張振峰

（陜鋼集團(tuán)龍鋼公司煉鐵廠）

摘要：龍鋼煉鐵廠5座高爐煤氣除塵均采用重力器加布袋干法除塵系統(tǒng)加TRT系統(tǒng)，系統(tǒng)原設(shè)計(jì)為脈沖氮?dú)夥创担瑺t頂下降管及荒煤氣管道噴涂保溫等措施，物料水分大，布袋箱體溫度低，荒煤氣管道粘結(jié)嚴(yán)重，輸灰系統(tǒng)冬季運(yùn)行困難，TRT系統(tǒng)發(fā)電效率低，高爐煤氣除塵通過系列工藝技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)效果，即優(yōu)化了煤氣工藝結(jié)構(gòu)，又節(jié)能高效，實(shí)現(xiàn)了降本增效果的技術(shù)改造目標(biāo)

關(guān)鍵詞：高爐；煤氣除塵系統(tǒng)；節(jié)能改造  

0  前言  

龍鋼煉鐵系統(tǒng)共擁有5座高爐，其中1280m³高爐兩座，1800m³高爐三座，煤氣系統(tǒng)全部采用干法布袋除塵，高爐頂壓200kPa,采用調(diào)壓閥組及配套TRT發(fā)電系統(tǒng)，處理煤氣能力3000萬m³/天，箱體反吹原設(shè)計(jì)均為氮?dú)饷}沖反吹方式，脈沖用氮?dú)鈮毫?.3～0.4MPa，消耗量1200m³/h，高爐爐頂煤氣與TRT進(jìn)口溫度差高達(dá)60℃左右，生產(chǎn)過程中造成大量的能源消耗，同時(shí)對工藝操作也造成嚴(yán)重影響，與鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展思路形成矛盾。針對高爐煤氣系統(tǒng)存在的大量能源流失，實(shí)施了凈煤氣反吹替代脈沖反吹工藝優(yōu)化，荒、凈煤氣管道保溫提升以及系統(tǒng)灰倉伴熱改造，高爐爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化等系列措施，優(yōu)化煤氣除塵生產(chǎn)工藝的同時(shí)也大幅度降低了能源消耗。

1  高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)凈煤氣反吹工藝改造：

1.1高爐煤氣干法布袋除塵系統(tǒng)原設(shè)計(jì)低壓氮?dú)饷}沖反吹運(yùn)行分析：

低壓氮?dú)饷}沖反吹方式，在運(yùn)行中表現(xiàn)出幾方面弊病：

1.1.1  低壓氮?dú)饷}沖反吹方式，需要消耗大量氮?dú)猓岣吡藷掕F工序能耗；

1.1.2  大量氮?dú)膺M(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)，降低高爐煤氣可燃成分比例；

1.1.3  氮?dú)饷}沖反吹系統(tǒng)裝配大量的電磁脈沖閥，全系統(tǒng)共1530套，控制泄漏點(diǎn)多維護(hù)量大，維修成本高，管控難度大；

1.1.4  氮?dú)饷}沖反吹不論是離線還是在線，箱體荒煤氣支管蝶閥均不參與反吹操作，因此長時(shí)間閥門不動作，不利于荒煤氣管道粘結(jié)物清理，造成荒煤氣管道堵塞，嚴(yán)重影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2  針對低壓氮?dú)饷}沖反吹方式存在弊病，以及結(jié)合系統(tǒng)荒煤氣管道粘結(jié)嚴(yán)重問題，技術(shù)人員提出凈煤氣反吹工藝改造思路：

1.2.1  布袋反吹：利用高爐自身頂壓，箱體關(guān)閉荒、凈支管煤氣閥門，通過管道將箱體壓力降至規(guī)定值后，箱體與凈煤氣總管之間產(chǎn)生壓差，然后打開凈煤氣蝶閥，利用高速凈煤氣流，對布袋進(jìn)行反吹；。

