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高爐煤氣除塵系統(tǒng)濕改干節(jié)能改造淺析

文檔作者：邊山成柳黎光賈江平楊培基文檔來源：西安陜鼓動(dòng)力股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月14日
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高爐煤氣除塵系統(tǒng)濕改干節(jié)能改造淺析
西安陜鼓動(dòng)力股份有限公司(陜西710075) 邊山成柳黎光賈江平楊培基
【摘要】結(jié)合煤氣除
塵現(xiàn)狀，簡要分析了高爐煤
氣濕改干的優(yōu)點(diǎn)，通過對(duì)高
爐煤氣濕改干關(guān)鍵環(huán)節(jié)的干
式布袋除塵技術(shù)及干式TRT
技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的介紹，淺析
了高爐除塵系統(tǒng)濕改干節(jié)能
改造的可行性及巨大的經(jīng)濟(jì)
效益和社會(huì)效益，論證了高
爐煤氣除塵濕改干項(xiàng)目值得
雉產(chǎn)，
【關(guān)鍵詞】除塵TRT
濕改干節(jié)能改造
一．前言
高爐煉鐵過程中產(chǎn)生
的高爐煤氣是鋼鐵企業(yè)內(nèi)部
生產(chǎn)使用的重要二次能源，
但由于煤氣中夾帶著大量粉
塵，必須凈化后方可利用。
高爐煤氣凈化有濕式、干式
兩種工藝方法。由于技術(shù)原
因，在我國已建高爐，特別
是大型高爐中，濕式占主導(dǎo)
地位，濕式除塵典型工藝流
程如圖1所示。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截
至2叭3年上半年，全國大于
60然黧然：Ⅲ年秈
l 000m3高爐有400余座，其中近2／3的高爐采用濕式除塵工藝。
圖1 濕式除塵典型工藝流程
濕式除塵凈化系統(tǒng)設(shè)備簡單、工藝成熟、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，但其浪費(fèi)水、能耗
大、煤氣溫度低、污染環(huán)境等缺點(diǎn)突出，特別是近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源環(huán)境
制約加劇，這些缺點(diǎn)日益明顯。許多采用濕式除塵的企業(yè)，依據(jù)國家的鋼鐵產(chǎn)業(yè)政
策，為了綜合利用能源，改善環(huán)境，擬將現(xiàn)有高爐煤氣凈化系統(tǒng)由濕式除塵系統(tǒng)改
為干式除塵系統(tǒng)，如圖2所示。
圖2干式除塵典型工藝流程簡圖
=，高爐煤氣除塵濕改千的優(yōu)點(diǎn)
相對(duì)于濕式除塵，高爐煤氣干式除塵節(jié)能降耗效果顯著。其主要表現(xiàn)在：
1)大幅提升TRT回收功率。干式除塵器的出口煤氣溫度高、壓力損失小，因
此TRT發(fā)電功率比濕式高30％以上，噸鐵回收電量約50kw．h。
冶腳金肌 ∥咖 曲Ⅲ 垣m腮州貔脅就_黿 篇
萬方數(shù)據(jù)
2)除塵效率高。干式除塵系統(tǒng)除塵阻力損失小
(濕式阻損15～45kPa，干式阻損2—5kPa)，并在運(yùn)行
中通過脈沖反吹布袋除塵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)除塵連續(xù)性，提高
了除塵效率；干的粉塵還可以再利用。
3)節(jié)水節(jié)電。干式除塵與濕式除塵相比，生產(chǎn)每
噸鐵可節(jié)水約9t、節(jié)電60％～70％。
4)提高煤氣熱值。干式除塵后煤氣溫度高，所含
熱量多、水分低，煤氣的理論燃燒溫度高，可有效提高
理論燃燒溫度及熱效率。如用于燒熱風(fēng)爐，高爐熱鳳溫
度可提高40～90℃。
5)環(huán)境污染小。干式除塵工藝可以避免濕式除塵
過程中大量有毒污水、污泥的產(chǎn)生，減少污水處理及外
排量。
6)節(jié)約投資和運(yùn)行成本，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯
著。
固
