精品資料（2021-2022年收藏的）論高爐煤氣干法除塵與濕法除塵精

1、對(duì)高爐煤氣干法除塵與濕法除塵的重新評(píng)價(jià)劉全興 （青島鋼鐵集團(tuán)公司） 摘 要： 隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，新建中小高爐普遍采用高爐煤氣干法除塵；有的大型高爐新建或擴(kuò)建也有采用高爐煤氣干法除塵的趨向。高爐煤氣干法除塵確實(shí)回收煤氣物理熱、節(jié)水、節(jié)電的良好效果。但是，不容忽視的是高爐煤氣干法除塵占地大、維護(hù)費(fèi)用高、有效工作溫度區(qū)間窄、凈化煤氣效果差、TRT風(fēng)機(jī)葉片磨損、設(shè)備振動(dòng)大，殃及所有用戶等突出弊端。高爐的操作與管理難以滿足煤氣凈化的工藝要求。也時(shí)常存在“僥幸”心理，加之操作人員技術(shù)水平不佳，時(shí)而出現(xiàn)大量燒毀布袋的事故。給設(shè)備造成重大損失，我們要認(rèn)真應(yīng)對(duì)與反思，重新審視高爐煤氣干法除塵的工藝，真正做到合

2、理選擇技術(shù)路線，加強(qiáng)系統(tǒng)含塵量檢測(cè)，強(qiáng)化操作溫度控制，技術(shù)更換破損布袋和系統(tǒng)功能完善，保證煤氣凈化達(dá)標(biāo)，設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞：高爐煤氣 干法除塵 濕法除塵1. 前言隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，新建中小高爐普遍采用高爐煤氣干法除塵；有的大型高爐新建或擴(kuò)建也有采用高爐煤氣干法除塵的趨向。已經(jīng)采用全干法除塵的大中型高爐主要有: 萊鋼兩座 2218 m3、通鋼 1086m3、韶關(guān) 2500 m3、柳鋼 1080 m3、攀鋼 1350 m3、鞍鋼 2580 m3。與濕法除塵相比, 高爐煤氣干法除塵不僅簡(jiǎn)化了工藝系統(tǒng), 從根本上解決二次水污染及污泥的處理問(wèn)題, 確實(shí)回收煤氣物理熱、節(jié)水、節(jié)電的良好效果。而且配

3、合干式 TRT可合理利用煤氣顯熱, 顯著提高發(fā)電水平。國(guó)家也明令支持這一節(jié)能減排、綠色環(huán)保的技術(shù)路線。但是，不容忽視的是高爐煤氣干法除塵占地大、維護(hù)費(fèi)用高、有效工作溫度區(qū)間窄、凈化煤氣效果差、TRT風(fēng)機(jī)葉片磨損、設(shè)備振動(dòng)大，殃及所有用戶等突出弊端。高爐的操作與管理難以滿足煤氣凈化的工藝要求。也時(shí)常存在“僥幸”心理，加之操作人員技術(shù)水平不佳，時(shí)而出現(xiàn)大量燒毀布袋的事故。在我國(guó)北方寒冷地區(qū)冬季生產(chǎn)布袋除塵和排灰系統(tǒng)溫度過(guò)低，嚴(yán)重結(jié)露，較細(xì)的排灰管道堵塞，給設(shè)備造成重大損失，直接影響生產(chǎn)。我們要認(rèn)真應(yīng)對(duì)與反思，重新審視高爐煤氣干法除塵的工藝，真正做到合理選擇技術(shù)路線，加強(qiáng)系統(tǒng)含塵量檢測(cè)，強(qiáng)化操作溫度

4、控制，技術(shù)更換破損布袋和系統(tǒng)功能完善，保證煤氣凈化達(dá)標(biāo)，設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。2. 高爐煤氣干法除塵與濕法除塵工藝比較從高爐爐頂排出的煤氣含塵量在1040g/Nm3，如果不進(jìn)行除塵和清洗，這種煤氣是沒(méi)有使用價(jià)值的，因?yàn)榇罅亢瑝m的煤氣在燃燒時(shí)，會(huì)將化工焦?fàn)t燃燒室格子磚，高爐熱風(fēng)爐蓄熱室格子磚及軋鋼廠加熱爐燒咀，燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火器堵塞，同時(shí)在長(zhǎng)途輸送途中，也會(huì)造成管道堵塞，沖刷、腐蝕管壁，使得整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)量加大，甚至影響生產(chǎn)。 從高爐煤氣的除塵、清洗發(fā)展來(lái)看，其工藝流程隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，設(shè)備改造也在不斷發(fā)展。目前新建中下高爐基本上采用干法除塵工藝。而大型高爐煤氣清洗工藝基本上有兩種：即高爐煤氣干法除塵與濕法

