高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)優(yōu)化

大氣網(wǎng)訊:摘 要 針對武鋼5號高爐煤氣干法除塵運行中出現(xiàn)的故障，從溫度、輸灰與清灰周期等方面，分析、優(yōu)化干法除塵系統(tǒng)運行方式，總結(jié)故障后處理經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞 高爐煤氣 干法除塵 溫度 輸灰系統(tǒng)

1 概述

武鋼的5號高爐煤氣布袋除塵技術(shù)研究開始于2006年，并于2009年初投運，采用干、濕兩用的除塵方式對高爐煤氣除塵。其中，干法布袋除塵效率高，節(jié)水、環(huán)保，煤氣質(zhì)量好，煤氣溫度高，提高TRT發(fā)電效率20%~30%，減少煤洗水用量600噸/小時左右，具有節(jié)能、環(huán)保雙重效益[1]。

5號高爐布袋系統(tǒng)運行十年來，由于高爐煤氣溫度、壓力、流量等參數(shù)波動，在實踐中遇到除塵灰濕度偏大，造成灰板結(jié)、輸灰管堵塞等故障[2]，不斷優(yōu)化除塵系統(tǒng)運行方式，提高故障處理能力，滿足一定工況下的運行穩(wěn)定性[3]。

2 系統(tǒng)工藝介紹

武鋼5號高爐煤氣除塵系統(tǒng)由布袋干法除塵及文丘里管濕法除塵組成，除塵后凈煤氣經(jīng)TRT發(fā)電送入煤氣主管。見圖1。

圖2-1中，BU為蓄熱緩沖器，WT為煤氣脫氯塔，濕法除塵為傳統(tǒng)文丘里管，此處不做介紹。布袋除塵系統(tǒng)由蓄熱緩沖器，φ6032除塵器箱體（14套），過濾系統(tǒng)，脈沖反吹系統(tǒng)，卸、輸灰系統(tǒng)，φ4032大灰倉（2套），氮氣系統(tǒng)，煤氣脫氯塔組成。

蓄熱緩沖器設(shè)計煤氣流量48萬～60萬Nm3/h，煤氣壓力0.197～0.247 MPa，內(nèi)部敷設(shè)耐火磚，可以有效控制高爐溫度沖擊性的波動，在蓄熱緩沖器整體蓄熱到180℃后，即使其入口煤氣溫度上升到750℃，且持續(xù)五分鐘，其出口煤氣溫度仍能保持在350℃以下，在正常運行過程中對高爐高爐煤氣溫度波動可有效進(jìn)行穩(wěn)定。

除塵器箱體由14套φ6032mm筒體構(gòu)成，單筒體濾袋數(shù)量498條，濾袋規(guī)格為φ130×7000，總過濾面積19922m2，濾袋采用玻璃纖維與P84纖維復(fù)合材料制作，具有耐高溫、過濾風(fēng)量大、使用壽命長、除塵效率高、耐酸堿、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好等多種優(yōu)點。每個箱體設(shè)氮氣包2個，各設(shè)氮氣脈沖閥21臺；筒體上下部均設(shè)有檢修人孔；筒體入口、出口均設(shè)有蝶閥、插板閥、放散管，可與系統(tǒng)隔離，方便單獨處理煤氣進(jìn)行檢修。

輸灰系統(tǒng)采用濃相氣力輸灰方式，輸灰系統(tǒng)用氮氣壓力為0.7MPa，其中輸灰用氮氣減壓至0.4MPa使用，氣動閥門動力氣源用氮氣為0.7MPa。每個倉泵帶有料位計一臺，倉泵本體設(shè)有壓力變送器一臺，氣動進(jìn)料閥（DN200）一臺，氣動出料閥 （DN100）一臺，為防粉塵磨損輸灰管，輸送管道彎頭內(nèi)襯耐磨陶瓷。倉泵下封頭設(shè)一流化氣室，內(nèi)裝流化盤，流化氣室與氮氣管道相聯(lián)，通過加壓閥控制氮氣的流入，見圖2-2。

氮氣系統(tǒng)以武鋼氧氣公司輸送的2.5MPa氮氣為氣源，建有2座20m3氮氣儲氣罐。氮氣經(jīng)降壓、調(diào)壓后分別供脈沖反吹系統(tǒng)，輸灰系統(tǒng)和氮氣炮、花格板清掃使用。

