全干法布袋除尘技术净化高炉煤气

梁 鹏

（河钢唐钢，河北 唐山 063000）

全干法布袋除尘技术是高炉煤气生产过程中重要的除尘措施。随着钢铁冶金企业生产规模的不断扩大，环保除尘技术也在不断完善更新，但在实际生产过程中仍存在很多难以解决的问题，需要不断完善，因此在很多钢铁专业技术人员共同努力下，各大型钢铁冶金企业不断探索全干法布袋除尘技术，提升最终高炉煤气生产质量。

1 当前高炉煤气全干法除尘技术现状

高炉煤气全干法除尘技术是目前大多数钢铁企业重点推进项目。该技术的实施，可以大幅节约高炉生产的用水消耗量，降低生产成本，同时也为钢铁企业创造了良好的经济效益。高炉煤气全干法除尘技术是一项多重效益合一的高效节能新型环保项目，属于高炉煤气净化领域的一次革命性技术创新。尤其随着国内环保要求不断严格，对钢铁企业环保数据指标监控日益严峻的形势下，高炉煤气全干法出身技术正在为大多数钢铁企业逐步实施，并且发展潜力巨大。

图1 煤气除尘系统的工艺流程

根据以上的系统流程，高炉煤气干袋除尘系统分为五个部分：煤气安全控制系统，排灰控制系统和输灰控制系统，抑尘半纯气管道控制系统。

2 高炉煤气袋式除尘器的除尘机理

高炉煤气是炼铁工艺生产中高附加值热源的冶炼副产品，高炉煤气的主要成分为一氧化碳，同时伴有大量的粉尘，烟气量较大，属于高温性气体。在高炉煤气的生产过程中，随着整个工艺的变化，压力不断波动，且高炉煤气中的粉尘颗粒半径范围大属于粘性粉尘。利用布袋除尘器对高炉煤气进行净化处理是一个复杂的反应，过程往往需要多个效应，共同作用。在高炉煤气除尘工艺过程中，可利用滤材料捕获灰尘颗粒。其中，过滤介质对灰尘颗粒的捕获包括多种影响，例如惯性碰撞，屏蔽，扩散，静电和重力沉降。当包含大量灰尘的高炉气体通过干净的过滤材料时，半径大于滤布的灰尘颗粒将因重力而惯性地碰撞或沉淀在过滤材料的表面上，碰撞后小于滤布半径的小颗粒被滤布的各种纤维保留在滤布的表面上。其中更小的细微颗粒，随着布朗运动的作用，会通过整个率不随气流一起溢出，进入高炉煤气管网中。

随着通过过滤材料收集的灰尘量的不断增加，高炉煤气中的大部分灰尘颗粒被过滤材料吸收，而另一部分附着在过滤材料的表面上。结果，在编织孔和过滤袋的表面上形成了灰尘层（灰尘层）。所形成的灰膜再次变成过滤膜，因此随后的高炉气体的连续流动可提供通过袋和过滤膜厚度的更好的清洁效果。随着高炉煤气灰粪的不断增加，灰膜厚度也随之增加。进而在高炉煤气过滤过程中产生一定的阻力，所以要定期进行清灰处理，去除大部分高炉煤气过滤出来的规模，从而减小阻力，不影响高炉煤气的正常过滤效果。在整个高炉煤气净化生产的过程中，规模作用比滤料更为重要。可以大幅提高整个煤气灰尘的过滤效果。滤布在过滤过程中主要起支撑粉灰尘作用，所以在清灰的过程中，应尽量保留部分粉灰层。

单一纤维滤料在对高炉煤气进行过滤的过程中，会影响除尘效率和除尘效率和除尘效果。所以在高炉煤气除尘工艺过程中，要综合考虑过滤风速，粉尘量及烟气特性等，同时要考虑到规模对除尘的作用。在整个清灰过程中，清灰强度对除尘效果有很大的影响。

