高爐粗煤氣除塵系統(tǒng)中的新技術(shù)

供稿|王慶豐，陳先利，申秀華，陳志兵 / WANG Qing-feng, CHEN Xian-li, SHEN Xiu-hua，CHEN Zhi-bing

將含塵氣流中的粉塵分離出來，通常采用的除塵方法有：重力法、離心力法、過濾法、電力法等。在冶金行業(yè)，傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝粗煤氣除塵通常采用重力除塵器，這種除塵器體積大、占地多，而且由于除塵效率低，不利于環(huán)保和降低能耗。隨著高爐煉鐵技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，軸向旋風(fēng)除塵器在高爐粗煤氣系統(tǒng)中應(yīng)用日益廣泛。經(jīng)過不斷實驗、完善和改進，實踐證明螺旋式旋風(fēng)除塵器能夠更加較好地適應(yīng)高爐煤氣可燃、易爆、煤氣量大、溫度高、含塵顆粒大、易磨損等惡劣的工況條件。

螺旋式旋風(fēng)除塵器除塵工藝

螺旋式旋風(fēng)除塵工藝設(shè)備的工藝原理是運用離心力的作用從氣流中把粉塵顆粒分離出來。

圖1 旋流室模擬圖

荒煤氣（煙氣）氣流由煤氣導(dǎo)入口進入到螺旋筒式旋風(fēng)除塵器的積壓分配室內(nèi)，氣流得到積壓緩沖、減速后，分配給各旋流筒（見圖1），在旋流筒內(nèi)氣流加速，并與旋流室內(nèi)壁形成一定的角度，進入旋流室內(nèi)旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，荒煤氣中的粉灰從氣體中分離，被分離出來的粉塵落到集灰室內(nèi)，除塵器卸灰工作周期為24 h。當(dāng)除塵器的料位計顯示料滿時，打開卸灰裝置，灰經(jīng)卸灰裝置卸出。當(dāng)除塵器料位計顯示料空時，關(guān)閉卸灰裝置，等待下一次卸灰。除塵后的煤氣由煤氣導(dǎo)出口導(dǎo)出。

相比重力除塵器工藝原理（見圖2），高爐冶煉產(chǎn)生的荒煤氣（煙氣）靠自身壓力進入上升管，又經(jīng)下降管進入橫斷面比上述荒煤氣管道大得多的重力除塵器后，氣體流速突然降低，較大的塵?？恐亓ψ饔门c煙氣分離，并從除塵器上部的半凈煤氣管道引出，至下一道工序進一步凈化。

主要組成

旋風(fēng)除塵器主要由積壓分配室、螺旋筒、旋流室、集灰室、耐磨噴涂料、熱電偶、料位計、卸灰閥等組成。主要技術(shù)參數(shù)見表1。

耐磨噴涂料理化指標(biāo)

由于旋風(fēng)除塵器內(nèi)、外旋流的作用，對除塵器的殼體產(chǎn)生了沖刷，使除塵器殼體磨損嚴(yán)重。針對這一現(xiàn)象，對除塵器的磨損部位選擇不同理化指標(biāo)的噴涂料，旋流室采用MBS-60噴涂料，積壓室和積壓灰室采用MBS2-60噴涂料。因為高爐荒煤氣中的灰塵含有弱酸性，TRT發(fā)電機在荒煤氣溫度差過大的情況下易產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，且噴涂料理化指標(biāo)中的耐磨性能關(guān)系到設(shè)備的使用壽命，由表2和表3可知，MBS-60和MBS2-60耐磨、保溫、耐酸不定型噴涂料理化指標(biāo)非常適用高爐荒煤氣除塵。

實際應(yīng)用

圖2 重力除塵器

國內(nèi)已經(jīng)有多座高爐設(shè)計了螺旋式旋風(fēng)除塵器，我們在設(shè)計與建造過程中，沒有完全照搬外方的設(shè)計方案，對除塵器布置形式、參數(shù)設(shè)置、內(nèi)襯選取等方面進行了優(yōu)化和調(diào)整，目前除塵器生產(chǎn)情況良好。然而，旋風(fēng)除塵器畢竟是一項新技術(shù)，在建造和生產(chǎn)過程中難免出現(xiàn)問題，主要歸納為以下3個方面。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

表2 MBS-60噴涂料理化指標(biāo)

表3 MBS2-60噴涂料理化指標(biāo)

（1）施工問題。施工問題主要包括：旋流區(qū)通體環(huán)峰同心度不夠，導(dǎo)致氣流分布不均；箱體焊接變形嚴(yán)重；旋流區(qū)通體鋼殼拼接焊縫不平整，導(dǎo)致內(nèi)襯噴涂不平整；旋流區(qū)下部反射錐體焊接固定不牢，導(dǎo)致錐體脫落。這些問題與設(shè)計無關(guān)，完全可以通過加強施工管理解決。

（2）內(nèi)襯問題。合理選用噴涂料理化指標(biāo)（如表2、表3），在實際施工過程中，為防止噴涂料脫落，焊接錨固鉤并加裝網(wǎng)格，目前通過檢修時查看，噴涂料層無脫落現(xiàn)象，且無明顯磨損信息。

（3）操作問題。操作問題主要是爐頂灑水操作不當(dāng)，導(dǎo)致旋流之間通道積灰、堵塞，這可以通過改善操作方法，改進灑水設(shè)備，控制噴水量進行解決。

效果比較

安鋼3#高爐2013年3月底投產(chǎn)，煤氣除塵模式是旋風(fēng)除塵器+干法除塵。2#高爐2013年12月濕改干除塵，煤氣除塵模式是重力除塵器+干法除塵，以3#高爐和2#高爐除塵效果見表4。

表4 3#高爐和2#高爐除塵效果比較

浴火青春獻爐前 攝影：俞躍生

從表4除塵效果看到，采用螺旋式旋風(fēng)除塵器具有較高的綜合效益，主要表現(xiàn)在：

①由于旋風(fēng)除塵器除塵效率較高，可回收的高爐煤氣灰更多；

②旋風(fēng)除塵器出口煤氣含塵量低，減少二次除塵布袋使用損壞率，相應(yīng)減少設(shè)備維護，降低能耗，有利于環(huán)保。

結(jié)語

實踐證明，用螺旋式旋風(fēng)除塵器替代重力除塵器，螺旋式旋風(fēng)除塵器不僅除塵效率高，而且大大減少了高爐煤氣精除塵的負(fù)荷。螺旋式旋風(fēng)除塵器技術(shù)必將為今后高爐煉鐵生產(chǎn)創(chuàng)造更多的效益。

[1]熊拾根. 軸向旋風(fēng)除塵器在高爐粗除塵系統(tǒng)上的應(yīng)用. 鋼鐵技術(shù),2004(3): 1.