三、高爐煤氣除塵濕改干的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)
1．干式布袋除塵技術(shù)發(fā)展
高爐煤氣干式除塵有靜電除塵、布袋除塵等技
術(shù)，干式靜電除塵應(yīng)用很少，主要以布袋除塵技術(shù)為
主。布袋除塵的主要問題在于除塵器(見圖3)對(duì)溫度
比較敏感(需控制在100～260℃)、設(shè)備多，設(shè)備的可
靠性問題和對(duì)高爐操作參數(shù)變化的不適應(yīng)性等因素制約
了干式除塵的推廣。
20世紀(jì)七八十年代開始，世界各國就對(duì)高爐干式
除塵進(jìn)行了試驗(yàn)研究，隨著TRT的開發(fā)成功，煉鐵行業(yè)
更加意識(shí)到干式除塵的重要性，但技術(shù)發(fā)展緩慢。從2l
世紀(jì)初開始，鋼鐵行業(yè)迅猛發(fā)展帶動(dòng)了高爐干式除塵技
術(shù)的發(fā)展，通過不斷完善和經(jīng)驗(yàn)累積，干式布袋除塵
技術(shù)在中小高爐除塵上得到成功使用并已趨近成熟，干
式布袋除塵的可靠性、溫度控制、反吹等問題得到了很
好的解決，并逐漸在大高爐甚至超大高爐上得到應(yīng)用，
使用效果良好。
干式布袋除塵一些關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展如下：
1)荒煤氣溫度控制，采用高爐爐頂噴霧打水和荒
煤氣放散系統(tǒng)相結(jié)合的工藝方式，有效解決了煤氣溫度
過高、過低對(duì)布袋的影響；高低溫放散裝置替代冷卻
器，實(shí)現(xiàn)煤氣的自動(dòng)環(huán)保型放散。
2)旋風(fēng)除塵器的應(yīng)用，可使進(jìn)入布袋的灰塵粒度
冶金／礦山通用機(jī)械伽、
I。、|f}t、It，f¨|h¨Ⅵl㈠i|S、{Hlc{}Ic“I、_、鼉
圖3干式布袋埭塵器
減少，大大減輕灰塵對(duì)布袋的沖擊和磨損，延長布袋使
用壽命，提高煤氣凈化質(zhì)量。
3)采用正壓氣力輸灰，投資小、運(yùn)行費(fèi)用低、工
藝高效、節(jié)能環(huán)保，密封性好使灰塵與外界隔絕，可避
免卸輸灰過程中煤氣外泄和二次揚(yáng)塵，并便于除塵灰綜
合和J用。
4)雙向電磁脈沖噴吹技術(shù)，實(shí)現(xiàn)布袋積灰的定時(shí)
反吹清掃，有效解決了布袋清灰問題，而且清灰效果
好、系統(tǒng)穩(wěn)定、操作簡單，低壓脈沖反吹技術(shù)的成功使
高爐煤氣干式除塵技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。
5)大簡體長布袋，大大減少了設(shè)備的占地面積。
6)合理選擇濾料，長壽、耐高溫、抗結(jié)露濾料研
發(fā)，大大提高了布袋的可靠性和使用壽命。
7)提高系統(tǒng)可靠性，閥門、補(bǔ)償器、管道等輔助
設(shè)備充分考慮耐磨、耐腐蝕問題。
8)系統(tǒng)采用了PLC或DCS自動(dòng)控制，工藝控制更
加可靠。這些技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，推動(dòng)了干式除塵技術(shù)
在高爐煉鐵系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用。
2．干式TRT技術(shù)發(fā)展
高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置(簡稱TRT)，是利用
高爐煤氣具有的壓力能及熱能，通過透平膨脹機(jī)做功，
將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，或驅(qū)動(dòng)其他裝置
的一種二次能量回收裝置，是典型的高效節(jié)能環(huán)保裝
置，圖4為干式TRT系統(tǒng)流程。2003年4月，國產(chǎn)首套干
式TRT在杭鋼420m3高爐上率先通過試車考核后正式投
運(yùn)，機(jī)組運(yùn)行良好，干式TRT應(yīng)用取得重大突破。自此
以后十年來，干式TRT技術(shù)不斷發(fā)展，干式TRT技術(shù)已
非常成熟，完全滿足濕改干條件。
干式TRT一些關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展如下：