3 高炉布袋除尘技术生产实践

3.1 全干法布袋除尘设计参数

完全干燥的袋式集尘技术是高炉煤气净化中非常重要的环节，也是煤气输送的重要手段。主要包括用于清洗高炉的设备，用于释放高炉煤气的设备和装置。唐钢南区高炉煤气净化装置参数设定如下：高炉有效容积为3200m3，高炉煤气发生量56万Nm3/h；炉顶压力0.210～0.230MPa；炉顶温度150℃～250℃。正常情况下，净化后的煤气至TRT发电机组透平入口的压力为0.19～0.225MPa，入口煤气含尘量要求小于15mg/m3。

煤气在输送管道内的流动速度合理范围，主要由煤气流量、煤气压力、输送管道直径等决定。按照规范要求，煤气管道内的气体流速应小于20m/s，通常高炉煤气管内流速取值如表1所示。

表1 高炉煤气管内流速取值

3.2 高炉煤气净化设施

整个唐钢炼铁南区高炉分东西两个出铁厂，其中干式布袋除尘器，共有24个布袋箱体和两个大灰仓。在生产过程中，东西出铁厂交替出铁。结合脉冲氮气进行反吹，在密闭容器内进行气体输灰。

（1）工艺流程。高炉煤气经重力除尘器对整个煤气中的粗颗粒含尘进行处理，然后进入布袋除尘器进行干法除尘，完成精除尘过程，净化后的高炉煤气，经过TRT发电机组进行能源发电，不发电的高炉煤气可以经过调压阀组进行稳压处理送入管网。回收的高炉煤气一般都配备煤气柜进行存储，以供各生产轧钢用户使用。

（2）工艺操作。全干法高炉煤气除尘装置，过滤的布袋都采用外滤式布袋内衬有龙形骨架，防止整个布袋在生产过程中被气流压扁，在过滤器布袋上方设置相应的喷吹管。在高炉生产过程中，高炉煤气经过布袋进行过滤，在官方网站上，入口阀和出口方法均打开。随着气体流过，灰尘在布袋的外壁上的积累逐渐增加，并且布袋的过滤阻力也增加。当滤箱滤袋的电阻增加到一定值时，系统中的电磁脉冲阀被触发，滤箱布袋上方的注入管进行周期性的动态氮气反冲洗，将沉积在布袋表面的灰尘吹落所有灰尘，在重力作用下掉入到下部灰斗当中。通过吹扫整个集尘和高炉煤气清洁设备，可以关闭盒子中的出口阀。除尘过程完成后，有必要及时启动气动除灰系统，以输送粉尘气体（可将其纯化为高炉煤气）或氮气（可用于将所有粉尘供应至大型粉尘储存器），然后使用密闭罐或抽气装置，将所有灰尘运输走。

（3）布袋除尘器。布袋除尘器箱体一般为直径5.2m，上部采用椭圆形状密封，下部一般都添加锥形灰斗。每个箱体中装有布袋，数量大约为360条。滤袋规格(直径×长度)：Φ130mm×6900mm，每箱滤袋面积为1002.7m2。一个箱体滤袋数量为180条，滤袋规格(直径×长度)：Φ130mm×2000mm，每箱滤袋面积为147m2。在每个布袋除尘器箱体当中，共设有25排布袋，两侧的脉冲布袋配备一个电磁阀，带一根独立的喷吹管，从两侧对整个灰层进行反出处理。在高炉煤气生产过程中，气体从箱体的下部中间位置进入整个集尘袋，清洁气体出口位于整个集尘箱主体的底部，可以达到最理想的除尘效果，同时可以延长整个布袋的使用寿命，并且简化工作平台。操作人员带来极大的便利。降低了生产成本和布袋的更换频次，一般在布袋除尘器每个箱体上方都设有入孔和爆破阀，以防止生产中出现煤气爆炸意外事故。

滤袋用P84复合滤料，其允许工作最高温度260℃。一般的布袋除尘器过滤范围可达1.2～2.0m/min（为常规滤袋的2～3倍），这样的布袋除尘器装置占地面积小，同时也可以减少在生产过程中的检修频次延长布袋的使用寿命，净化效果更佳。一般经过干法除尘器净化后的煤气含尘量大于5mg/m3（一般为2mg/m3）。