在高爐煤氣出口進(jìn)入煤氣主管前設(shè)有一座洗凈塔，該裝置在干法除塵運行時開啟，溶解高爐煤氣中存在的少量酸性氣體成分。

3 干法除塵系統(tǒng)的優(yōu)化

3.1 干法除塵系統(tǒng)運行溫度的優(yōu)化

5號高爐布袋系統(tǒng)入口的荒煤氣溫度決定了布袋筒體內(nèi)飽和水量。正常運行條件下，布袋筒體內(nèi)絕對壓力為340kPa左右，該壓力下的水蒸氣飽和溫度為138℃[4]。當(dāng)溫度超過138℃，過熱蒸氣隨煤氣出布袋筒體進(jìn)入凈煤氣管，在煤氣管道冷卻后，以液態(tài)水形式于冷凝裝置排出煤氣管道。而當(dāng)煤氣溫度低于138℃時，煤氣濕度達(dá)到一定程度，會形成飽和水附著布袋筒體濾袋上，影響濾袋使用壽命[5]和布袋輸灰系統(tǒng)穩(wěn)定。

當(dāng)布袋筒體溫度低于138℃時，布袋筒體內(nèi)存在一定量飽和水，當(dāng)飽和水達(dá)到一定量才會對除塵系統(tǒng)產(chǎn)生影響。為提高布袋運行率，采用低溫試運行，判斷堵管及濾袋損害情況，確定運行方式。

當(dāng)煤氣溫度在90℃~100℃時，會造成輸灰不暢，但不影響正常運行、濾袋無明顯板結(jié)灰[6]；

當(dāng)煤氣溫度低于90℃時，頻繁出現(xiàn)堵管、濾袋存在板結(jié)灰，即不適合干法運行。

故優(yōu)化后的運行方式為：

（1）當(dāng)布袋入口溫度在90℃~100℃時，應(yīng)及時與聯(lián)系高爐，看高爐能否進(jìn)行升溫運行。

（2）當(dāng)布袋入口荒煤氣溫度低于90℃時，操作人員做好干法倒?jié)穹ㄟ\行準(zhǔn)備。

（3）當(dāng)布袋入口荒煤氣溫度低于90℃持續(xù)超過10分鐘時，按倒換規(guī)定倒換至濕法運行。

（4）倒?jié)穹ㄟ\行后，操作人員密切關(guān)注VS入口煤氣溫度，若VS入口煤氣溫度高于100℃持續(xù)1小時以上且比較穩(wěn)定，則立即倒至干法運行。

3.2 干法除塵系統(tǒng)輸灰周期的優(yōu)化

5號高爐布袋除塵系統(tǒng)采用倉式泵濃相輸灰工藝，其具有灰氣比高、對管路設(shè)施磨損小、能耗低的特點，但如果沒有達(dá)到濃相輸灰的工藝條件，則會造成輸灰管磨損破裂，導(dǎo)致除塵灰外泄揚塵，污染環(huán)境、影響生產(chǎn)。而要達(dá)到濃相輸灰工藝要求，則需要確定輸灰灰量，輸灰時間等。

在濃相氣力輸灰系統(tǒng)中，一般選擇將倉泵的料位控制在1/3～1/2，這樣有利于在流化的過程中，氮氣與粉塵更好的混合，有利于輸送，并在輸送的過程中，保證一定的灰氣比。

下列計算公式是我們總結(jié)經(jīng)驗，得出的計算倉泵輸灰時間的公式：

高爐正常運行過程中，不同煤氣溫度下，布袋除塵灰量統(tǒng)計為：當(dāng)煤氣溫度于90℃~110℃，布袋輸灰總量約2.5噸/小時；當(dāng)煤氣溫度在110℃~180℃時，布袋輸灰總量約3噸/小時；當(dāng)煤氣溫度大于180℃時，布袋輸灰總量約3.5噸/小時。

此外，布袋粗除塵效果較差、煤氣流量持續(xù)較大時，布袋輸灰總量大于3.5噸/小時。

現(xiàn)5號高爐投運10個筒體，單臺倉泵容積為0.6m3，高爐灰堆積密度為1.3g/cm3，忽略粉塵堆積安息角因素，計算單臺倉泵在不同工況下的下灰時間為：

（1）輸灰量為2.5噸/小時情況下的輸灰周期：0.6÷(2.5÷10÷1.3)÷3=1.04h=62.4min

（2）輸灰量為3噸/小時情況下的輸灰周期：0.6÷(3÷10÷1.3)÷3=0.87h=52min

（3）輸灰量為3.5噸/小時情況下的輸灰周期：0.6÷(3.5÷10÷1.3)÷3=0.74h=44min

為避免發(fā)生堵管和輸灰管磨損，優(yōu)化后的輸灰方式為：

（1）當(dāng)筒體煤氣溫度在90℃~110℃時，倉泵輸灰時間設(shè)置為60分鐘。

（2）當(dāng)筒體煤氣溫度在180℃以內(nèi)，倉泵輸灰時間設(shè)置為50分鐘。

（3）當(dāng)輸灰總量大于3.5噸/小時或筒體煤氣溫度高于180℃時，倉泵輸灰時間設(shè)置為40分鐘。

3.3 布袋輸灰系統(tǒng)堵塞后處置方法優(yōu)化

現(xiàn)5號高爐布袋除塵系統(tǒng)為14個筒體，共兩排來布置，即1、2、3、4、5、6、7號布置在一排，8、9、10、11、12、13、14號布置在另一排，每一排輸灰主管路都可以通過閥門倒換分別向任意一個大灰倉輸灰，布袋輸灰系統(tǒng)工藝簡圖如圖3-1。現(xiàn)以1—7#一排筒體為例分析如下：

