高爐煤氣干式除塵濾袋破損分析與改進(jìn)

秦　勇

1　攀鋼高爐煤氣干式除塵現(xiàn)狀

攀鋼釩公司現(xiàn)有5座高爐，容積分別為1200 m33座，1350m31座，2000m31座，年產(chǎn)生鐵約600萬t。5座高爐均采用高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)，布袋除塵效率高達(dá)99%以上，除塵后煤氣物理顯熱較高，配合TRT機(jī)組可顯著提高余熱發(fā)電量。高爐煤氣布袋除塵發(fā)電工藝：高爐荒煤氣由重力除塵器（DC）進(jìn)行粗除塵后，通過兩組列管式散熱器進(jìn)行降溫控制（出口煤氣溫度小于200℃）；然后由布袋除塵筒體（BDC）進(jìn)行進(jìn)一步精除塵，精除塵后凈煤氣（含塵量小于3 mg/m3）進(jìn)入TRT透平機(jī)發(fā)電，或經(jīng)凈煤氣減壓閥組減壓后進(jìn)入后部高爐煤氣主管。

2　濾袋除塵原理

圖1　高爐煤氣除塵及TRT余壓發(fā)電工藝流程

高爐煤氣干式除塵的核心是布袋濾料，其除塵原理是通過濾袋纖維截留、慣性碰撞和擴(kuò)散效應(yīng)，還有重力自然沉降及靜電引力的作用實(shí)現(xiàn)除塵。攀鋼釩布袋除塵系統(tǒng)采用高強(qiáng)度、耐腐蝕、耐高溫復(fù)合濾料，在機(jī)織濾布表面覆以微孔薄膜制成的覆膜濾布可實(shí)現(xiàn)表面過濾。其濾袋表面過濾機(jī)理為：基于粉塵層形成有利于過濾的理論，在普通濾料表面覆上一層有微孔的薄膜，薄膜孔徑很小，靠微孔篩分作用，能把絕大部分塵粒阻留在膜的表面，完成氣固分離的過程，使粉塵只停留于表面且容易脫落，提高濾料的剝離性。

為適應(yīng)高爐爐頂煤氣溫度特點(diǎn)，1#高爐、新3#高爐頂溫略偏低，干式除塵系統(tǒng)采用美塔斯覆膜機(jī)織布濾袋，持續(xù)最高耐熱溫度200 ℃；2#、3#、4#高爐頂溫偏高且波動(dòng)較大，干式除塵系統(tǒng)采用耐高溫玻纖覆膜機(jī)織布濾袋，持續(xù)最高耐熱溫度260℃。

3　濾袋運(yùn)行技術(shù)參數(shù)

濾袋類型：高溫機(jī)織布覆膜濾袋；

濾袋規(guī)格：BDC-308(m)-12000-250-3-0.4；

使用介質(zhì)：高爐煤氣；

入口荒煤氣粉塵含量：8～16 g/m3；

出口凈煤氣含塵量：≤3 mg/m3；

濾袋運(yùn)行差壓：≤3 kPa；

濾袋過濾風(fēng)速：0.8～1.0 m/min；

過濾效率：0.1滋m～0.3滋m時(shí)過濾效率≥99.99%，≥0.45滋m時(shí)過濾效率≥100%；

濾袋工作壓力：0.25 MPa；

濾袋工作溫度：≤220℃〔瞬間（≤30 min）溫度≤250℃〕。

4　存在的主要問題

4.1　布袋運(yùn)行磨損穿孔問題

在高爐煤氣干式除塵系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)中發(fā)現(xiàn)，干式除塵濾袋頻繁發(fā)生磨損穿孔現(xiàn)象，其濾袋穿孔部位多出現(xiàn)在第一節(jié)防癟環(huán)下部位置，布袋破口為T字形或一字形，，破口大小約1～15 mm。經(jīng)分析因高爐冶煉過程中因爐況波動(dòng)，出現(xiàn)煤氣含水量高或煤氣溫度異常偏低時(shí)，極易引起除塵系統(tǒng)濾袋內(nèi)表面瓦斯灰結(jié)垢，形成體積較大的垢塊掛在布袋內(nèi)壁上，引起入口煤氣氣流方向發(fā)生改變，引起布袋局部沖刷磨損；并且，在長時(shí)間布袋過濾和加壓反吹的過程中，垢塊會(huì)直接摩擦濾袋，導(dǎo)致濾袋局部強(qiáng)度減弱，濾袋發(fā)生穿孔破損現(xiàn)象，導(dǎo)致出口高爐煤氣含塵量超標(biāo)。