（4）反吹设施。在高炉煤气净化生产过程中，反吹的介质一般采用氮气。在进行反推的过程当中，氮气的压力要设定为0.3～0.4MPa，氮气的于用量在每小时的1000m3，在该设施需要在氮气与低压氮气两种，其压力分别为2.2MPa和压力为0.4MPa，在整个吹扫装置的前端，都配备一个大型的储气罐，氮气罐直径Φ1800mm，储气罐全高4.4m，设计压力分别为2.5MPa和1.2MPa。

（5）卸输灰系统。为让高炉煤气除尘装置达到最理想的净化效果，在整个除尘系统还配备了系统输灰系统。工艺流程：除尘器下灰斗→气动卸灰球阀→钟形卸灰阀→气动卸灰球阀→输灰管道→大灰仓→气动卸灰球阀→电动叶轮给料机→吸引装置→运灰罐车。在高炉煤气净化生产过程中，通常在袋子吹完后安装气动排灰装置。通常会使用高压清洁气体，并且只有在发生工业事故时，才会使用氮气来输送灰层。氮气流量为1800 m3/h，压力为0.5 MPa，将经过集尘技术处理并带有完全干燥袋的清洁高炉煤气送入低压气体管道网络。移走每个箱体后，氮气将包含一些气体，所以在输灰系统末端净化后的输灰煤气都要经过过滤后都送至低压煤气，加以回收利用。

3.3 高炉煤气布袋除尘装置效果验证

（1）除尘效率。炼铁2000m3干法除尘系统从开始调试运行，在高炉正常运行期间，干气粉尘收集系统正常运行，并且尚未测试除尘对高炉煤气的影响。 高炉气体采样了三次以进行测量，采用全干法除尘技术处理后的高炉煤气，粉尘量经每次检验严格控制在8mg/m3左右，除尘效率高达99.9%，从高炉煤气的末端生产用户运行效果来看，煤气质量良好，满足各生产用户的运行要求。

（2）技术经济指标及效益。高炉煤气净化除尘设施，伴随高炉生产稳定运行，将剩余的高炉煤气输送至煤气管网。由于干法除尘技术的先进性，并没有配备相应的水系统，洗涤塔和沉淀池等设施，所以在生产运行过程中杜绝了对水资源的消耗，也避免了污泥的产生，减少了相应的生产操作岗位和人员配备。相对过去施瓦辛获得经济效益，每年约700万元。整个干法除尘装置共投入1,600万元，按照目前的生产运行状态，两年至三年的时间可以回收整个全部投资成本。同时从生产运行效果来看，干法除尘技术比湿法除尘技术，煤气含尘量可减少58mg/m3。高炉每年可少向大气中排放粉尘10t。

4 建议

高炉煤气生产过程中全干法，不但除尘技术是一项既节能又环保的综合利用项目，随着全球能源资源的不断紧张，国家对环保的要求也不断严格。国家三令五申，对可再生能源要加以充分利用。高炉布袋除尘工艺技术，不管在小型高炉还是大型高炉，都已获得了成熟的运营经验，该工艺技术模式可以提高热风炉风温，节约用水用电消耗，降低生产运行成本费用，同时可以极大缩小对环境的污染，提高了整个高炉煤气的TRT，机组发电量具有非常可观的使用价值。同时在生产运行过程中相对比湿法除尘技术而言，干法除尘占地面积小，对水资源的消耗量小，同时还可以节约部分热能，避免了环境污染，随着钢铁企业的不断壮大，干法除尘技术，在高炉煤气生产过程中应广泛推广。

5 结束语

由上文可知，全干法布袋除尘技术涉及到诸多问题，在后期的全干法布袋除尘技术使用中，我们要根据实际情况，采用合理的方案，确保高炉煤气净化工程的顺利展开。