5、除塵?；騼煞N工藝兼而有之。而濕法除塵又有塔文工藝、雙文工藝和比紹夫等工藝方法。隨著噴嘴的設(shè)計(jì)優(yōu)化和噴霧技術(shù)進(jìn)步，比紹夫工藝流程在節(jié)水節(jié)電，減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，確保高爐煤氣凈化效果，即10mg/Nm3以下的含塵量等方面確有突出表現(xiàn)。2. 1 高爐煤氣的凈化的目的高爐煤氣是煉鐵生產(chǎn)的副產(chǎn)品，使用冷料時(shí)，出爐的煤氣溫度為120280，煤氣含塵量2030 g/m3。作為氣體燃料要求高爐煤氣的含塵量必須達(dá)到10 mg/m3以下，因此，必須除塵凈化。除塵凈化分為濕法和干法兩種工藝流程。無(wú)論高爐煤氣干法除塵還是濕法除塵工藝，煤氣除塵凈化的目的只有一個(gè)要求高爐煤氣的含塵量必須達(dá)到10 mg/m

6、3以下。2.2 濕法除塵與干法除塵的各自的優(yōu)缺點(diǎn)2. 2.1 傳統(tǒng)的濕法除塵工藝高爐荒煤氣經(jīng)重力除塵器粗除塵后，進(jìn)入濕式精細(xì)除塵，依靠噴淋大量的水，最終獲得含塵量為10 mg/m3以下的凈煤氣。濕式精細(xì)除塵裝置又分為塔文系統(tǒng)和雙文系統(tǒng)。雙文系統(tǒng)就是用溢流文氏管取代了洗滌塔的濕法除塵凈化系統(tǒng)。塔文系統(tǒng)和雙文系統(tǒng)除塵效率是相同的，都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。雙文系統(tǒng)與塔文系統(tǒng)相比，雙文系統(tǒng)具有操作維護(hù)簡(jiǎn)便，占地少、耗水省、節(jié)約投資等優(yōu)點(diǎn)。濕法除塵凈化工藝的特點(diǎn)：除塵效果好，凈煤氣的含塵量低，可達(dá)到10mg/m3。整個(gè)除塵凈化系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝成熟，易于維護(hù)和修理。耗水量大(5.05.5t/km3，煤氣清洗后

7、溫度降低到4245，煤氣壓力損失25kPa，煤氣機(jī)械水含量大，約2030 g/m3。2. 2.2 干法除塵技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)與傳統(tǒng)濕法除塵比較, 高爐煤氣全干法除塵技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)：煤氣溫度不降低，可充分利用煤氣顯熱: 凈煤氣溫度比濕法提高約100 ; 動(dòng)力消耗少,節(jié)電效果明顯。采用干法除塵后，沒(méi)有冷卻水，也就不需要污水處理系統(tǒng)，可降低電耗; 不耗水,少污染: 噸鐵節(jié)水 0.70.8 m3; 環(huán)保，由于不需要污水處理系統(tǒng)，可減少污染。 干式 TRT可多發(fā)電 30%以上； 降低焦比，由于干法除塵后的煤氣溫度較高，供給熱風(fēng)爐后，風(fēng)溫提高50以上，可降低焦比。缺點(diǎn)： 高爐用冶金焦炭質(zhì)量“惡化”，外購(gòu)焦炭水分高，

8、高爐已經(jīng)全部采用冷料，普遍出現(xiàn)“爐喉冷”現(xiàn)象。頂溫低，煤氣蒸汽大，滿足不了除塵布袋的工況要求。由于種種原因，外購(gòu)焦炭幾乎買(mǎi)不到低水分的焦炭，因此，“爐喉冷”在國(guó)內(nèi)大多數(shù)高爐普遍存在。 布袋工作煤氣溫度工作區(qū)間小，長(zhǎng)期生產(chǎn)難以穩(wěn)定。布袋有一定的溫度適應(yīng)性，過(guò)高布袋會(huì)受到損傷甚至燒壞?，F(xiàn)在用玻璃纖維布袋，能耐溫300。煤氣溫度過(guò)低也不利，會(huì)使煤氣結(jié)露影響布袋工作。高爐荒煤氣溫度工作區(qū)間一般在100-260之間，布袋工作才是正常的，除塵效果才有保障。然而，在高爐生產(chǎn)的實(shí)際情況下，這一溫度區(qū)間是很難做到的。例如，開(kāi)爐初期，爐況失常，管道行程、大崩料等特殊爐況時(shí)，爐頂溫度極易超限，其后果可以想象。要求進(jìn)