4.2　布袋運(yùn)行出現(xiàn)脫落問題

圖2　高爐煤氣干式除塵濾袋結(jié)垢、磨損穿孔

高爐煤氣干式除塵筒體布袋由濾袋、袋帽、壓簧、短環(huán)鏈、曲別鉤以及卡箍組成，其中從投運(yùn)后布袋及其配件的檢查情況來看，曲別鉤的磨損嚴(yán)重，壓簧與布袋的垂直中心線在縱向上不一致影響布袋的正常運(yùn)行。現(xiàn)高爐反吹風(fēng)清灰模式為關(guān)閉過濾閥→打開反吹閥40 s→關(guān)閉反吹閥延時(shí)10 s→再次打開反吹閥，合計(jì)每個(gè)筒體反吹3次，在過濾—反吹過程中，濾袋因升壓的高爐煤氣氣流變化而形成濾袋的脹癟變化，濾袋的應(yīng)力變化通過壓簧的彈性變化來吸收，經(jīng)過布袋廠家對(duì)濾袋以及配件的檢測(cè)分析得出反吹壓力偏高，反吹時(shí)吊掛裝置振動(dòng)較大，壓簧與曲別鉤進(jìn)行摩擦造成曲別鉤磨損斷裂，引起濾袋掉落出現(xiàn)破損。

其次，因煉鐵廠高爐頂壓調(diào)節(jié)及頂壓信號(hào)時(shí)有異常出現(xiàn)，運(yùn)行過程中出現(xiàn)頂壓檢測(cè)值突然大幅下降或檢測(cè)不到頂壓輸入信號(hào)，TRT機(jī)組靜葉頂壓跟蹤調(diào)節(jié)失真，易引起干式除塵系統(tǒng)超壓保護(hù)裝置動(dòng)作，干式除塵濾袋承受較大沖擊（濾袋差壓≥40 kPa），導(dǎo)致濾袋下口松動(dòng)脫落，濾袋撕裂、曲別勾彎曲磨損、鏈條斷裂等問題，嚴(yán)重影響干式除塵系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖3　高爐煤氣干式除塵濾袋脫落、破損

5　改進(jìn)實(shí)施

2017年，針對(duì)高爐煤氣除塵濾袋頻繁出現(xiàn)穿孔、脫落破損問題，引起高爐煤氣含塵量超標(biāo)，項(xiàng)目組主要實(shí)施了以下改進(jìn)措施:

5.1　優(yōu)化除塵濾袋反吹工藝

（1）利用高爐休風(fēng)機(jī)會(huì)，對(duì)BDC反吹清灰程序進(jìn)行優(yōu)化，反吹程序中增設(shè)“靜置時(shí)間”，和“間隔時(shí)間”，靜置時(shí)間范圍10～100 s；間隔時(shí)間范圍30～100 s，以適當(dāng)減少筒體自動(dòng)清灰時(shí)間，延長濾袋使用壽命。

（2）反吹清灰是采取風(fēng)機(jī)升壓后離線清灰方式，利用閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，逐室地產(chǎn)生反向氣流，因反向氣流和逆壓的作用，使濾袋變形收縮、振動(dòng)而實(shí)現(xiàn)清灰。在確保BDC差壓正常情況下，通過在線調(diào)整反吹風(fēng)機(jī)入口蝶閥開度，使除塵系統(tǒng)布袋反吹清灰壓力由設(shè)計(jì)值10 kPa逐步降至8 kPa，以降低濾袋反吹沖擊。

