高爐煤氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要 高爐煤氣是高爐煉鐵時(shí)產(chǎn)生的一種劇毒低熱值的氣體，它是鋼鐵企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)使用的主要能源，需要除塵后再利用，而高爐煤氣除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)其除塵效果具有非常重要的作用，因此，做好高爐煤氣除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有非常重要的意義。本文從高爐煤氣除塵工藝的相關(guān)概念談起，然后就高爐煤氣除塵系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)的選擇進(jìn)行說明，最后分別從高爐煤氣除塵系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的設(shè)計(jì)就高爐煤氣除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行剖析。

關(guān)鍵詞 高爐煤氣；除塵系統(tǒng)；工藝流程；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào) TF 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)052-0212-01

1 高爐煤氣除塵工藝概述

1.1 高爐煤氣除塵的必要性

高爐煤氣是鋼鐵企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)使用的主要能源。廣泛用于鋼廠各加熱燃燒系統(tǒng)內(nèi)。當(dāng)高爐煤氣內(nèi)部含塵量超過10 mg/m3時(shí)，對(duì)使用煤氣系統(tǒng)造成以下危害。

1）對(duì)高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害，堵塞，降低熱風(fēng)爐爐齡，影響高爐生產(chǎn)。

2）造成TRT（余壓發(fā)電裝置）的轉(zhuǎn)子嚴(yán)重磨損，使TRT壽命大幅度降低。

3）對(duì)其他的使用高爐煤氣燃燒爐（如焦?fàn)t加熱燃燒系統(tǒng)、軋鋼加熱爐）造成堵塞，甚至損壞。

1.2 高爐煤氣除塵工藝流程說明

高爐煤氣經(jīng)重力除塵后，由荒煤氣主管分配到除塵系統(tǒng)的各箱體中，并進(jìn)入荒煤氣室，顆粒較大的粉塵由于重力作用自然沉降而進(jìn)入灰斗，顆粒較小的粉塵隨煤氣上升。經(jīng)過濾袋時(shí)，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(jìn)入凈煤氣室，由凈煤氣總管輸入煤氣管網(wǎng)。

當(dāng)荒煤氣溫度大于260℃或低于100℃時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉所有箱體進(jìn)口蝶閥，同時(shí)打開荒煤氣放散閥組，進(jìn)行荒煤氣放散，該過程為無擾切換，并可以有效控制高爐爐頂壓力。

隨著過濾過程的不斷進(jìn)行，濾袋上的粉塵越積越多，過濾阻力不斷增大。當(dāng)阻力增大到一定值時(shí)，電磁脈沖閥啟動(dòng)，進(jìn)行脈沖噴吹清灰，噴吹氣采用氮?dú)?，清理的灰塵落入灰斗然后由高壓凈煤氣（或氮?dú)猓⒒覊m輸送至大灰倉(cāng)，再由汽車運(yùn)出廠區(qū)。

2 高爐煤氣除塵系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的選擇

2.1 氣量換算

Q=Q標(biāo)*(273+T)/[273*(1+P)]。其中Q標(biāo)是設(shè)計(jì)院提供的氣量，T為高爐煤氣正常溫度，一般選180℃～200℃，P為高爐煤氣壓力，單位為bar，相當(dāng)于0.1 MPa。

2.2 選定箱體規(guī)格

箱體規(guī)格一般與高爐的爐容以及場(chǎng)地的大小有關(guān)。其中φ4000 mm箱體過濾面積為580平米，φ5200 mm箱體過濾面積為1003.2 m2或1137.2 m2，φ6000 mm箱體過濾面積為1338或1417.2 m2。

2.3 確定箱體的數(shù)量

1）1000 m2以下高爐：X>Q/(0.5*60*S)+2。

2）2500 m2以下高爐：X>Q/(0.4*60*S)+2。

3）2500 m2以上高爐：X>Q/(0.35*60*S)+2。

其中，X為箱體數(shù)量，Q為換算后的工況煤氣量，S為單個(gè)箱體的過濾面積。

3 高爐煤氣除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)剖析

3.1 除塵箱體的設(shè)計(jì)