1.2.2  沖刷荒煤氣支管：利用高爐自身頂壓，箱體關(guān)閉荒、凈支管煤氣閥門，通過管道將箱體壓力降至規(guī)定值后，箱體與荒煤氣總管之間產(chǎn)生壓差，然后打開荒煤氣蝶閥，利用高速煤氣流，對布袋荒煤氣支管進(jìn)行沖刷，解決荒煤氣管道粘結(jié)堵塞問題

1.3  針對系統(tǒng)實(shí)際存在荒煤氣管道粘結(jié)嚴(yán)重影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能降耗的共同需要，公司通過考察論證，實(shí)施凈煤氣反吹工藝改造（改造現(xiàn)場圖1）

1.4  凈煤氣反吹工藝應(yīng)用實(shí)踐評價(jià)：

1.4.1  對凈煤氣反吹方式與氮?dú)饷}沖反吹對比：

1.4.1.1  反吹原理對比：布袋系統(tǒng)原設(shè)計(jì)脈沖氮?dú)夥创祵儆谝鞣创担咚贇饬饕霐?shù)倍煤氣進(jìn)入布袋內(nèi)筒，袋里氣體膨脹產(chǎn)生震動使附在布袋外壁灰膜脫落，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)置高速噴吹口一對一對布袋進(jìn)行反吹，反吹氣流均勻分布，缺點(diǎn)是脈沖閥故障造成整根氮?dú)夥创等舾刹即荒芊创担绊懶Ч创档獨(dú)馊窟M(jìn)入煤氣中，增加煤氣體積，降低煤氣熱值。凈煤氣反吹屬于直接反吹，大量煤氣直接進(jìn)入布袋，吹落布袋外壁灰膜，效果好。         

圖1  布袋凈煤氣反吹改造現(xiàn)場

1.4.1.2  不同箱體結(jié)構(gòu)凈煤氣反吹效果對比：1800m³高爐布袋箱體凈煤氣支管上出氣結(jié)構(gòu)反吹好，氣流分布均勻缺點(diǎn)是對出氣口正下方布袋損傷大，因此采取保留箱體內(nèi)部氮?dú)夥创倒艿来胧钃醺咚贇饬髦苯哟挡即⒋龠M(jìn)氣流均勻分布，減緩對出氣口正下方布袋損傷。1280m³高爐布袋箱體凈煤氣支管側(cè)出氣結(jié)構(gòu)反吹效果相對較差，氣流分布不均勻（遠(yuǎn)離出氣口位置氣流強(qiáng)，靠近出氣口位置氣流最弱）但對布袋損傷小。

1.4.2  凈煤氣反吹改造取得的良好的經(jīng)濟(jì)效益：

1.4.2.1  反吹時(shí)不用氮?dú)猓瑴p少煤氣中的氮含量，提高了煤氣的熱值。在節(jié)約氮?dú)夥矫姹憩F(xiàn)出可觀的經(jīng)濟(jì)效益：每個(gè)高爐布袋脈沖反吹系統(tǒng)氮?dú)庥昧?500m³/h；目前生產(chǎn)四座高爐布袋反吹用量1500m³/h*4=6000 m³/h，每班反吹3-4次，反吹時(shí)間0.3-0.4h,每天氮?dú)庀牧?*3*4*0.4*1500=28800 m³，按每立方0.09元計(jì)，年可節(jié)約93余萬元。

1.4.2.2  免去脈沖反吹系統(tǒng)維修材料費(fèi)用，每兩年更換一次，煉鐵廠共節(jié)約費(fèi)用117.8萬元。

1.4.3  優(yōu)化布袋工藝：

1.4.3.1  正常工況條件下,由氮?dú)饷}沖反吹每班三至四次，降為凈煤氣反吹每班反吹一次，即可滿足系統(tǒng)壓差小于4kpa 工藝要求，減少因反吹對布袋造成的損傷。

