鋼鐵企業(yè)干濕法除塵運(yùn)行與合格煤氣采集優(yōu)化策略
一、引言
煤氣是在高爐冶煉中所產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，保障其合格是技術(shù)創(chuàng)新、優(yōu)化完善及操作的關(guān)鍵，在冶煉中利用其潛熱、能夠達(dá)到高效節(jié)約能源的目標(biāo)，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，自我國(guó)運(yùn)用干法除塵技術(shù)以來就受到行業(yè)領(lǐng)域的高度重視。對(duì)于干法除塵技術(shù)研究和發(fā)展，從最初的高爐煤氣干法布袋除塵系統(tǒng)的建設(shè)投運(yùn)，至后期不斷完善，到了九十年代初在中小型高爐上有著比較成熟的應(yīng)用；此過程、其技術(shù)創(chuàng)新一直深入，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不斷提高，逐漸被推廣到全國(guó)高爐、轉(zhuǎn)爐的除塵系統(tǒng)行業(yè)中。韶關(guān)2500 m3、攀鋼1350 m3、鞍鋼2580m3高爐等均已采用了干法除塵；此干法除塵，不僅簡(jiǎn)化了工藝系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且從根本上解決了水的二次污染和污泥礦物質(zhì)難以處理的問題。表明干法除塵技術(shù)在煤氣回收利用方面、所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益愈來愈顯著，并且有著良好的發(fā)展前景。目前，陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司的高爐、轉(zhuǎn)爐同時(shí)積極采用了較為先進(jìn)的干法除塵技術(shù)，其中；煉鐵有一座1280 m3高爐和一座2280 m3高爐均為干法布袋除塵，煉鋼的兩座120t轉(zhuǎn)爐全部是干法靜電除塵。與此同時(shí)，陜鋼緊緊圍繞干法除塵技術(shù)的研究進(jìn)展、再次完善優(yōu)化；整體保障了企業(yè)煤氣質(zhì)量在10mg/Nm3以內(nèi)的范圍。
二、保障煤氣合格，干法除塵中的技術(shù)要點(diǎn)
1、控制煤氣的溫度以及水分
在一般的高爐冶煉中，溫度的控制至關(guān)重要，它與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著較大的關(guān)系，假若溫度過高，除塵系統(tǒng)的濾袋會(huì)被燒壞導(dǎo)致無法使用，其修復(fù)過程也較為繁瑣。另者，溫度過低或蒸汽較大都會(huì)產(chǎn)生濾袋結(jié)露等嚴(yán)重的后果，導(dǎo)致除塵器無法運(yùn)作而使工作停滯。所以，在使用干法除塵設(shè)備時(shí)，把溫度和水分控制在一個(gè)適合的范圍內(nèi)尤為關(guān)鍵，其直接決定了干法除塵的效果。目前，較為方便且有效、實(shí)用的操作應(yīng)該在布袋除塵器前設(shè)置換熱器，當(dāng)除塵系統(tǒng)溫度過高或者過低時(shí)，可以及時(shí)調(diào)控溫度，以保證煤氣溫度保持在100~230度的適宜范圍內(nèi)，是使除塵設(shè)備保持平穩(wěn)運(yùn)行，給企業(yè)帶來較為理想的經(jīng)濟(jì)收益。
在轉(zhuǎn)爐吹氧冶煉時(shí)，所產(chǎn)生的煙氣，經(jīng)過汽化冷卻煙道降溫后，煙氣大約以800~1 000 ℃進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器。此時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況精準(zhǔn)控制蒸發(fā)冷卻器中的噴水量，從而對(duì)煙氣進(jìn)行冷卻降溫。此后，大約有50%的粉塵通過吸附沉降落入蒸發(fā)冷卻器底部的鏈?zhǔn)捷敾覚C(jī)；粗灰經(jīng)過輸灰系統(tǒng)拉運(yùn)出指定位置，從而也保證了整體設(shè)備的正常運(yùn)行。
2、自動(dòng)檢測(cè)和人工檢測(cè)相結(jié)合，防止煤氣遺漏
自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備在除塵系統(tǒng)運(yùn)行中所發(fā)揮的監(jiān)督作用也尤為重要，它可以在線事實(shí)檢查煤氣運(yùn)行的安全情況，保障煤氣的各項(xiàng)指標(biāo)始終處于合格范圍之內(nèi)。但是，自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)在連續(xù)運(yùn)行過程中，一是因檢測(cè)裝置某些情況及工況的因素會(huì)發(fā)生誤報(bào)信息；二是這種檢測(cè)方式只是對(duì)濾袋破損的整體箱體比較適用，對(duì)局部的故障情況檢測(cè)不到位；三是測(cè)量設(shè)備本身出現(xiàn)了故障。所以，一般還要定期與不定的采用人工檢測(cè)的方法與其數(shù)據(jù)對(duì)比，更進(jìn)一步達(dá)到檢測(cè)的準(zhǔn)確性。