第七章高爐煤氣處理系統(tǒng)設計

1、7 高爐煤氣處理系統(tǒng)高爐煤氣處理系統(tǒng) 7.1 概述n煤氣成分CO20-24%，H22%，CH40.5%，CO214-18%，N255-58%。n1300-1600m3煤氣/t鐵，有毒，含塵10-40g/m3,0.1-0.2MPa,溫度約200煤氣除塵工藝流程荒煤氣粗除塵半精細除塵精除塵壓力利用凈煤氣10-40g/m3,0.1-0.2MPa, 200重力除塵器旋風除塵器30mP50-200Pa洗滌塔80-200Pa4-5t水/m3溢流文氏管5mP1.5-3KPa3.5-4t水/m3文氏管8-10KPa0.5-1t水/m3靜電除塵器0.8KPa0.3-0.4KWh高壓閥組余壓發(fā)電10mg/m3,常

2、溫0.02-0.035MPa包括濕法除塵和干法除塵兩種。包括濕法除塵和干法除塵兩種。 一一. 濕法除塵：濕法除塵： 常采用洗滌塔常采用洗滌塔文氏管文氏管脫脫水器系統(tǒng)。水器系統(tǒng)。 工藝流程工藝流程工藝流程濕法凈化系統(tǒng)流程圖濕法凈化系統(tǒng)流程圖 塔文和電除塵器系統(tǒng)（P204） 文式管電除塵器系統(tǒng)（P204）1-重力除塵器；2-文式管；3-灰泥補集器；4-調(diào)壓閥組；5-電除塵器；6-余壓透平機組 雙文氏管串聯(lián)清洗系統(tǒng)（P204） 環(huán)縫洗滌器清洗系統(tǒng)（P204）1-重力除塵器；2-環(huán)縫洗滌器；3-脫水器；4-旁通閥；5-透平機組 塔后文氏管系統(tǒng)（P204）1-重力除塵器；2-洗滌塔；3-文氏管；4-調(diào)壓

3、閥組；5-脫水器 濾袋干式除塵系統(tǒng)（P204）1-重力除塵器；2-1次濾袋除塵；3-2次濾袋除塵；4-蝶閥；5-閘閥；6-凈煤氣管道 二二. 干法除塵干法除塵 一種是用耐熱尼龍布袋除塵器（一種是用耐熱尼龍布袋除塵器（BDC）；）；一種是用干式電除塵器（一種是用干式電除塵器（EP） 干法凈化系統(tǒng)流程圖干法凈化系統(tǒng)流程圖 三三. 評價煤氣除塵設備的主要指標：評價煤氣除塵設備的主要指標： 1. 生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 指單位時間處理的煤氣量，一般用指單位時間處理的煤氣量，一般用每小時所通過的標準狀態(tài)的煤氣體積流每小時所通過的標準狀態(tài)的煤氣體積流量來表示。量來表示。2. 除塵效率除塵效率 指標準狀態(tài)下單位體

4、積的煤氣通過指標準狀態(tài)下單位體積的煤氣通過除塵設備后所捕集下來的灰塵重量占除除塵設備后所捕集下來的灰塵重量占除塵前所含灰塵重量的百分數(shù)。塵前所含灰塵重量的百分數(shù)。 %100121mmm 除塵效率，除塵效率，%； m1、m2分別為入口和出口煤氣標態(tài)分別為入口和出口煤氣標態(tài)含塵量，含塵量，g/m3 式中式中 3. 壓力降壓力降 指煤氣壓力能在除塵設備內(nèi)的損失，指煤氣壓力能在除塵設備內(nèi)的損失，以入口和出口的壓力差表示。以入口和出口的壓力差表示。4. 水的消耗和電能消耗水的消耗和電能消耗 水、電消耗一般以每處理水、電消耗一般以每處理1000m3標態(tài)煤氣所消耗的水量和電量表示。標態(tài)煤氣所消耗的水量和電量