9、入布袋前的溫度控制在100260的范圍內(nèi)。但高爐出爐的煤氣溫度是變化的。大型高爐用往重力除塵器中噴超細(xì)水霧，來(lái)控制溫度上限。實(shí)踐證明這種方法不好，引起重力除塵器器壁粘灰，放灰困難?，F(xiàn)已改為在重力除塵器后用排管外噴水降溫，效果不錯(cuò)。用在煤氣管道設(shè)置燒嘴，來(lái)控制煤氣溫度下限。中、小高爐因場(chǎng)地所限和其他條件，一般不設(shè)置升溫和降溫措施，當(dāng)煤氣溫度超過(guò)300及低于80時(shí)，就切斷進(jìn)入布袋的煤氣，進(jìn)行短時(shí)的放散。當(dāng)溫度正常后，布袋除法器恢復(fù)工作，這是一種野蠻操作，不應(yīng)提倡。 投資不省，占地不少。采用大量箱體，減少占地面積大，配套閥門(mén)、儀表電器等設(shè)備的一次投資及維護(hù)成本高，維護(hù)頻繁是不爭(zhēng)的事實(shí)。據(jù)調(diào)查，四座5

10、00m3高爐的廠，僅布袋維護(hù)費(fèi)用每年不下300-400萬(wàn)元。 工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。布袋箱體結(jié)構(gòu)龐大、復(fù)雜，更換布袋工作量大。更換布袋環(huán)境差,危險(xiǎn)性大;要求自動(dòng)化程度高。 臟煤氣對(duì)所有用戶危害極大，不可逆，恢復(fù)費(fèi)用驚人。布袋一旦損壞，更換不及時(shí)，除塵效果不佳，殃及所有煤氣用戶。 含塵高的煤氣磨損煤氣設(shè)施，損壞煤氣發(fā)電的轉(zhuǎn)子。消耗氮?dú)?降低煤氣熱值。消耗大量蒸汽和電能。維護(hù)費(fèi)用高。受高爐爐頂溫度波動(dòng)影響，布袋工作要求難度大，很容易損壞布袋。脈沖閥損耗大;冷卻器不好用。由于大型高爐煤氣發(fā)生量多，勢(shì)必要成倍增加箱體數(shù)量，而每個(gè)箱體上均有閥門(mén)、補(bǔ)償器、一次儀表等，這使得整個(gè)干法除塵器的故障點(diǎn)大量增多，同時(shí)占

11、地面積也大大增加。為解決大高爐干法除塵器箱體數(shù)量多、可靠性低的缺點(diǎn)，許多相關(guān)企業(yè)在干法除塵工藝、設(shè)備、關(guān)鍵配套件、輸灰系統(tǒng)等方面做了系統(tǒng)深入的研究。糊布袋后,布袋變性,易撕裂，難以發(fā)現(xiàn),造成煤氣泄漏;儲(chǔ)灰,輸灰系統(tǒng)機(jī)械故障多;易磨損,環(huán)境惡劣，環(huán)保壓力大。冬季粘結(jié),凍堵嚴(yán)重;煤氣飽和水高,影響用戶。最近幾年干法布袋除塵發(fā)展很快，1000m3級(jí)及其以下高爐幾乎全用布袋除塵結(jié)合球式熱風(fēng)爐。取得了明顯的效果。太鋼3號(hào)高爐(1200 m3，攀鋼4號(hào)高爐(1350 m3，包鋼4號(hào)高爐(2200 m3，鞍鋼新4號(hào)高爐(2580 m3、新5號(hào)高爐(2580 m3也都采用干法除塵。使用過(guò)程中也出現(xiàn)過(guò)結(jié)露、堵灰