1)專用氣動(dòng)計(jì)算程序充分考慮到高爐煤氣工況特
性，提高了透平效率。
：川伸期黑黑黑61 2014年第5期Ⅵ、vw．e州x．com V l
萬方數(shù)據(jù)
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圖4干式TRT系統(tǒng)流程
1．高爐2．干式除塵器3減壓閥組4勵(lì)磁機(jī)5．發(fā)電機(jī)6．煤氣透平7快切閥
2)干式TRT專用葉形可防止積灰又可增加氣流膨
脹通道長度，提高葉片強(qiáng)度，改善變工況特性。
3)系統(tǒng)成套技術(shù)先進(jìn)、可靠，具有豐富的系統(tǒng)解
決問題的經(jīng)驗(yàn)和能力。
4)高精度頂壓穩(wěn)定控制技術(shù)可使?fàn)t頂壓力穩(wěn)定在
±2kPa以下，從而提高高爐的利用系數(shù)，降低焦比。
5)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能維護(hù)。
6)粉塵在線監(jiān)測(cè)裝置通過對(duì)布袋除塵效果的在線
檢測(cè)，確保機(jī)組長周期安全運(yùn)行。
7)加藥阻垢技術(shù)通過系統(tǒng)加入干式TRT專用阻垢
劑，在阻垢的同時(shí)還可減少煤氣對(duì)葉片的腐蝕。
8)靜葉可調(diào)技術(shù)不僅能夠擴(kuò)大工況范圍、提高效
率和回收功率，而且可以更好的控制爐頂壓力。
9)全自動(dòng)控制，遠(yuǎn)程一鍵式自動(dòng)控制模式，該技
術(shù)不僅在中小高爐，而且在寶鋼l”5 046m3超大高爐上
也得到應(yīng)用，使國產(chǎn)大高爐TRT控制技術(shù)跨人世界先進(jìn)
行列。目前，高爐煤氣干式除塵技術(shù)、干式TRT技術(shù)已
經(jīng)在寶鋼1 45 046m3高爐、遷鋼4 000m3、安鋼3”(4 747
m3)、首鋼京唐5 500m3等超大高爐上得到應(yīng)用，效果
顯著。實(shí)踐證明，只要以科學(xué)態(tài)度認(rèn)真對(duì)待，高爐煤氣
干式除塵技術(shù)、干式TRT技術(shù)完全能滿足大高爐除塵系
統(tǒng)濕改干節(jié)能改造要求。
四、高爐煤氣除塵濕改千的效益
下表為某鋼廠750m3高爐改造前后的指標(biāo)對(duì)比，數(shù)
62然嬲!：I：叭仲期
據(jù)充分證明，高爐實(shí)施全干式煤氣布袋除塵改造，不論
高爐大小，其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。
某鋼廠750m3高爐濕改干前后的指標(biāo)對(duì)比表
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與中小型高爐相比，大型高爐設(shè)備完善，爐料條
件比較好且穩(wěn)定，冶煉操作過程平穩(wěn)，煤氣溫度、壓
力、含濕量等波動(dòng)較小，煤氣含灰量也比小型高爐低，
理論上比中小高爐更具備采用干式布袋除塵的條件。
按大型高爐年產(chǎn)鐵能力3億t估算，若全國大中型高爐普
遍采用干式除塵后，每年可節(jié)約新水0．8 l億m3、循環(huán)水
16．2億m3，節(jié)電45．5億kw．h，節(jié)省焦炭150萬t，創(chuàng)造直
接經(jīng)濟(jì)效益30多億元。高爐煤氣除塵濕改干改造不僅能
帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利益，更重要的是還能杜絕大量污水、
(下轉(zhuǎn)第65頁)
萬方數(shù)據(jù)
即泵實(shí)際工況點(diǎn)在大流量區(qū)域運(yùn)行而造成電動(dòng)機(jī)電流過
高，甚至過載。也就是常說的泵偏大流量運(yùn)行。
四、解決方案
從不同角度考慮，為用戶提供以下兩個(gè)改進(jìn)方
案。
1)根據(jù)泵相似定理和切割定律，采用切削葉輪方
式降低揚(yáng)程。該方案需更換葉輪，投資少，經(jīng)濟(jì)簡單。
具體采用以下切削葉輪方案：
D，7=D，(H’／翩“2 (4)
式中H7——車削后的揚(yáng)程，單位為m；
