太钢3号高炉煤气全干式布袋除尘系统运行实践

摘要针对太钢3号高炉煤气全干式布袋除尘装置生产工艺中暴露出来的问题，经过完善改造，已实现全干式运行。布袋除尘稳定运行已在节能、环保方面发挥了极大作用，为开发余压发电创造了条件。

关键词高炉煤气布袋除尘改造

1 引言

大型高炉煤气干式布袋除尘装置(简称BDC)，由于在节水、环保和余能利用方面有突出的优点，已成为大型高炉重要的高炉煤气除尘方式。我国开发BDC装置较早，小高炉已普遍使用，经济效益和环保效益都很理想。太钢为了解决工业用水严重不足及污染问题，把BDC做为国家重点环保项目，采用联合开发的形式，于1986年从日本引进，1987年8月在3号高炉建成并投入使用。太钢3号高炉生产稳定性与日本同类型高炉相比，相差较大，试运行中遇到很多问题，BDC装置不能实现长期稳定运行，被迫按照3号高炉实际状况进行改造，调整运行参数，创造稳定运行条件。1998年7月完成完善改造，实现了全干式稳定运行，发挥了BDC装置的除尘环保优势。

2太钢3号高炉BDC装置工艺流程

BDC装置按其功能可分为以下5个系统。

2．1 过滤系统

高炉煤气从重力除尘器出来，经过荒煤气总管、散热器，分别通过7个箱体入口眼镜阀，进入7个并联的箱体(Ø3．5m)，每个箱体内装有46条长10m、Ø306 mm的尼龙针刺毡滤袋，煤气从箱体下部进入除尘箱体，荒煤气由布袋内部穿过布袋(过滤)到达箱体顶部，通过箱体内中心管下降，从下部导出，再经过箱体出口眼镜阀，进入净煤气总管，完成过滤过程(本系统为内滤式布袋除尘)。

2．2反吹系统

为了进行布袋清灰，系统采用加压反吹清灰，从净煤气管道上引出净煤气，经反吹风机加压(2台风机，1台工作，1台备用)，加压煤气通过反吹风机出入扇形盲板眼镜阀、反吹阀(Ø600mm蝶阀)、箱体出口眼镜阀，进入除尘箱体过滤脏煤气，煤气流向相反，穿过布袋，流出箱体，把附着在布袋内的灰尘吹下，落人箱体下部的倒圆锥灰仓内，反吹时，箱体出口处的过滤阀关闭((Ø700mm蝶阀)。

2．3温度控制系统

为了防止进入箱体的煤气温度超过布袋正常工作温度，在重力除尘器上安装了两层(共38支喷枪)水喷雾喷嘴，组成上下两套喷雾系统，由3台能力相同的高压水泵供水。喷雾嘴叫回流喷嘴，除喷雾部分水外，还有一部分水经过回水阀、回水调节阀返回供水池。系统通过回水调节阀控制回水流量的方式控制喷水量，使进入箱体的煤气温度<200℃，特殊情况，短时煤气温度可≯270℃，正常情况用1号系统喷雾，当高炉上料系统出故障、空料线、悬料等，炉顶温度特高时，两套系统同时喷雾降温。

2．4排灰和粉尘输送系统

箱体下部为偏心的倒圆锥体用做灰仓，灰仓有7m³左右，箱体灰仓下有一个1 m³的中间仓，中问仓上下有回转阀和煤气密封阀，清灰时先打开箱体煤气密封阀(球阀)、箱体回转阀，把灰放到中间仓内，关闭好上面的回转阀、球阀，再开下面的球阀和回转阀，将灰放入螺旋输送机，经过打水搅拌机卸到地面，用铲车、汽车装运走。为防止灰尘板结，在灰仓、中间仓侧壁装有振动电机，氮气吹扫，灰包、中间仓、输送机、搅拌机安装保温加热装置。

2．5煤气压力控制系统

炉顶煤气压力由3个Ø800mm的蝶阀控制，蝶阀的动作由液压传动机构进行控制，灵活性好，炉顶煤气压力稳定，3个旁通阀后设有一个消音器。

2．6 BDC装置的设计工艺参数

炉顶压力：0．1 MPa，最高O．15 MPa。炉顶温度：210一250℃，最高700 ℃。处理煤气量：150 000～180000 Nm³／h，最大216 000 Nm³／h。箱体布袋工作温度：正常204℃，瞬间270℃。净煤气含尘量：≤5mg／m³。布袋差压：245 kPa。

3 BDC装置完善改造

开始投入试运行遇到重力除尘喷水太多，出灰时有大量水放出，重力除尘器内积灰结块严重，到1988年3、4月，被迫休风6次组织清理重力除尘器内积灰，同时布袋损坏比较严重，给高炉生产造成巨大困难。经查明，其原因主要是重力除尘器水喷雾设计有误，喷雾量大大超过实际需要的降温喷水量。经过改造，解决了超量喷水造成重力除尘器积灰结块问题，BDC装置运行状况有极大好转，运行率达90％，含尘量达标，但布袋差压波动较大，布袋损坏较频繁。

