我國高爐煤氣干法布袋除塵技術歷經30多年的應用與發展,已日趨成熟,并在眾多中小高爐上推廣使用。同時,近幾年我國濾料材也取得了長足的進步,纖維與超細玻璃纖維復合的耐高溫針刺氈濾料不僅強度提高、使用壽命延長,而且使用溫度提高,可耐260攝氏度左右的高溫,為高爐煤氣干法布袋除塵打下了堅實的基礎,加之采用PLC自動化控制系統,使氮氣脈沖噴吹清灰及卸灰、輸灰均能按程序自動控制,有效地促進了高爐煤氣干法布袋除塵技術水平的提升。
中小高爐干法布袋除塵器的成功使用,為大型高爐上采用干法布袋除塵器奠定了基礎。但是,大型高爐煤氣發生量多,如還采用中小高爐干法除塵的箱體大小規格,要達到同樣的過濾效率,勢必要成倍增加箱體數量,導致整個干法除塵器的故障點增多,占地面積大大增加。采取這種設計思路,其可靠性降低,遠不能滿足大型高爐的需要,影響其正常運行,導致能源介質的失衡,造成巨大損失。
為清除大高爐干法除塵的障礙,瑞帆公司在干法除塵工藝、設備、關鍵配套件、輸灰系統等方面做了系統深入的研究,通過大量的論證,增加單箱體過濾面積,將大直徑箱體(直徑5.2米以上)引入到高爐煤氣干法除塵器中,并采用6米直徑箱體,為干法除塵系統在大型高爐上應用和推廣奠定了基礎。
大型高爐干法除塵的經濟分析
包鋼4號高爐有效容積2200立方米,屬深爐缸矮胖型高爐,高爐煤氣發生量平均為38萬立方米/小時,高爐爐頂壓力正常為0.18兆帕,高爐煤氣的凈化采用濕法兩級文氏管系統。2005年,該高爐上馬了干法布袋除塵系統,至今兩年多運行穩定,各項技術指標均達到或超過設計標準,成為國內2000立方米以上高爐配備煤氣干法除塵的首創。
高爐煤氣除塵系統由濕法除塵改為干法布袋除塵后,高爐生產平穩,除塵系統運行穩定,滿足實際工況的需要。與濕法相比,干法除塵使TRT(高爐煤氣余壓透平發電)裝置年發電量增加2156萬千瓦時,將高爐煤氣熱能回收的溫度提高100攝氏度,壓力的利用率提高60%。同時,因減少高爐修風次數從而每年可增產7700噸,年減排二氧化碳6188噸。以包鋼4號2200立方米高爐為例,其干法除塵系統投產后,可大幅度節約濁環水水費,節省檢修維護費用,節約新水60噸/年。同時,除塵方式的改變,使干法除塵煤氣熱效率大大提高,干法除塵對于配套的TRT余壓發電系統可提高一倍的發電量,約6000千瓦時,還可將煤氣理論燃燒溫度提高。
設備優化保證大高爐干法除塵順行
布袋是干法布袋除塵器的“心臟”,其性能的好壞直接影響除塵器的使用壽命、除塵效果和整體性能。經過對國內不同材質、不同配比的濾袋進行試驗,結合以往高爐煤氣干法布袋除塵上的使用經驗,最后選用了耐高溫、抗折性、抗拉性較好的針刺氈濾料用于包鋼大型高爐布袋除塵器。
干法除塵器中閥門數量多、品種多,主要有蝶閥、插板閥、球閥、鐘閥等,高爐煤氣溫度高(150攝氏度~260攝氏度),壓力較高(0.2兆帕~0.25兆帕),荒煤氣中含塵量大,要求閥門具有良好的密封性能、剛性和可靠性,以及較高的耐溫性、耐磨性和強度。
當前除塵器系統中的蝶閥、插板閥、卸灰閥等還存在很多問題。比如,蝶閥在正常溫度時開啟關閉很靈活,但遇到高溫時(大于300攝氏度)會出現卡死或關不嚴的問題;插板閥出現過閥板運行到一半就無法動作,造成煤氣大量泄露的問題;密封圈容易磨損從而發生泄露問題;卸灰閥出現易磨損,使用壽命不長等問題。因此,干法除塵系統對閥門的選擇應重點考慮以下問題:
一是蝶閥選擇三偏心、密封副斜置、大錐角結構、內壁噴涂耐高溫及耐磨涂料。該結構的閥門啟動力矩小,流動阻力小,抗沖刷能力強。閥體密封采用高強度硬質合金堆焊,閥板密封采用多層次或“S”型密封形式,可適當延長壽命,達到良好的密封效果。