D：7——車削后的葉輪直徑，單位為IIlIn；
H——原型泵的揚(yáng)程，單位為m；
D：——原型葉輪直徑，單位為mm。
需將葉輪切削為D：7=D：(H 7／H)“2=900×
(43÷45)“2=860mm
核算車削后的軸功率
P=9．8lQ脅√(3600，7)=281．4kw，小于電動(dòng)機(jī)設(shè)
計(jì)功率355 kw。
2)可以通過增加變頻器調(diào)節(jié)降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從而
達(dá)到設(shè)計(jì)點(diǎn)工況。此方案需用戶重新購買變頻器及控制
柜，但對(duì)長期運(yùn)行有好處。泵運(yùn)行到后期，過流件會(huì)出
現(xiàn)一定的磨損，在壓力不足的情況下，可通過變頻器調(diào)
節(jié)提高輸出轉(zhuǎn)速，保證壓力，延長泵過流件的使用時(shí)
間。同時(shí)，變頻器也可對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)起到一定的保護(hù)作
用。用戶最終選擇了第一方案。
五、結(jié)語
葉輪切削后，重新安裝調(diào)試。實(shí)際運(yùn)行電動(dòng)機(jī)電
流一直穩(wěn)定在24A左右，旋流器入料壓力也降到設(shè)計(jì)范
圍。觀察運(yùn)行半年左右，沒有再出現(xiàn)問題；而且，電
流降下來后，每年每臺(tái)電動(dòng)機(jī)為用戶節(jié)約電費(fèi)約20多萬
元，用戶非常滿意。通過以上案例分析，在日常的渣漿
泵的選型中，并不是設(shè)計(jì)參數(shù)越大越好，尤其是泵揚(yáng)程
的選取，是非常關(guān)鍵的。偏差過大，不但會(huì)造成實(shí)際運(yùn)
行數(shù)據(jù)的偏離，同時(shí)，也會(huì)增加能耗，甚至損壞設(shè)備。
如果影響到整個(gè)選煤工藝流程，那么給用戶帶來的損失
會(huì)很大。
參考文獻(xiàn)
【1】關(guān)醒凡．現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)[M】．北京：中國宇航出版
社，1995．
[2】張克危．流體機(jī)械原理[M】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，
2000．GM
(收稿日期：2014／01／29)
(上接第62頁)
污泥的產(chǎn)生及大量粉塵的外排，環(huán)保效果明顯。如果廣
泛應(yīng)用到大高爐中，將從根本上解決水資源消耗和環(huán)境
污染問題，大大提高鋼鐵企業(yè)的競爭力和可持續(xù)發(fā)展能
力。
五、結(jié)語
近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源、環(huán)境壓力加劇，
國家不斷對(duì)鋼鐵行業(yè)進(jìn)行宏觀政策調(diào)控和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)
整，降耗減排、節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策的基本
原則，也是企業(yè)生存發(fā)展的重中之重。在我國整體資源
不足、環(huán)境污染形勢(shì)嚴(yán)峻的狀況下，特別是在干式除塵
技術(shù)、干式TRT技術(shù)發(fā)展日漸成熟的今天，淘汰高爐煤
氣濕式除塵工藝，改造為集節(jié)水、環(huán)保和降低生產(chǎn)成本
等多重效益于一體的全干式除塵工藝是鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的
必然選擇。
參考文獻(xiàn)
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金叢刊，2007(6)．
【4】樊波．煤氣干式除塵技術(shù)在大型高爐的應(yīng)用及節(jié)能分
析【J]．冶金能源，2009(】)．GM
(收稿日期：2014／02／04)

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