5、表示。 7.2 煤氣除塵設備及原理煤氣除塵設備及原理 7.2.1 粗除塵設備粗除塵設備 一一. 重力除塵器重力除塵器 1. 除塵原理：除塵原理： 煤氣經(jīng)中心導入管后，氣流突然轉(zhuǎn)向，流煤氣經(jīng)中心導入管后，氣流突然轉(zhuǎn)向，流速突然降低，煤氣中的灰塵顆粒在慣性力和重速突然降低，煤氣中的灰塵顆粒在慣性力和重力作用下沉降到除塵器底部。力作用下沉降到除塵器底部。 重力除塵器重力除塵器1煤氣下降管，煤氣下降管，2除塵器；除塵器；3清灰口；清灰口；4中心導入管；中心導入管；5塔前管塔前管 2. 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 3. 主要尺寸主要尺寸圓筒部分直徑和高度圓筒部分直徑和高度 （1）圓筒部分直徑（）圓筒部分直徑（

6、D）：）： vQD13. 1式中：式中： Q 煤氣流量，煤氣流量，m3/s； v煤氣在圓筒內(nèi)的速度，約煤氣在圓筒內(nèi)的速度，約 0.61.0m/s。高壓操作取高值。高壓操作取高值。（2） 圓筒部分高度（圓筒部分高度（H）：）： FQtH 式中：式中： t 煤氣在圓筒部分停留時間，煤氣在圓筒部分停留時間， 一般一般1215s，大高爐取低值；，大高爐取低值； F除塵器截面積，除塵器截面積，m2；（3）核核高徑比）核核高徑比 ： 一般在一般在1.001.50之間，大高爐取低值。之間，大高爐取低值。（4）排灰裝置）排灰裝置螺旋清灰器螺旋清灰器 螺旋清灰器螺旋清灰器 1筒形給料器；筒形給料器；2出灰槽；出

7、灰槽；3螺旋推進器；螺旋推進器；4噴嘴；噴嘴； 5水和灰泥的出口；水和灰泥的出口；6排氣管排氣管 （1）除塵效率可達到）除塵效率可達到70%，可以除去粒度，可以除去粒度大于大于30m的灰塵顆粒，出口煤氣含塵可降的灰塵顆粒，出口煤氣含塵可降到到210g/m3；（2）阻力損失較小，一般為）阻力損失較小，一般為50200Pa。 3. 特點：特點：二二. 旋風除塵器旋風除塵器1. 工作原理工作原理 含塵煤氣以含塵煤氣以1020m/s的標態(tài)流速從切線的標態(tài)流速從切線方向進入后，在煤氣壓力能的作用下產(chǎn)生回旋方向進入后，在煤氣壓力能的作用下產(chǎn)生回旋運動，灰塵顆粒在離心力作用下，被拋向器壁運動，灰塵顆粒在離心

8、力作用下，被拋向器壁積集，并向下運動進入積灰器。積集，并向下運動進入積灰器。 2. 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 旋風除塵器旋風除塵器 旋風除塵器可以除去大于旋風除塵器可以除去大于20m的粉塵顆粒，壓力損失較大，為的粉塵顆粒，壓力損失較大，為5001500Pa。 3. 特點：特點：7.2.2 半精細除塵設備半精細除塵設備 一一. 洗滌塔洗滌塔 1. 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 內(nèi)設三層噴水管，每層都設有均布的內(nèi)設三層噴水管，每層都設有均布的噴頭，最上層逆氣流方向噴水，噴水量占噴頭，最上層逆氣流方向噴水，噴水量占總水量的總水量的50，下面兩層則順氣流方向噴，下面兩層則順氣流方向噴水，噴水量各占水，噴水量各占25。結(jié)構(gòu)

9、圖：結(jié)構(gòu)圖： 1煤氣導入管；煤氣導入管；2洗滌塔外殼；洗滌塔外殼；3噴嘴；噴嘴；4煤氣導出管；煤氣導出管；5人孔；人孔；6給水管給水管2. 工作原理工作原理 煤氣從塔體下側(cè)進入，在向上運動的過煤氣從塔體下側(cè)進入，在向上運動的過程中，與霧化水相遇，灰塵被水滴浸潤凝結(jié)程中，與霧化水相遇，灰塵被水滴浸潤凝結(jié)成較大的顆粒沉降塔底，再經(jīng)水封排出，同成較大的顆粒沉降塔底，再經(jīng)水封排出，同時煤氣與水還進行熱交換，使煤氣溫度降至時煤氣與水還進行熱交換，使煤氣溫度降至40以下，半凈煤氣由塔頂排出以下，半凈煤氣由塔頂排出 。3. 影響除塵效率的主要因素影響除塵效率的主要因素（1）水的消耗量；）水的消耗量；（2）水