（3）與布袋生產(chǎn)廠家進(jìn)行溝通，優(yōu)化布袋易損部位縫制工藝質(zhì)量，降低布袋反吹破損率。并結(jié)合每周2次BDC筒體煤氣粉塵人工取樣檢測(cè)，有效監(jiān)控布袋改進(jìn)后的除塵系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。

5.2　改進(jìn)濾袋吊掛裝置

（1）在高爐煤氣除塵系統(tǒng)布袋吊掛裝置的壓簧與曲別鉤間安裝新的防扭轉(zhuǎn)限位卡，強(qiáng)制固定曲別鉤，避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)摩擦。

（2）將布袋吊裝鏈條鉤環(huán)卡掛在掛鉤上，并將掛鉤與吊掛支架的角鋼焊成一體，避免布袋運(yùn)行擺動(dòng)時(shí)引起鏈條鉤環(huán)磨損斷裂。

（3）定期對(duì)筒體布袋進(jìn)行檢查預(yù)緊，調(diào)整布袋壓簧拉力至設(shè)計(jì)值35 kg，防止吊掛裝置拉力不夠而出現(xiàn)布袋松弛，影響清灰效果。

5.3　優(yōu)化TRT靜葉調(diào)節(jié)程序

針對(duì)高爐頂壓調(diào)節(jié)異常，除塵系統(tǒng)出現(xiàn)超壓放散，引起B(yǎng)DC差壓異常偏高問題，項(xiàng)目組對(duì)TRT靜葉程序進(jìn)行了優(yōu)化。

增設(shè)透平入口壓力和BDC出口總管壓力（兩點(diǎn)）與TRT靜葉聯(lián)鎖調(diào)節(jié)程序：當(dāng)透平入口壓力和BDC出口總管壓力兩點(diǎn)同時(shí)高于設(shè)定值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，且靜葉調(diào)節(jié)退出自動(dòng)模式，轉(zhuǎn)為手動(dòng)模式，同時(shí)靜葉開度自動(dòng)調(diào)整到給定值。5臺(tái)TRT機(jī)組具體設(shè)定值如表1。

表1　頂壓異常時(shí)TRT靜葉調(diào)節(jié)報(bào)警聯(lián)鎖值設(shè)定表

6　實(shí)施效果

6.1　煤氣除塵系統(tǒng)運(yùn)行效果

表2　改進(jìn)前后濾袋破損率統(tǒng)計(jì)表

項(xiàng)目實(shí)施后，高爐煤氣干式除塵系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、環(huán)保，BDC平均差壓降低了0.9 kPa，濾袋年破損率降低3.62%，高爐煤氣含塵量受控，透平機(jī)葉片無明顯磨損，系統(tǒng)故障率較低。

圖4　改進(jìn)后的筒體布袋和TRT轉(zhuǎn)子檢查情況

6.2　經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

6.2.1濾袋成本效益

濾袋單價(jià):0.5萬元/條

濾袋破損更換降低費(fèi)用＝（改進(jìn)前濾袋破損量－改進(jìn)后濾袋破損量）×濾袋單價(jià)＝39萬元6.2.2TRT發(fā)電增效

2016噸鐵 TRT發(fā)電量 38.68 kW·h/t，2017年1～11月6 噸鐵TRT發(fā)電量39.62 kW·h/t。

本項(xiàng)目貢獻(xiàn)系數(shù)0.3，年鐵產(chǎn)量595萬t，電價(jià)0.342元/kW·h（不含稅）計(jì)算：

TRT 發(fā)電效益：（39.62-38.68）×595×0.3×0.342＝57.4萬元

因此，本項(xiàng)目年增加經(jīng)濟(jì)效益96.4萬元。

7　結(jié)語

通過降低高爐干式除塵濾袋破損率率，不僅提升了高爐煤氣干式除塵系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和保產(chǎn)能力，降低了系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度，并且確保了高爐冶煉順行，減少了高爐荒煤氣放散，為改善生產(chǎn)環(huán)境做出了積極貢獻(xiàn)。