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大型高爐煤氣全干法袋式除塵技術與設備

 

  大型高爐煤氣全干法袋式除塵技術是一項新興的高爐煉鐵環保型除塵技術。與濕法除塵相比,干法布袋除塵具有基本不用水、不會產生水污染、能耗小、運行費低 的優點,屬于環保節能項目,經濟效益和社會效益顯著,位于國家鋼鐵行業當前重點推廣的“三干一電”(高爐煤氣干法除塵、轉爐煤氣干法除塵、干熄焦和高爐煤 氣余壓發電)技術之首。

  近年來,國內部分3000m3級以上特大高爐開始采用高爐煤氣全干法袋式除塵技術,與傳統濕法除塵技術相比,全干法袋式除塵技術具有以下優點:

1、投資省且占地少。該工藝節省了循環水、泵房、沉淀池、污泥處理等系統,總投資為濕法的50%~70%,同時建設速度快。干法除塵占地約為濕法除塵占地的70%,為鋼廠節省了空間。
   2、節約水電,有助于環保。干法除塵基本不用水,3200m3高爐煤氣除塵系統約可節水1000噸/小時。同時,采用干法除塵,沒有冷卻水,無需污水處理系 統,只有間斷運行的設備用電,耗電約為濕法除塵的10%,并從根本上解決了污水排放不達標、污染物轉移等隱患,有助于當地環境的改善。
  3、提高發電量,降低焦比。干法除塵后煤氣的溫度較高,煤氣壓力損失少,使得TRT的發電量比濕法除塵提高30%~50%。同時,除塵后煤氣溫度比濕法除塵后煤氣溫度高50℃~70℃,用于熱風爐燃燒,可大大提高理論燃燒溫度,節約焦炭8~10kg/tFe。
   4、縮短高爐休風時間,提高產量。一方面,濕法除塵系統為串聯形式除塵設備,除塵設備發生故障,高爐必須休風才能檢修;而干法除塵是多個除塵單元并聯布置, 若某個除塵箱體發生故障,可對該箱體離線檢修,不影響高爐正常生產。另一方面,干法袋式除塵過濾精度高,凈煤氣含塵量可達到≤5mg/Nm3,這樣就可以 大大延長TRT透平機轉子的使用壽命及延長熱風爐的爐齡。
  5、可節約檢修人力成本,并實現除塵灰的綜合利用。干法除塵的操作檢修人員為濕法除塵的1/2,其除塵灰可直接摻入到燒結配料,也可用于鋪路、燒制高強磚等。
  6、武鋼3800m3高爐煤氣全干法袋式除塵系統凈煤氣出口含塵量穩定在5mg/m3以下。相對濕法而言,干法除塵可以省掉幾乎全部水電。和同級別的高爐濕法除塵相比,武鋼3800m3高爐煤氣干法袋式除塵每年可以節約循環水量約2000萬噸,節約新水約100萬噸,節電 1600×104kWh,大大減少了運行費用;采用煤氣干法除塵技術,TRT發電已達到50kWh/t,比煤氣濕法除塵增加發電量30%以上,每年干法除 塵比濕法除塵多發電約4500×104kWh。此外,該工藝還可以省去污泥、污水處理費用等。
  特大型高爐由于容積大,煉鐵生產更加穩定,平穩的爐頂壓力和煤氣溫度為全干法除塵工藝系統順行創造了更好的外部環境。而特大型高爐煤氣采用全干法除塵工藝,其效益更加顯著,是值得大力推廣的工藝技術。

  適用范圍

    大型高爐煤氣全干法袋式除塵技術與設備適用于鋼鐵行業大型(>3200m3)高爐煤氣除塵。

  主要技術內容

    一、基本原理

    高爐煤氣經重力除塵和旋風除塵后,由荒煤氣主管分配到布袋除塵器各箱體中,并進入荒煤氣室,顆粒較大的粉塵由于重力作用自然沉降而進入灰斗,顆粒較小的粉塵隨煤氣上升。經過濾袋時,粉塵被阻留在濾袋的外表面,煤氣得到凈化。凈化后的煤氣進入凈煤氣室,由凈煤氣總管輸入煤氣管網。

    工藝流程如下圖:

    二、技術關鍵

    (1)荒煤氣參數調制技術。針對高爐在發崩料、座料時,短時溫度可達400℃--600℃的問題,采用直接噴霧冷卻方式,將荒煤氣溫度降到260℃以下。

    (2)荒煤氣預除塵技術。荒煤氣進入袋式除塵器之前進行預除塵,得到半凈煤氣。半凈煤氣進入袋式除塵進行精除塵后,最終達到滿足使用要求≤5mg/m3的凈煤氣。

    (3)大直徑除塵器箱體技術。開發大直徑除塵器箱體,單箱體的過濾面積由原來不到600m2,增加到1100--1650m2,使3000--5500m3高爐的除塵器箱體數量維持在10--16個。

    (4)濾袋及濾料技術。采用長袋(8.0m),袋籠分節,換袋無障礙。采用高溫P84復合濾料,具有耐高溫、高過濾精度、高強低伸、低阻力的經濟性能。

    (5)大直徑除塵器低壓長袋脈沖噴吹技術。研發雙向電磁脈沖噴吹裝置,并使每個脈沖閥所帶布袋數量接近,負荷分配合理。開放高速低阻引射噴嘴,噴嘴安裝在噴吹管上,分別對應每條濾袋,噴嘴的數量由工藝條件決定。同一個噴吹管上的噴嘴采用不同孔徑,確保脈沖氣流量進入第一個濾袋和最后一個濾袋的差別在±10%以內。

    (6)氣流組織分布技術。除塵器主管道采用了等靜壓設計,保證進入除塵器筒體的風量偏差<5%,確保煤氣主管道氣流均勻分布到每個除塵筒體。

       (7)氣力卸、輸灰技術。研發壓力可調式正壓氣力輸送裝置,采用氮氣和高壓凈煤氣(高爐煤氣干法袋式除塵器凈化后的煤氣)作為輸送介質。正常工況下采用高爐煤氣,調試和檢修工況下采用氮氣,兩者之間可以靈活切換。

  典型規模

    3200m3高爐。

  主要技術指標  

    煤氣含塵量≤5mg/m3;過濾效率99.95%;過濾阻力<2000Pa;煤氣回收率100%;TRTBlast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,高爐煤氣余壓透平電裝置發電量≥45kW.h/t鐵。

  主要設備 

    由除塵器箱體(凈煤氣室、荒煤氣室、灰斗組成,荒煤氣室、凈煤氣室之間用花板隔離)、脈沖反吹系統、卸輸灰系統、閥門、膨脹節、電氣、儀表及自動化控制系統等組成。

  投資效益分析

    一、投資情況

    總投資5900萬元,其中設備投資3548萬元;運行費用300萬元/年。

    二、經濟效益

    充分利用高爐煤氣的壓力能和熱能,使TRT發電量增加30%--50%,提高熱風爐風溫50%以上,降低高爐焦比,節省焦炭8--10kg/t鐵。除塵灰可直接摻入燒結配料,也可用于鋪路、燒制高強磚進行綜合利用。


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