10、的霧化程度；）水的霧化程度；（3）煤氣流速。）煤氣流速。 4. 水封排污裝置水封排污裝置5. 特點特點（1）除塵效率）除塵效率7075；（2）壓力損失）壓力損失70200Pa 二二. 溢流文氏管溢流文氏管 1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 溢流文氏管示意圖溢流文氏管示意圖1煤氣入口；煤氣入口；2溢流水箱；溢流水箱；3溢流口；溢流口；4收縮管；收縮管；5喉口；喉口；6擴張管擴張管 工作時溢流水箱的水不斷沿溢流口流入收工作時溢流水箱的水不斷沿溢流口流入收縮段，保持收縮段至喉口連續(xù)地存在一層水膜，縮段，保持收縮段至喉口連續(xù)地存在一層水膜，當高速煤氣流通過喉口時與水激烈沖擊，使水當高速煤氣流通過喉口時與水激烈沖擊，使水

11、霧化，霧化水與煤氣充分接觸，使粉塵顆粒濕霧化，霧化水與煤氣充分接觸，使粉塵顆粒濕潤聚合并隨水排出，并起到降低煤氣溫度的作潤聚合并隨水排出，并起到降低煤氣溫度的作用。用。 2. 工作原理工作原理3. 溢流文氏管主要設計參數(shù)溢流文氏管主要設計參數(shù) 收縮角收縮角 擴張角擴張角 喉口長度，喉口長度，mm 喉口流速喉口流速，m/s 噴水量，噴水量， t/103m3 溢流水量溢流水量，t/103m3 20 25 6 7 300 5070 3.54.0 0.5 7.2.3 精細除塵設備精細除塵設備 一一. 文氏管文氏管 與溢流文氏管相同，只是通過喉口部與溢流文氏管相同，只是通過喉口部位的煤氣流速更大，氣體對

12、水的沖擊更加位的煤氣流速更大，氣體對水的沖擊更加激烈，水的霧化更加充分，可以使更細的激烈，水的霧化更加充分，可以使更細的粉塵顆粒得以濕潤凝聚并與煤氣分離。粉塵顆粒得以濕潤凝聚并與煤氣分離。 1. 除塵原理：除塵原理：（1）喉口處煤氣流速：）喉口處煤氣流速： 當耗水量一定時，喉口流速越高則當耗水量一定時，喉口流速越高則除塵效率越高；除塵效率越高； （2）耗水量有關：）耗水量有關： 當喉口流速一定時，耗水量多，除當喉口流速一定時，耗水量多，除塵效率也相應提高。塵效率也相應提高。 2. 影響除塵效率的因素影響除塵效率的因素3. 特點特點壓力損失較大，適用于高壓高爐。壓力損失較大，適用于高壓高爐。 二

13、二. 靜電除塵器靜電除塵器 1. 除塵原理：除塵原理： 當氣體通過兩極間的高壓電場時，由當氣體通過兩極間的高壓電場時，由于產(chǎn)生電暈現(xiàn)象而發(fā)生電離，帶陰離子的于產(chǎn)生電暈現(xiàn)象而發(fā)生電離，帶陰離子的氣體聚集在粉塵上，在電場力作用下向陽氣體聚集在粉塵上，在電場力作用下向陽極運動，在陽極上氣體失去電荷向上運動極運動，在陽極上氣體失去電荷向上運動并排出，灰塵沉積在陽極上，用振動或水并排出，灰塵沉積在陽極上，用振動或水沖的辦法使其脫離陽極。沖的辦法使其脫離陽極。 負極為電暈極，正極為沉淀極。負極為電暈極，正極為沉淀極。 2. 結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：有單管式、套筒式和平板式三種類型。有單管式、套筒式和平板式三種