例如：在干法除塵設(shè)備運(yùn)行中，一些腐蝕性物質(zhì)及大的礦物質(zhì)在高速煤氣運(yùn)行中被布袋攔截，經(jīng)過強(qiáng)烈的碰撞，物質(zhì)殘留在布袋上，是濾袋腐蝕破裂，或因高溫被燒蝕破裂，從而影響煤氣的質(zhì)量。另外，爐頂管道噴淋降溫等都會(huì)給煤氣帶來一定量的飽和水，這些飽和水的集聚給布袋使用帶來了不利因素，這些都需人工進(jìn)行檢測(cè)、檢查。同時(shí)結(jié)合自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行故障給以判斷，從此總結(jié)出行之有效的煤氣遺漏補(bǔ)救措施，才能為除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)作做好保障，完成輸送符合質(zhì)量要求的煤氣，保持企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與價(jià)值。
3、維持設(shè)備性能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)
在干法除塵系統(tǒng)中，除塵設(shè)備運(yùn)行的正常與否，是除塵過程中保障煤氣合格的又一關(guān)鍵所在。近幾年來，干法除塵技術(shù)被大范圍采用。所以，在進(jìn)行設(shè)備的修建、改造以及維護(hù)時(shí)，要考慮所使用與采購(gòu)的零部件及設(shè)備是否符合質(zhì)量要求。一般來說，煤氣除塵器箱體在使用時(shí)要符合壓力容器的技術(shù)要求，定期進(jìn)行年審、校驗(yàn)。設(shè)置的防爆閥等安全附件，按周期實(shí)施檢查，更新；以提升安全的作業(yè)壞境，是使各類測(cè)量?jī)x器、機(jī)械設(shè)備在檢測(cè)、運(yùn)行過程中也能夠快速準(zhǔn)確，使煤氣的指標(biāo)始終保持在正常工作范圍內(nèi)。其次，為保證煤氣的正常運(yùn)送，要根據(jù)實(shí)際情況選擇安裝導(dǎo)流管，這樣既能夠保障煤氣的運(yùn)輸，又能夠降低煤氣煙塵及雜物對(duì)濾袋的沖刷作用。在脈沖閥快速啟閉的同時(shí)，要維持除塵器的低壓脈沖反吹系統(tǒng),使是整套設(shè)備在自動(dòng)化設(shè)定的程序中，穩(wěn)定可靠工作,從而達(dá)到良好的噴吹清灰效果。
4、干法電除塵中的技術(shù)要點(diǎn)
干法除塵技術(shù)的靜電除塵技術(shù)，目前，在我國(guó)多家鋼鐵企業(yè)煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣的回收治理中得到應(yīng)用，對(duì)此都有著不斷的研究。陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司也積極探索和創(chuàng)新，并引進(jìn)靜電除塵新設(shè)備、新技術(shù)。該設(shè)備采用圓筒狀結(jié)構(gòu)，耐壓在0.3MPa,分為單室四電場(chǎng)。一二電場(chǎng)與三四電場(chǎng)極板、極線，分別采用不同的、耐腐蝕的合金材料。除塵底部設(shè)置扇形刮灰裝置便于清灰外運(yùn)。內(nèi)部設(shè)有PLC可控自動(dòng)振打機(jī)構(gòu)，根據(jù)運(yùn)行狀況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清灰。靜電供電系統(tǒng)采用高頻電源，可根據(jù)煤氣運(yùn)行工況有效的調(diào)節(jié)電壓與電流的可控關(guān)系。再加之五層冷卻噴淋塔，對(duì)煤氣中粉塵進(jìn)行了再次全能凈化處理。為防止因溫差造成的筒壁結(jié)露積灰影響煤氣質(zhì)量，對(duì)設(shè)備外部實(shí)施了全保溫。通過相應(yīng)的技術(shù)處理徹底提高了煤氣的凈化效率。
三、干法、濕法除塵優(yōu)化對(duì)比
1、煤氣干法與濕法除塵工藝技術(shù)比較
早期高爐常用的濕法煤氣凈化工藝，是采用串聯(lián)調(diào)經(jīng)文氏管系統(tǒng)，由煤氣上升管下降管經(jīng)重力除塵器，先進(jìn)入一級(jí)文氏管除塵器在進(jìn)入脫水器；之后，再進(jìn)入二級(jí)文氏管除塵器至脫水器，通過高壓閥組，消聲器，緊急水封閥，最終進(jìn)入煤氣柜。在煤氣回收過程中由于濕法除塵運(yùn)行成本高，從污泥處理方面說，工序復(fù)雜，運(yùn)行成本造價(jià)較高，而且經(jīng)常出現(xiàn)二次污染，水質(zhì)凈化時(shí)間較長(zhǎng)，難度較大。清洗后的煤氣溫度降低至43度左右，壓力將損失了0.25Mpa。
在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)采用的濕法除塵中，是使轉(zhuǎn)爐煤氣50%的含鐵粉塵溶于水中，給礦物質(zhì)的再次回收利用增加了難度，無疑增加了生產(chǎn)成本；同時(shí)，轉(zhuǎn)爐的作業(yè)運(yùn)行是一個(gè)間歇性的循環(huán)生產(chǎn)線。因此，煤氣也是間斷產(chǎn)生的，所有，干法除塵能夠更好的完成煤氣回收及綜合利用的各項(xiàng)所需。
