化机械卸、输灰设施
高炉煤气干式净化机械化卸、输灰设施包括清灰系统、输灰系统。
2. 4. 4 清灰、输灰系统工艺流程
布袋灰斗→电动卸灰球阀→中间灰斗→卸灰球阀→1号螺旋输送机→2号螺旋输送机→斗式提升机→高位灰仓→电动卸灰球阀→加湿卸灰机 →汽车外运。
机械化清灰配合布袋反吹进行,按布袋反吹周期进行清灰。布袋灰斗中的瓦斯灰经电动卸灰球阀卸入中间灰斗。清灰完毕即进行输灰。中间灰斗每两个为一组顺序输灰,瓦斯灰经星形卸灰阀、卸灰球阀、1号螺旋输送机、2号螺旋输送机、斗式提升机卸入高位灰仓。运灰时打开仓下闸门,瓦斯灰经加湿卸灰机加湿搅拌后卸入专用运灰车运出。
2. 5 干法煤气布袋除尘的关键问题
2. 5. 1 过滤负荷
过滤负荷一般有两种表现方式:一是每平方米布袋面积每小时过滤的煤气量,按经验1000m3 级高炉应控制在40m3 / (m2 1h)左右(标态) ;二是煤气通过过滤体时的流速—过滤速度,一般为 015～017m /min (标态) 。
2. 5. 2 温度控制
高炉煤气运用布袋除尘,温度的控制至关重要。温度低,灰尘容易粘布袋,温度高又容易使布袋脆化,这些都将影响布袋寿命和煤气除尘效果, 根据材质不同温度控制范围也不同,要有控制煤气温度的设施。
2. 5. 3 压差控制
大型高炉炉顶压力高,在切引煤气时操作不当极容易使箱体压差升高而损坏布袋和骨架,因此压差的调整控制也是大高炉运用布袋除尘的关键。
定期与邯钢、石钢、国丰、建龙等厂对标,找出自己的不足,积极想办法进一步改善高炉的各项指标。
3 效果
随着喷煤比的增加,综合焦比呈下降的趋势; 随着富氧率的增加,高炉的利用系数、冶炼强度明显增加,焦比明显下降,但综合焦比下降的趋势不明显,主要是煤的变化,煤焦置换比有所下降,增加的煤量并没有替代一定的焦炭,造成虽然煤比提高但综合焦比并没有明显降低的结果。
4 结语
(1)唐钢炼铁厂南区成功采用了喷煤技术、富氧技术,使冶炼强度大幅度提高,带动了其它指标的进步,煤比大幅度升高、综合焦比降低、利用系数明显提高,生铁的成本降低,由于高炉长期稳定顺行,铁水质量也得到了进一步提高,达到了高炉增产、降耗、优质的目的。
(2)下一步应重点探讨如何使富氧率和喷煤量达到合理比例,并调整高炉的操作,提高煤粉在风口前的燃烧率,提高煤焦置换比,确保煤比突破 160kg/ t,综合焦比降到505kg/ t以下,达到高炉强化冶炼的目的。
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