3.1.1 箱體的總體設(shè)計(jì)說明

除塵器箱體按照GB150《鋼制壓力容器》進(jìn)行設(shè)計(jì)。箱體為圓形筒狀結(jié)構(gòu)，直徑為φ5232 mm，設(shè)計(jì)壓力為0.3 MPa，箱體材料為Q235-B，壁厚16 mm。在出氣支管上設(shè)有一套安全放散裝置，在檢修時(shí)打開，用來置換出煤氣。箱體進(jìn)氣、出氣支管上均安裝有大拉桿橫向波紋補(bǔ)償器、氣動(dòng)三偏心蝶閥、帶人孔短接、電動(dòng)盲板閥。箱體上設(shè)置一定數(shù)量的入孔，方便檢修。另外還需要在箱體上設(shè)吹掃系統(tǒng)一套，分別設(shè)在進(jìn)、出氣口、灰斗底部和格子板上的人孔上，起清除局部積灰和置換作用。

3.1.2 箱體氣流分布設(shè)計(jì)

煤氣氣流分布的設(shè)計(jì)是整個(gè)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，它設(shè)計(jì)的好壞直接影響到除塵系統(tǒng)的除塵效果，需要從整個(gè)系統(tǒng)來考慮。一般而言，箱體氣流分布設(shè)計(jì)要做好如下幾點(diǎn)：

1）荒煤氣總管按等速管設(shè)計(jì)，使進(jìn)入各個(gè)除塵器內(nèi)的煤氣氣量均勻。

2）除塵器進(jìn)口設(shè)置導(dǎo)流系統(tǒng)，將進(jìn)氣支管部分伸入除塵器內(nèi)部。在進(jìn)口和布袋底部之間設(shè)置板，對(duì)煤氣起導(dǎo)流作用，使煤氣均勻向上，在除塵器內(nèi)分布均勻，同時(shí)能防止濾袋掉入灰斗中。

3）除塵器進(jìn)口與布袋底部?jī)艨臻g設(shè)計(jì)較高，能讓上升的煤氣有一定的自均勻的時(shí)間和空間。

4）出氣口設(shè)置在箱體頂部，相比設(shè)置在側(cè)面，在結(jié)構(gòu)上使同一箱體內(nèi)各布袋過濾阻力相同，氣流均勻。

3.2 過濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

每個(gè)箱體包含一套過濾系統(tǒng)，過濾系統(tǒng)主要由濾袋、濾袋安裝機(jī)構(gòu)以及花板組件組成。

3.2.1 濾袋

濾料經(jīng)特殊處理后，用獨(dú)特的縫制技術(shù)縫制而成的圓形桶狀物體。濾袋采用滿足相關(guān)規(guī)格要求的復(fù)合濾料，過濾性能好、耐高溫、強(qiáng)度高、耐磨損。濾袋主要通過篩分作用、慣性作用、擴(kuò)散作用、黏附作用、靜電作用等來捕獲粉塵的，除塵效率可達(dá)99.9%以上。

3.2.2 安裝機(jī)構(gòu)

濾袋上端設(shè)有高強(qiáng)度彈性漲圈，它與濾袋縫制在一起，將濾袋牢固地固定在花板上。

3.2.3 花板組件

濾袋龍骨的支撐件和檢修平臺(tái) ，花板孔采用機(jī)械加工的方法獲得，保證了花板的加工精度，從而保證了濾袋安裝的可靠性。

3.3 脈沖反吹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

脈沖反吹系統(tǒng)主要包括噴吹氣包、脈沖閥、噴吹管、閥門、噴嘴等。脈沖反吹系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)要做到如下兩點(diǎn)：