干法除塵則是由高爐頂部直接進(jìn)入重力除塵，旋風(fēng)除塵器，進(jìn)行初級(jí)沉降過濾也叫粗濾；通過調(diào)節(jié)閥，脫水器進(jìn)入高爐煤氣布袋除塵器精細(xì)過濾，過濾的凈化氣體通過煤氣管網(wǎng)，最后進(jìn)入煤氣柜。與濕法相比，干法除塵在煤氣回收過程中，煤氣溫度未降低，且整體溫度提高了大約100℃，機(jī)械耗能較少，運(yùn)行當(dāng)中無需冷卻水，減掉了污水處理機(jī)構(gòu)。無水量消耗，無二次污染，電量明顯減少，節(jié)約了水、電能源。而對(duì)于配置的TRT干式發(fā)電設(shè)備來說至少增加30%的發(fā)電量。同時(shí)對(duì)于熱風(fēng)爐來說至少可提高50%的風(fēng)溫。大大提高了高爐的冶煉速率。
2、人工成本對(duì)比分析
相較于傳統(tǒng)的濕法除塵技術(shù)，干法布袋除塵在設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)上的成本要低得多，而且從人工運(yùn)作成本方面來說，濕法除塵需要人工集中于處理排污系統(tǒng)，正常情況下是維持在二十分鐘一次的污泥排放，需要的時(shí)間較長(zhǎng)。對(duì)人員是一種負(fù)擔(dān)，對(duì)企業(yè)是一種損失。但是，在干法布袋、靜電除塵技術(shù)上，可以采用自動(dòng)控制系統(tǒng)的手段；減輕工作人員的壓力及勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人員的安排，只需作業(yè)人員進(jìn)行簡(jiǎn)單快速的操作、檢查，統(tǒng)一管理即可以完成強(qiáng)大的工作量，大大的節(jié)省了人工、維護(hù)、運(yùn)行、成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
3、 能源消耗差值比對(duì)
在濕法除塵技術(shù)中，引風(fēng)機(jī)的耗能較大，因此可以從這一個(gè)方面進(jìn)行分析。在濕法除塵中所形成的阻力一般是在1.2兆帕左右,而在干法除塵器中只有0.9兆帕,這個(gè)差距中蘊(yùn)含著極大經(jīng)濟(jì)差異。因此為例，可以得知，傳統(tǒng)的濕式除塵器引風(fēng)機(jī)要求的功率總值，相較于干法除塵器要高出35千瓦左右。其次，從輔助系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的耗能對(duì)比,傳統(tǒng)的濕式除塵器的輔助系統(tǒng)是污水循環(huán)處理系統(tǒng)，其大概需消耗50千瓦的功率，而干法除塵系統(tǒng)，只消耗了30千瓦的功率，干法除塵比濕發(fā)除塵節(jié)省了20千瓦的電能。所以從不同的方位來看，干法除塵比濕法除塵能夠節(jié)約很多方面的資源，為企業(yè)帶來更大的利益。
四、結(jié)束語(yǔ)
在冶煉生產(chǎn)過程中，通過對(duì)傳統(tǒng)的濕法除塵與干法除塵性能之比，干法除塵無論在人工成本、耗能總值，及煤氣中熱量的回收等方面，都比濕法除塵技術(shù)略勝一籌，所以選用干法除塵器能夠顯著的節(jié)約成本，帶給企業(yè)更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
但在干法除塵系統(tǒng)中，因設(shè)備裝備功能較多，給管理帶來了難度，布袋受條件的制約容易破損，顆粒物出現(xiàn)了不同程度的超標(biāo)現(xiàn)象，是使煤氣的凈化效果較差， 加大了TRT風(fēng)機(jī)的磨損，同時(shí)導(dǎo)致了設(shè)備的震動(dòng)，帶來了很不穩(wěn)定的運(yùn)行。對(duì)此，陜鋼公司多方研究，配置自動(dòng)檢測(cè)聯(lián)網(wǎng)裝備，完善自動(dòng)化運(yùn)行體系、以設(shè)備自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)檢測(cè)功能為主體，優(yōu)化相應(yīng)措施，細(xì)化管理流程，預(yù)知性的發(fā)現(xiàn)問題，實(shí)施完善包括管網(wǎng)腐蝕、溫度異常變化等、在內(nèi)的這一突出弊端。同時(shí)合理控制煤氣的溫度以及水量、維持設(shè)備性能的正常使用，掌握干法靜電除塵、濾袋除塵中的技術(shù)要點(diǎn)；使之達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)行的目標(biāo)，確保煤氣質(zhì)量控制在10mg/Nm3以內(nèi)的合格標(biāo)準(zhǔn)；并可進(jìn)一步再次優(yōu)化提升。企業(yè)在運(yùn)用干法除塵技術(shù)時(shí)要因地制宜，在轉(zhuǎn)爐、高爐中依據(jù)科學(xué)的方法進(jìn)行煙氣凈化，從而實(shí)現(xiàn)維護(hù)生態(tài)環(huán)境健康的同時(shí)又保持了企業(yè)的生產(chǎn)指標(biāo)。
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