1.4.3.2  有利于解決布袋荒煤氣管道粘結(jié)堵塞管道問題，利用凈煤氣反吹降壓系統(tǒng)，制造高速氣流對荒煤氣管道粘結(jié)物進(jìn)行沖刷，有效解決荒煤氣管道粘結(jié)問題，下圖為使用凈煤氣反吹前后荒煤氣管道粘結(jié)情況對比，同時(shí)箱體進(jìn)出氣閥都能開關(guān)到位，提高了系統(tǒng)可控穩(wěn)定性。

凈煤氣反吹工藝應(yīng)用前的荒煤氣管道                                     凈煤氣反吹工藝應(yīng)用后的荒煤氣管道

圖2  凈煤氣反吹工藝應(yīng)用前后對荒煤氣管道運(yùn)行對比

2  煤氣管道保溫提升改造，改善布袋操作運(yùn)行工況，節(jié)能降耗效果好

高爐生產(chǎn)出來的煤氣經(jīng)上升管→下降管→重力除塵器→荒煤氣管道→布袋除塵器→凈煤氣管道→TRT系統(tǒng)→煤氣總管網(wǎng)然后輸送給各煤氣用戶，按照路徑流動的各煤氣設(shè)施存在巨大的散熱面積，造成大量的熱量損失，煤氣中的水分（以氣體形式存在）隨著溫度不斷下降大量結(jié)露析出，煤氣塵粒粘附在輸送管道，堵塞管道，布袋運(yùn)行困難，嚴(yán)重影響布袋除塵系統(tǒng)工藝操作的同時(shí)大幅度降低TRT發(fā)電效益。

針對煤氣系統(tǒng)熱量大量流失問題，對煤氣管道設(shè)施保溫實(shí)施系統(tǒng)改造升級，大幅降低煤氣溫降，優(yōu)化煤氣工藝操作的同時(shí)，提高TRT 發(fā)電效益。

1、高爐爐頂煤氣上升管下降管及荒煤氣管道原設(shè)計(jì)內(nèi)襯有10-15cm厚度噴涂料，隨著系統(tǒng)運(yùn)行，管道內(nèi)襯脫落磨損以及噴涂料的隔熱性能，運(yùn)行過程中煤氣設(shè)施部分器壁溫度高達(dá)80℃左右，造成大量的熱量損失，高爐爐頂煤氣溫度與TRT進(jìn)口溫度差最高達(dá)到60℃左右，針對此問題對荒煤氣管道、上升管采取硅酸鋁纖維氈包鋁板外保溫措施，實(shí)施改造后爐頂溫度與TRT進(jìn)口溫度差下降25℃。

2、針對低溫運(yùn)行對布袋除塵器輸灰系統(tǒng)的影響時(shí)致命的，通過系統(tǒng)灰倉蒸汽伴熱改造和保溫等級的提升，布袋輸灰系統(tǒng)運(yùn)行工況得到大為改觀，保證了布袋箱體基礎(chǔ)運(yùn)行工況。

3、高爐通過入爐物料配比調(diào)整，增加干熄焦配比，減少煤氣水分對溫度的影響，同時(shí)提高入爐燒結(jié)礦料溫，爐頂溫度得到明顯提升，布袋運(yùn)行工況得到大幅改善。

通過系列保溫、伴熱、入爐物料調(diào)整，高爐煤氣除塵箱體運(yùn)行工況得到大幅改善，TRT 發(fā)電系統(tǒng)效率提升明顯，相比較改造前日發(fā)電量增加2萬KWh/天，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3  結(jié)語

通過對比運(yùn)行，驗(yàn)證了龍鋼高爐煤氣除塵凈煤氣反吹改造、煤氣管道設(shè)施保溫提升以及入爐物料調(diào)整等系列改造綜合措施，不論是經(jīng)濟(jì)效益方面，還是工藝優(yōu)化方面都是成功的，值得肯定和推廣。