12、等現(xiàn)象，一度影響生產(chǎn)。甚至有些廠采用干法與濕法并用的局面，投資更為加大。如寶鋼,太鋼等。3 高爐煤氣的凈化與利用的工藝評(píng)價(jià)3.1 干法布袋除塵該系統(tǒng)值得肯定的是余壓發(fā)電的能力提升 ,水資源節(jié)約 ,煤氣含塵量降低 ,與濕法除塵相比煤氣溫度可大幅度提高等。中小高爐上干法布袋除塵器的成功使用，為大型高爐上采用干法布袋除塵器奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，大型高爐設(shè)備完善，爐料條件比較好且穩(wěn)定，冶煉操作過(guò)程平穩(wěn)，煤氣溫度、壓力、含濕量等波動(dòng)較小，煤氣含灰量也比小型高爐低，理論上比中小高爐更具備采用干法布袋除塵的條件。干法布袋除塵系統(tǒng)如圖1所示。但是，由于大型高爐煤氣發(fā)生量多，勢(shì)必要成倍增加箱體數(shù)量，而每個(gè)箱體上均有

13、閥門(mén)、補(bǔ)償器、一次儀表等，這使得整個(gè)干法除塵器的故障點(diǎn)大量增多，同時(shí)占地面積也大大增加。為解決大高爐干法除塵器箱體數(shù)量多、可靠性低的缺點(diǎn)，許多相關(guān)企業(yè)在干法除塵工藝、設(shè)備、關(guān)鍵配套件、輸灰系統(tǒng)等方面做了系統(tǒng)深入的研究。在大型高爐煤氣干法布袋除塵技術(shù)中有這樣幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：一是工作溫度區(qū)間，即荒煤氣高低溫問(wèn)題?，F(xiàn)實(shí)存在的問(wèn)題是：高爐全部采用冷料后，確實(shí)存在爐喉溫度偏低的現(xiàn)象，即所謂的“爐冷”。 “爐冷”對(duì)于高爐操作，特別是煤氣凈化帶來(lái)很多弊端。糊布袋就是一大問(wèn)題。糊布袋就是破壞了布袋的正常工作制度，并且不可逆轉(zhuǎn)。爐頂溫度超限也是不可避免的，特別是開(kāi)爐初期和特殊爐況時(shí)，瞬間爐頂溫度超過(guò)280，是難以

14、防范的。盡管有的廠家采用高爐爐頂噴霧打水和荒煤氣放散系統(tǒng)相結(jié)合的工藝方式，糊布袋和燒損布袋是時(shí)有發(fā)生的。二是一次性投資和維護(hù)費(fèi)用問(wèn)題。采用大量箱體，減少占地面積大，配套閥門(mén)、儀表電器等設(shè)備的一次投資及維護(hù)成本高，維護(hù)頻繁是不爭(zhēng)的事實(shí)。據(jù)調(diào)查，四座500m3高爐的廠，僅布袋維護(hù)費(fèi)用每年不下300-400萬(wàn)元。三是含塵高殃及所有用戶并損壞設(shè)備問(wèn)題。凡是采用高爐煤氣干法布袋除塵或多或少都出現(xiàn)過(guò)布袋損壞含塵超標(biāo)問(wèn)題，造成TRT風(fēng)機(jī)葉片磨損、設(shè)備振動(dòng)大，殃及所有用戶等突出弊端。我們應(yīng)該看到，許多為高爐煤氣干法布袋除塵配套服務(wù)的企業(yè)在不斷地研究和解決上述技術(shù)難題，并取得了積極進(jìn)展。例如，設(shè)計(jì)調(diào)溫裝置，加大

15、布袋箱直徑，濾料合理選擇，雙向電磁脈沖噴吹技術(shù)，采用壓力可調(diào)式正壓氣力輸送裝置，除塵內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，閥門(mén)內(nèi)噴涂了耐磨的涂層，密封圈選用了耐高溫、高強(qiáng)度的材料，補(bǔ)償器的不銹鋼材質(zhì)選用耐氯、硫、耐酸腐蝕強(qiáng)的材質(zhì)，系統(tǒng)采用了PLC或灰塵自動(dòng)檢測(cè)與控制等氣流分布和安全方面做了大量工作。3.2濕法除塵高爐煤氣濕法除塵凈化工藝的最大的好處在于除塵效果好，凈煤氣的含塵量低，可達(dá)到10mg/m3。整個(gè)除塵凈化系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝成熟，運(yùn)行穩(wěn)定，易于維護(hù)和修理。耗水量雖然大(5.05.5t/km3，但是循環(huán)利用。煤氣清洗后溫度雖有降低，但可以用其他工藝方法重新獲得。高爐煤氣濕法除塵凈化工藝的塔文工藝如圖2所示。 圖