1）噴吹氣包為圓形筒狀結(jié)構(gòu)，一般在脈沖噴吹后氣包內(nèi)壓降不超過原來儲(chǔ)存壓力的20%。氣包按壓力容器設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)，氣包上安有DN100進(jìn)氣口，安全閥、就地壓力表、排污閥、放氣閥。同時(shí)在氣包與噴吹管之間要安裝檢修球閥。

2）每個(gè)布袋上方有一個(gè)超音速引射噴嘴，保證通過每個(gè)噴嘴的氣流量差別在±10%以內(nèi)，每個(gè)噴嘴的孔徑會(huì)不同，遠(yuǎn)離氣包的噴吹孔比靠近氣包的噴吹孔徑小0.5 mm～1.0 mm。

3.4 卸、輸灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

卸、輸灰系統(tǒng)由除塵器下卸灰閥組、輸灰管道、大灰倉(cāng)、輸灰介質(zhì)氣源等組成。其中，輸灰管道一般選擇為20號(hào)無縫鋼管內(nèi)壁襯陶瓷，可以增加管道的耐磨性能。氣力輸送介質(zhì)采用氮?dú)饣蚋邏簝裘簹狻ＴO(shè)在輸灰管道前端的兩個(gè)氣動(dòng)球閥用來控制選用氮?dú)膺€是高壓凈煤氣作為輸灰介質(zhì)。在每排輸灰管道進(jìn)入大灰倉(cāng)前，安裝一個(gè)氣動(dòng)球閥。

卸、輸灰系統(tǒng)的效果檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)溫度檢測(cè)。當(dāng)灰斗上部熱電偶檢測(cè)溫度開始下將并接近下部熱電偶檢測(cè)的溫度時(shí)，開始卸輸灰。當(dāng)灰斗下部熱電偶檢測(cè)溫度開始升高并接近上部熱電偶檢測(cè)的溫度時(shí)，可斷定本箱體的灰已卸完。

3.5 氮?dú)庀到y(tǒng)的設(shè)計(jì)

在氮?dú)庀到y(tǒng)的設(shè)計(jì)中，氮?dú)鈿庠磯毫?yīng)不小于0.8 MPa。氮?dú)鈨?chǔ)罐按照壓力容器設(shè)計(jì)、制造。在一臺(tái)氮?dú)夤藓笤O(shè)有3套壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)、穩(wěn)定氮?dú)獾膲毫ΑＲ惶讐毫φ{(diào)節(jié)系統(tǒng)將氮?dú)鈮毫φ{(diào)節(jié)至0.02 MPa～0.05 MPa，以滿足氣力輸灰的使用要求；一套壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)將氮?dú)鈮毫φ{(diào)節(jié)至約0.5 MPa～0.7 Mpa，以滿足氣動(dòng)閥門的使用要求；另一套壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)將氮?dú)鈮毫φ{(diào)節(jié)至約

0.5 MPa～0.6 Mpa，以滿足氮?dú)馀诘氖褂靡?。在另一臺(tái)氮?dú)夤藓笤O(shè)有1套壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，將氮?dú)鈮毫φ{(diào)節(jié)至約0.3 MPa～0.4 Mpa，以滿足脈沖反吹系統(tǒng)的使用要求。為測(cè)定氮?dú)庀牧?，?yīng)在所有氮?dú)庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)前分別安裝一個(gè)流量計(jì)。

4 結(jié)束語

高爐煤氣除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括除塵箱體的設(shè)計(jì)、過濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、脈沖反吹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、卸、輸灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及氮?dú)庀到y(tǒng)的設(shè)計(jì)，以上這些高爐煤氣除塵子系統(tǒng)之間是相互作用和相互關(guān)聯(lián)的，因此，在進(jìn)行高爐煤氣除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是，需要從整體上做好設(shè)計(jì)方案的規(guī)劃，確保整體除塵系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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