14、類型。a單管式；單管式；b板式；板式；c套筒式套筒式 3. 影響除塵效率的因素影響除塵效率的因素 （1）荷電塵粒的運動速度。）荷電塵粒的運動速度。（2）沉淀極比表面積愈大除塵效率愈高。）沉淀極比表面積愈大除塵效率愈高。概念：概念：沉淀極比表面積是指在沉淀極比表面積是指在1s內(nèi)凈化內(nèi)凈化1m3煤煤氣所具有的沉淀極面積。氣所具有的沉淀極面積。（3）煤氣流速與入口煤氣含塵量。）煤氣流速與入口煤氣含塵量。（4）噴水沖洗沉淀極上的塵粒，可以提高除）噴水沖洗沉淀極上的塵粒，可以提高除塵效率。塵效率。（ 5）灰塵本身的性質(zhì)和數(shù)量。）灰塵本身的性質(zhì)和數(shù)量。4. 特點特點（1）除塵效率高，煤氣含塵量降至）除塵效

15、率高，煤氣含塵量降至 5mg/m3以下；以下；（2）除塵效果不受高爐操作條件的影響；）除塵效果不受高爐操作條件的影響；（3）壓力損失??；）壓力損失小；（4）一次投資高。）一次投資高。 三三. 布袋除塵器布袋除塵器 1. 除塵原理：除塵原理： 為過濾除塵，含塵煤氣流通過布袋為過濾除塵，含塵煤氣流通過布袋時，灰塵被截留在纖維體上，而氣體通時，灰塵被截留在纖維體上，而氣體通過布袋繼續(xù)運動，通過振動或反吹將粉過布袋繼續(xù)運動，通過振動或反吹將粉塵清落卸出，屬于干法除塵。塵清落卸出，屬于干法除塵。2. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)布袋除塵器示意圖布袋除塵器示意圖1布袋；布袋；2反吹管；反吹管；3脈沖閥；脈沖閥；4脈沖氣包；脈

16、沖氣包；5箱體；箱體；6排灰口排灰口 3. 計算計算 總過濾面積根據(jù)布袋可能承受的過濾負總過濾面積根據(jù)布袋可能承受的過濾負荷進行計算。荷進行計算。概念：概念： 過濾負荷是指每平方米布袋每小時允許過濾負荷是指每平方米布袋每小時允許過濾的煤氣量。過濾的煤氣量。布袋總面積計算：布袋總面積計算：iQA 式中：式中： A 除塵器總過濾面積，除塵器總過濾面積，m2； Q除塵器過濾煤氣總流量，除塵器過濾煤氣總流量，m3/h； i布袋允許的過濾負荷，一般取布袋允許的過濾負荷，一般取3035m3/m2h。布袋的總條數(shù)：布袋的總條數(shù)： 除塵器總過濾面積除以每條布袋的表面積。除塵器總過濾面積除以每條布袋的表面積。

17、7.3 煤氣除塵系統(tǒng)附屬設備煤氣除塵系統(tǒng)附屬設備7.3.1 脫水器脫水器 1 重力式脫水器重力式脫水器 一一. 工作原理工作原理 氣流進入脫水器后，由于氣流流速氣流進入脫水器后，由于氣流流速和方向的突然改變，氣流中吸附有塵泥和方向的突然改變，氣流中吸附有塵泥的水滴在重力和慣性力作用下沉降，與的水滴在重力和慣性力作用下沉降，與氣流分離。氣流分離。二二. 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖重力式脫水器重力式脫水器 煤氣在重力脫煤氣在重力脫水器內(nèi)標態(tài)流速為水器內(nèi)標態(tài)流速為46m/s； 進口煤氣流速進口煤氣流速1520m/s。三三. 特點：特點： 結(jié)構(gòu)簡單，不易堵塞，但脫泥、脫水結(jié)構(gòu)簡單，不易堵塞，但脫泥、脫水的效

18、率不高。的效率不高。 安裝在文氏管后。安裝在文氏管后。2 擋板式脫水器擋板式脫水器 一一. 工作原理工作原理 煤氣從切線方向進入后，經(jīng)曲折煤氣從切線方向進入后，經(jīng)曲折擋板回路，塵泥在離心力和重力作用擋板回路，塵泥在離心力和重力作用下與擋板、器壁接觸被吸附在擋板和下與擋板、器壁接觸被吸附在擋板和器壁上、積聚并向下流動而被除去。器壁上、積聚并向下流動而被除去。 二二. 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 入口煤氣入口煤氣標態(tài)速度為標態(tài)速度為12m/s； 筒內(nèi)速度筒內(nèi)速度為為4m/s。 一般安裝一般安裝在調(diào)壓閥組在調(diào)壓閥組后后 面。面。 3 填料式脫水器填料式脫水器 一一. 脫水原理脫水原理 靠煤氣流中的水滴與填