16、2 塔文工藝煤氣除塵，清洗系統(tǒng)圖1-高爐；2-重力除塵器；3-高壓洗滌塔；4-文氏管；5-調(diào)壓閥組； 6-脫水器； 7-凈煤氣開(kāi)閉器；8-凈煤氣管網(wǎng)；9-均壓管道；10-爐頂放散閥；11-煤氣遮斷閥；12-荒煤氣管煤氣放散閥；13-半凈煤氣管煤氣放散閥；14-凈煤氣管煤氣放散閥；15-煤氣管煤氣放散閥比紹夫（Bischoff）法是一種濕式環(huán)縫煤氣清洗器，安裝于高爐重力除塵器后。如圖3。圖3 比紹夫（Bischoff）煤氣清洗系統(tǒng)在比紹夫清洗器的第一階段，煤氣通過(guò)預(yù)清洗可將約90%的顆粒爐塵去除而且氣體的冷卻幾乎可在此階段完成，在清洗塔中心配置多級(jí)噴頭，這種結(jié)構(gòu)可在很低的阻損條件下（<10

17、00Pa）達(dá)到很高的清洗和冷卻效果。煤氣清洗的第二階段通過(guò)一環(huán)縫清洗器去除煤氣中細(xì)小的粉塵并同時(shí)進(jìn)行絕熱冷卻。在降壓條件下，可保證煤氣含塵量始終低于5mg/Nm3。綜上所述，在推動(dòng)大型高爐煤氣干式除塵的具體實(shí)施過(guò)程中，必須以科學(xué)態(tài)度認(rèn)真對(duì)待。不同鋼鐵廠原料不同，冶煉強(qiáng)度不同；各地氣侯條件不同，產(chǎn)生的高爐煤氣含灰含塵性質(zhì)不同，對(duì)干式除塵工藝要求也不盡相同，不能生搬硬套，特別是，在已有全部濕法的煤氣系統(tǒng)的廠家要慎用干法布袋除塵，以免兩種工藝互混，帶來(lái)不必要的麻煩。工藝設(shè)計(jì)人員必須按不同條件認(rèn)真區(qū)別對(duì)待，針對(duì)性設(shè)計(jì)才能使工藝逐步完善。目前高爐煤氣干式除塵技術(shù)尚存在一些薄弱環(huán)節(jié)，有待各方面技術(shù)人員去研

18、究、逐步完善。4.結(jié)論4.1新建中小高爐普遍采用高爐煤氣干法除塵；有的大型高爐新建或擴(kuò)建也有采用高爐煤氣干法除塵的趨向。高爐煤氣干法除塵確實(shí)回收煤氣物理熱、節(jié)水、節(jié)電的良好效果。但是，不容忽視的是高爐煤氣干法除塵占地大、維護(hù)費(fèi)用高、有效工作溫度區(qū)間窄、凈化煤氣效果差、TRT風(fēng)機(jī)葉片磨損、設(shè)備振動(dòng)大，殃及所有用戶等突出弊端。4.2煤氣溫度工作區(qū)間小，長(zhǎng)期生產(chǎn)難以穩(wěn)定。高爐荒煤氣溫度工作區(qū)間一般在100-260之間，布袋工作才是正常的，除塵效果才有保障。然而，在高爐生產(chǎn)的實(shí)際情況下，這一溫度區(qū)間是很難做到的。例如，開(kāi)爐初期，爐況失常，管道行程、大崩料等特殊爐況時(shí)，爐頂溫度極易超限，其后果可以想象。投資不省，占地不少。 維護(hù)費(fèi)用高。 工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。 臟煤氣對(duì)所有用戶危害極大，不可逆，維護(hù)費(fèi)用驚人。.含塵高的煤氣磨損煤氣設(shè)施，損壞煤氣發(fā)電的轉(zhuǎn)子。4.3 在推動(dòng)大型高爐煤氣干式除塵的具體實(shí)施過(guò)程中，必須以科學(xué)態(tài)度認(rèn)真對(duì)待。不同鋼鐵廠原料不同，冶煉強(qiáng)度不同；各地氣侯條件不同，產(chǎn)生的高爐煤氣含灰含塵性質(zhì)不同，對(duì)干式除塵工藝要求