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现代大型高炉煤气干法袋式除尘技术特点主要包括以下几个方面。
3.1 高炉煤气温度控制技术
高炉煤气干法布袋除尘使用的是高温滤料,但是它仍然有一定的温度要求,比如当前使用的几种滤布要求温度在100-220℃范围,最高不超过260-280℃,太高要损坏滤布,太低则要结露,都影响除尘器工作,所以布袋除尘器对净化介质温度有一定要求。
高炉炉顶煤气温度大部分在250℃以下,但是由于冶炼情况复杂,温度过高过低是常有的事,比如炉况不顺,有时会升高到500-600℃以上,这样炉顶设备必须加以保护,并且干法除尘也无法使用,为此高炉煤气除尘系统采用以下降温措施:
1)炉顶喷水:炉顶喷水是必要的手段,防止出现高温损坏炉顶设备,降温幅度可达数百度。
2)煤气换热器:针对特大型高炉的工艺技术特点,在高炉煤气袋式除尘系统前置热管式煤气换热器作为高炉煤气降温装置,该装置可以根据高炉煤气温度的变化情况进行自动切换,以保证干法除尘滤袋在合适的温度下运行,采用热管式换热器进行换热不仅节约电能,而且不产生二次污染,设备简单,操作维护方便。
热管换热器利用热管原理将高温热量传递到水中从而降低煤气温度,是一种高效冷却设备。为减少磨损,热管表面钎焊了镍铬合金材料。这种设备传热效率高,体积小。在首钢京唐高炉投产初期,炉顶温度偏高,高炉煤气温度多次出现干法除尘入口超过260℃甚至300℃的情况,降温装置长期投入使用,温降可达70℃以上,运行效果好,满足了生产要求。
3.2 紧凑化工艺技术
伴随着高炉容积的不断增大,高炉煤气发生量也大幅增加。1000m3级别至5500m3级别高炉煤气发生量差别巨大,除尘器箱体直径的大小关系到干法除尘系统的整体布置,要求干法袋式除尘系统箱体配置应与工艺参数同步,直径与单箱体煤气处理量系列化,保持合理的箱体数量配置,使工艺流程紧凑化,达到最佳的性价比配置。紧凑化工艺技术主要有以下几点:
1)与高炉容积匹配的除尘器直径与数量:应根据不同容积高炉煤气量的变化选择相适宜的除尘器直径和除尘器数量。除尘器箱体数量一般为10-16台之间,数量太少,不能满足维护检修的倒箱操作,一旦因为偶发事故造成布袋破损,会造成系统负荷过大,难以保持稳定;数量太多,投资和占地面积大幅增加,设备日常维护量大,造成资源浪费。
2)除尘器结构优化及流场分析:除尘器箱体是高炉煤气干法除尘系统主要设备之一,对于确保系统的安全、稳定运行有着重要作用。通过对除尘器壳体进行应力分析,研究除尘器结构的局部薄弱点,进行局部调整降低应力集中,提高设备安全与稳定性。除尘器箱体内部采用特殊的导流结构,使得除尘器箱体煤气气流分布均匀,降低了流速,大大减少了滤袋异常破损的发生,保证整个系统满足高炉的持续稳定生产。
3)合理进行工艺布局:根据除尘器数量和总图情况,合理进行工艺布局。工艺布置应满足以下几点要求:占地长宽比列合适、美观;操作巡检方便,吊装范围合理;煤气气流分布合理,减少荒煤气主管道积灰的可能;主框架受力合理,各层平台宽阔,有效利用空间;脉冲设备布置(布袋、袋笼更换)平台开阔,吊装和更换布袋、袋笼方便。
3.3 煤气系统综合防腐技术
近几年,煤气干法除尘系统开始在国内大高炉上推广普及,但是由于小高炉干法系统腐蚀的矛盾不突出,又沿袭了大高炉传统湿法除尘的习惯,对煤气中HCl等酸性气体的存在缺少认识,因此,大型高炉煤气除尘在由湿法向干法转型期间,很多都没有充分考虑到由酸性气体带来的严重腐蚀现象。另外,高炉原料越来越多地使用进口矿,进口矿尤其是澳矿中氯元素含量普遍高于地方矿,导致高炉煤气中的HCl含量更高,这也是大高炉干法系统腐蚀严重的重要背景条件。目前,济钢、莱钢、太钢、迁钢、首秦等企业的高炉干法煤气系统都普遍存在腐蚀问题。
受原料条件限制,控制入炉料中氯元素和高炉内部氯元素不进入煤气也有很大难度。首钢国际工程公司根据高炉生产操作实际情况,在迁钢2号高炉中进行喷水喷碱液工厂试验,并进行多种防腐蚀涂料的实验室实验,进一步深入分析腐蚀的原因,找出了相应的解决方法与措施。喷碱工厂试验装置实施后,对煤气冷凝水及系统腐蚀情况进行跟踪和进一步分析后,优化了工艺参数与结构,并进一步在京唐工程中实施应用。目前高炉煤气冷凝水PH值均大于6.5,运行效果良好。
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