當(dāng)任一倉泵出現(xiàn)輸灰堵管現(xiàn)象，即輸灰過程中倉泵內(nèi)壓力無法泄壓至0.05MPa以下時，若不及時停運所有倉泵，則會出現(xiàn)其他倉泵灰繼續(xù)輸送至主管，造成輸灰主管積灰增加，加壓輸灰時增加灰板結(jié)，使輸灰管堵塞加重，嚴(yán)重時需拆除所有主管進(jìn)行處理。若處理不當(dāng)，停運倉泵后，先通過加壓7#倉泵疏通主輸灰管時，由于管段過長，疏通灰量過多、輸灰沖擊力衰減，導(dǎo)致無法吹通的同時，加重堵塞。故規(guī)定采用以下方式進(jìn)行處理優(yōu)化：

（1）增加輸灰堵管報警系統(tǒng)，便于直接判斷系統(tǒng)堵管；

（2）立即停運堵塞單邊所有倉泵及助吹；

（3）加壓1#倉泵至0.35MPa后，開出料閥疏通1#倉泵至大灰倉段輸灰管；

（4）至1#倉泵疏通后，依次疏通2#、3#、4#、5#、6#、7#倉泵，直至完全疏通。

3.4 布袋輸灰系統(tǒng)主輸灰管堵管檢修方案優(yōu)化

高爐煤氣經(jīng)過布袋除塵后，粉塵經(jīng)過布袋輸灰系統(tǒng)成為除塵灰，故布袋輸灰管堵塞成分為高爐煤氣粉塵。現(xiàn)通過分析布袋除塵粉塵中的化學(xué)成分，見表3-1，找出最佳清堵方法，分析如下：

除塵灰用水浸泡后，試紙檢測溶液呈弱堿性，其中K2O 、Na2O易溶于水呈堿性，Al2O3、CaO、MgO微溶于水呈弱堿性，故當(dāng)用水對除塵灰進(jìn)行浸泡時，能使板結(jié)的除塵灰部分溶于水，板結(jié)塊能在一定程度上分散；再采用沖洗方式，將分散的除塵灰排干凈。同時，由于除塵灰溶于水部分呈弱堿性，對輸灰管道無腐蝕作用，故方法可行。

為實現(xiàn)環(huán)保要求，浸泡、沖洗水采用煤循水，沖洗后的煤循水排入集水井，通過泥漿泵返至水站循環(huán)利用。通過實踐，管道堵塞檢修時間減少50小時以上，同時較少拆卸直管勞動強度和人工成本。具體檢修步驟如下：

（1）當(dāng)布袋系統(tǒng)直管段堵塞，通過各倉泵加壓確認(rèn)堵塞管段具體位置，根據(jù)具體位置拆卸相應(yīng)管段的法蘭和倉泵后彎管；

（2）在直管段、拆卸的彎管加煤循水浸泡約24小時后，沖洗干凈；

（3）一次安裝直管段、彎管，用直管段一側(cè)倉泵氮氣、助吹進(jìn)行吹掃，另一側(cè)拆堵板形成對流；

（4）吹掃約20小時后檢查各管段情況，干燥后投入布袋系統(tǒng)。

4 小結(jié)

武鋼有限5號高爐布袋除塵系統(tǒng)，在經(jīng)過筒體運行溫度、輸灰周期、輸灰管堵塞處置以及輸灰主管堵塞檢修方案等一系改進(jìn)、優(yōu)化，布袋輸灰系統(tǒng)管道、閥門使用壽命、布袋除塵系統(tǒng)運行率、檢修效率均得到有效改善。

在輸灰工藝上，由于輸灰系統(tǒng)稱重裝置設(shè)置在大灰倉，無法準(zhǔn)確反映輸灰管中灰量，輸灰過程中只能通過粗略計算固氣比，經(jīng)驗公式仍存在一定缺陷。在實際運行過程中，還達(dá)不到濃相輸灰要求，輸灰管道、閥門仍有一定磨損，同時氮氣耗量較大。下一步還需進(jìn)一步優(yōu)化輸灰工藝，找出最優(yōu)化輸灰間隔時間，真正達(dá)到濃相輸灰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

5 參考文獻(xiàn)

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