暴露出来的新问题使得人们对BDC装置能否在生产稳定性差的高炉上使用产生了怀疑。新问题的产生和存在给BDC装置的完善改造增加了很大的困难，经相关专家分析研究，问题的根源在于3号高炉炉顶设备为料钟工艺、顶温偏高、煤气温度变化大，煤气温度超过需要喷雾降温(230℃)的次数很多，每班达40次以上，需要降温的喷水量多，煤气中含水量大大增加，500℃降温时，煤气需喷水189g／m³，水变成蒸汽后体积达0．303 m³，相当于煤气体积增加30％。这样的煤气进入布袋箱体，温度降到190℃以下时，呈现出体积大、水分超饱和，导致附着在布袋上的灰增加，造成布袋压差高，最高时达9．81 kPa以上，造成布袋损坏。1989年布袋损坏最为严重，人们甚至怀疑在我国大高炉能否使用BDC装置。

针对存在的主要矛盾，我们采取了改进措施，调整运行参数。实现全干式BDC装置完善改造沿着三条思路进行：首先，炉顶煤气温度高，增加散热器散热，减少重力除尘器内喷雾降温打水量，降低煤气的含水量；其次，炉顶煤气压力低，通过增加一个箱体降低煤气过滤速度；第三，反吹风机能力不足，通过加大反吹风机能力，降低布袋阻力，稳定布袋压差。

3．1增加散热器，降低煤气含水量

通过增加散热器散热，使重力除尘器喷雾温度由230 ℃提高到480 ℃，需要降温的喷雾次数大大减少，喷雾降温范围也大大变小。1998年9月喷雾次数统计见表l。原每天下料180批，有2／3以上的料批在开大钟前需喷雾，9月全月只喷雾23次，合计85 min，且是最小喷雾量，比不建散热器一天的喷雾次数少得多。11月天气较冷，高炉没有出现空料线，全月一次也没有喷雾，原降温范围从500 ℃降到230℃，消耗的水很多，现降温范围从500 ℃降到460℃，降温范围很小，只需以最小的喷雾量喷入，降温喷入煤气中的水量极少。采用散热器使进人布袋箱体煤气含水量基本处于自然水分状态，温度控制处于更理想的范围，为BDC装置稳定运行创造了优越的条件。

3．2增加箱体，降低过滤速度

针对1989年运行中反吹时布袋压差较高、易损坏布袋的状况，我们采取了一些改善措施，其中最主要的是1991年新增1台除尘箱体，总过滤面积由2670 m²增加到3 120 m²，这样7个箱体过滤190000m³／h煤气，过滤速度为1．02 m／min(实际过滤速度比此略低)。过滤速度的降低，为处理箱体故障提供了机会，有时为处理某个箱体的故障，6个箱体运行(特殊情况甚至5个箱体短时间运行)也能全干式投用，对不影响高炉生产、提高运行率有极大作用，对延长布袋使用寿命有利。不同运行箱体数引起过滤速度的变化见表2，煤气量为190000 m³／h，反吹煤气量为250000 m³／h(兼顾考虑高炉煤气增加保证稳定运行)。

3．3加大反吹能力，稳定布袋差压

BDC装置原反吹风量为20000 m³／h、风机升压8 kPa，运行中反吹能力不足，当布袋压差在6 kPa以下，反吹风机正常运行，起反吹作用；当布袋压差达到10kPa时，反吹风量降为零，失去反吹作用。另外在停止反吹一段时间后，布袋压差上升较快，显出灰尘除不干净的现象。通过加大反吹风量(原设备为日本进口，现为国产，风量增为40000m³／h)，风机升压至15 kPa，现运行参数是：风机运行风量39000m³／h左右、系统泄漏14000 m³／h；实际反吹风量为25000m³／h左右，反吹时风机升压9～12kPa，不反吹时风机风量14 000 m³／h、风机升压24～28 kPa左右，7个箱体过滤200000m³／h煤气，布袋差压能控制在4．9 kPa以内，反吹前后压差和煤气量统计见表3。当煤气超过200000 m³／h，布袋压差升高，当反吹风机风量低于20000m³／h，同样出现布袋压差升高现象。运行实践表明，反吹风机能力和机型的选择完全符合工艺运行的要求。

反吹风量加大满足了工艺要求，但带来了一些副作用，风机由于转速快，频繁出现故障，造成电机损坏(280 kW二级电机)、风机轴瓦、油封、密封损坏，制约干法的正常运行。2003年8月反吹风机电器进行了改造，新增一台变频，不仅降低了风机损坏率，而且降低了能源消耗，延长了风机使用寿命，确保了干法正常运行。

3．4氮气系统的改造

氮气在BDC装置系统中主要发挥三方面作用：其一。防止喷雾嘴粘灰堵塞，当煤气温度不高，无需喷雾时，喷咀连续吹出N₂，灰尘不会粘附在喷嘴上；其二，各类球阀、蝶阀的驱动气源使得整个BDC装置使用的电动机很少；其三，在BDC装置系统停用和投入运行及休风的气体置换中，氮气做为过渡气体而使用，氮气直接决定着干除尘的正常运行，可以大大提高BDC装置运行的安全性，但N₂用量大、成本能耗不经济，各阀门驱动用量大造成能源浪费。2000年5月对N₂系统进行了改造，用成本较低的压缩空气代替N₂。通过BDC装置的稳定运行、高炉冶炼技术的科学化管理，重力除尘器打水基本停用。