19、料相撞失靠煤氣流中的水滴與填料相撞失去動能，從而使水滴與氣流分離。去動能，從而使水滴與氣流分離。 二二. 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 設二層填料設二層填料塑料環(huán)，每層厚塑料環(huán)，每層厚0.5m，每層塑料環(huán)層壓力損每層塑料環(huán)層壓力損失為失為0.5KPa。 作為最后一級脫作為最后一級脫水設備，脫水效率為水設備，脫水效率為75。 7.3.2 粗煤氣管道粗煤氣管道 一一. 概念概念1.荒煤氣管道：荒煤氣管道： 從粗除塵設備到半精細除塵設備之間的煤氣從粗除塵設備到半精細除塵設備之間的煤氣管道稱為荒煤氣管道。管道稱為荒煤氣管道。2. 半凈煤氣管道：半凈煤氣管道： 從半精細除塵設備到精細除塵設備之間的煤從半精細除塵

20、設備到精細除塵設備之間的煤氣管道稱為半凈煤氣管道。氣管道稱為半凈煤氣管道。 3. 凈煤氣管道：凈煤氣管道：精細除塵設備以后的煤氣管道稱為凈煤氣管道。精細除塵設備以后的煤氣管道稱為凈煤氣管道。 二二. 高爐爐頂煤氣管道示意圖高爐爐頂煤氣管道示意圖 均勻分布在爐頭處。小型高爐設置兩根均勻分布在爐頭處。小型高爐設置兩根導出管，大型高爐設四根導出管。導出管，大型高爐設四根導出管。 導出管總截面積大于爐喉截面積的導出管總截面積大于爐喉截面積的40，煤氣在導出管內(nèi)流速為煤氣在導出管內(nèi)流速為34m/s。 導出管傾角應大于導出管傾角應大于50，一般為，一般為53 三三. 煤氣導出管：煤氣導出管：四四. 煤氣上

21、升管煤氣上升管 導出管上部成對地合并在一起的垂直部導出管上部成對地合并在一起的垂直部分稱為煤氣上升管。分稱為煤氣上升管。 煤氣上升管的總截面積為爐喉截面積的煤氣上升管的總截面積為爐喉截面積的2535，上升管內(nèi)煤氣流速為，上升管內(nèi)煤氣流速為57m/s。 五五. 煤氣下降管煤氣下降管 由上升管通向重力除塵器的一段為煤氣由上升管通向重力除塵器的一段為煤氣下降管。下降管。 下降管內(nèi)煤氣流速一般為下降管內(nèi)煤氣流速一般為69m/s，或按，或按下降管總截面積為上升管總截面積的下降管總截面積為上升管總截面積的70考考慮，同時應保證下降管傾角大于慮，同時應保證下降管傾角大于40。 7.3.3 煤氣遮斷閥煤氣遮斷

22、閥 設置在重力除塵器上部的圓筒形管道內(nèi)，設置在重力除塵器上部的圓筒形管道內(nèi)，是一盤式閥。是一盤式閥。二二. 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖一一. 位置：位置： 高爐正常生產(chǎn)時高爐正常生產(chǎn)時處于常通狀態(tài)，閥盤處于常通狀態(tài)，閥盤提到虛線位置，煤氣提到虛線位置，煤氣入口與重力除塵器的入口與重力除塵器的中心導入管相通。中心導入管相通。 高爐休風時關閉，高爐休風時關閉，閥盤落下，將高爐與閥盤落下，將高爐與煤氣除塵系統(tǒng)隔開。煤氣除塵系統(tǒng)隔開。 三三. 要求：要求：1. 密封性能良好；密封性能良好；2. 開啟時壓力降要小。開啟時壓力降要小。7.3.4 煤氣放散閥煤氣放散閥 設置在爐頂煤氣上升管的頂端、除塵器設置在爐頂煤氣上升管的頂端、除塵器的頂端和除塵系統(tǒng)煤氣放散管的頂端。的