3．5顶压控制系统

顶压控制系统是干式除尘的主要系统，由于旁通阀液压系统投产于1987年，系日本生产的设备，使用周期已过，设备系统老化，各元件泄漏严重，且无备品备件，无法保证3号高炉顶压控制的正常运行，对安全生产造成极大的危险，为此我们在2004年7月对该系统进行了技术改造。改造后，该系统运行良好，满足工艺要求，节流明显，可调、换向平稳、灵活，备品备件更换方便可靠，确保了干法除尘稳定运行。

4运行效果

通过完善改造，BDC装置运行参数全面改善，主要表现在以下三方面：

(1)喷雾降温喷人煤气中的水量降低到最低水平，煤气中含水量基本处于自然水分水平；

(2)进入BDC装置的煤气温度控制在160℃以下；

(3)布袋压差稳定在较低水平，布袋破损率降低到零。

以上三方面主要参数的全面改善为BDC装置运行提供了优越的条件，投入使用以来，运行状态非常理想。具体表现为：①实现了全干式运行，运行率达100％。从1998年7月投入运行以来，没有一次因布袋除尘影响高炉生产。②净煤气含尘量较低。2004年8—12月煤气含尘量稳定在5mg／m³左右。③布袋损坏少。运行6年以来，因运行差压平稳，只

在1998年10、11月份损坏3条布袋(关于布袋还需要说明以下情况：投入全干式时，布袋使用的时间是不一样的，1号箱体是1998年7月投用时全部装上的新布袋，2、3、4号箱体是1990年3 YJ装上的布袋，0号箱体是1991年建设成时装上的布袋，5、6号箱体的布袋是1990年调整时1989年开始使用的旧布袋中选出的好布袋，这两个箱体内布袋使用的时

问较长)。另外，1990年3月到1997年5月BDC装置运行率低，且干、湿并用，干法为辅，这些长期装挂的布袋在1998年恢复全干式运行后损坏少，说明这次完善改造对延长布袋使用寿命极为有利。2000年至2002年对6个箱体布袋逐步更换，至今未坏。

5节能技术成果

(1)采用BDC装置是高炉环保、节能和余能利用的重大措施，BDC装置稳定运行的环保效益和节能效益非常明显，突出表现在以下方面：

首先，BDC装置是环保工程。高炉煤气清洗净化，我国大多数高炉使用洗涤塔文氏管系统，这种系统耗水量大，另外煤气洗涤水含有大量灰尘和有害物质，直接排放污染环境。采取BDC装置，节省煤气洗涤水，消除洗涤水污染，省去了污水处理等大量工作。经过BDC装置清洗的高炉煤气含尘量低。

其次，BDC装置是余能利用工程，余能利用分为余热利用和余压利用两方面，高炉煤气从高炉排出有很大的热能，用水洗涤后，煤气温度降低为30℃左右，不能利用，而用BDC装置过滤煤气，过滤后的净煤气温度能保持在120～140℃，与湿法除尘相比，煤气温度提高100℃左右，用这样的煤气烧高炉热风炉，可使风温提高30～50℃。

(2)余压利用是余能利用的另一部分，是效益更大的一部分，现代高炉都采用高压操作，随着高炉装备水平的提高，炉顶压力将进一步提高，高炉煤气含有很大的压力能，利用高炉煤气余压发电的技术已广泛采用，它是高炉节能的重要措施。先进高炉余压发电的电力已经成为企业用电的重要来源，采用BDC装置的余压发电量比湿法除尘要提高30％，以上。局限于太钢3号高炉现有的设备条件，炉顶压力只能维持0．10MPa水平，配置TRT装置发电量约3600kWh，干式TRT发电比湿法TRT要多900kWh，以电价0．278元／kWh计算(按80％计)，一年多发电价值不少于175万元，而整个3号高炉TRT余压发电，价值能达到700万元，3号高炉下次大修，顶压可达到0．20 MPa水平，TRT有更大的经济效益。

6结语

太钢3号高炉BDC装置稳定运行，说明BDC装置能够在我国大型高炉上广泛使用，其中尽量减少为降低煤气温度而喷入煤气中的水量，减少煤气中的水分对布袋过滤很重要，需建适当的散热装置；另外，运行参数的选择要留有余地，因高炉一代炉龄会遇到很多不同的生产状况，实现全干式要保证高炉在各种恶劣条件下稳定运行。BDC装置系统比湿式除尘系统复杂的多，运行需要严格管理；因其直接受高炉影响，因此管理要和高炉生产状况紧密结合起来，如：反吹过滤系统、压力调节系统、清灰系统等，这些设备要求质量高，只有这样才能减少故障率，保证实现全干式运行。太钢BDC装置已经稳定运行多年，说明我国大型高炉使用BDC装置是完全可以的，开展BDC装置国产化条件已经成熟，采用高炉煤气的全干式除尘工艺技术值得发展。