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【行业新闻】钢铁企业干湿法除尘运行与合格煤气采集优化策略

日期: 2020-03-17
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 一、引言 

  煤气是在高炉冶炼中所产生的可燃气体,保障其合格是技术创新、优化完善及操作的关键,在冶炼中利用其潜热、能够达到高效节约能源的目标,推动可持续发展战略。因此,自我国运用干法除尘技术以来就受到行业领域的高度重视。对于干法除尘技术研究和发展,从最初的高炉煤气干法布袋除尘系统的建设投运,至后期不断完善,到了九十年代初在中小型高炉上有着比较成熟的应用;此过程、其技术创新一直深入,实践经验不断提高,逐渐被推广到全国高炉、转炉的除尘系统行业中。韶关2500 m3、攀钢1350 m3、鞍钢2580m3高炉等均已采用了干法除尘;此干法除尘,不仅简化了工艺系统的复杂性,而且从根本上解决了水的二次污染和污泥矿物质难以处理的问题。表明干法除尘技术在煤气回收利用方面、所产生的经济价值和社会效益愈来愈显著,并且有着良好的发展前景。目前,陕钢集团汉中钢铁有限责任公司的高炉、转炉同时积极采用了较为先进的干法除尘技术,其中;炼铁有一座1280 m3高炉和一座2280 m3高炉均为干法布袋除尘,炼钢的两座120t转炉全部是干法静电除尘。与此同时,陕钢紧紧围绕干法除尘技术的研究进展、再次完善优化;整体保障了企业煤气质量在10mg/Nm3以内的范围。

  二、保障煤气合格,干法除尘中的技术要点

  1、控制煤气的温度以及水分

  在一般的高炉冶炼中,温度的控制至关重要,它与企业的经济效益有着较大的关系,假若温度过高,除尘系统的滤袋会被烧坏导致无法使用,其修复过程也较为繁琐。另者,温度过低或蒸汽较大都会产生滤袋结露等严重的后果,导致除尘器无法运作而使工作停滞。所以,在使用干法除尘设备时,把温度和水分控制在一个适合的范围内尤为关键,其直接决定了干法除尘的效果。目前,较为方便且有效、实用的操作应该在布袋除尘器前设置换热器,当除尘系统温度过高或者过低时,可以及时调控温度,以保证煤气温度保持在100~230度的适宜范围内,是使除尘设备保持平稳运行,给企业带来较为理想的经济收益。

  在转炉吹氧冶炼时,所产生的烟气,经过汽化冷却烟道降温后,烟气大约以800~1 000 ℃进入蒸发冷却器。此时,需要根据实际情况精准控制蒸发冷却器中的喷水量,从而对烟气进行冷却降温。此后,大约有50%的粉尘通过吸附沉降落入蒸发冷却器底部的链式输灰机;粗灰经过输灰系统拉运出指定位置,从而也保证了整体设备的正常运行。

  2、自动检测和人工检测相结合,防止煤气遗漏

  自动检测设备在除尘系统运行中所发挥的监督作用也尤为重要,它可以在线事实检查煤气运行的安全情况,保障煤气的各项指标始终处于合格范围之内。但是,自动检测系统在连续运行过程中,一是因检测装置某些情况及工况的因素会发生误报信息;二是这种检测方式只是对滤袋破损的整体箱体比较适用,对局部的故障情况检测不到位;三是测量设备本身出现了故障。所以,一般还要定期与不定的采用人工检测的方法与其数据对比,更进一步达到检测的准确性。例如:在干法除尘设备运行中,一些腐蚀性物质及大的矿物质在高速煤气运行中被布袋拦截,经过强烈的碰撞,物质残留在布袋上,是滤袋腐蚀破裂,或因高温被烧蚀破裂,从而影响煤气的质量。另外,炉顶管道喷淋降温等都会给煤气带来一定量的饱和水,这些饱和水的集聚给布袋使用带来了不利因素,这些都需人工进行检测、检查。同时结合自动检测数据对设备的运行故障给以判断,从此总结出行之有效的煤气遗漏补救措施,才能为除尘系统的正常运作做好保障,完成输送符合质量要求的煤气,保持企业的经济效益与价值。

  3、维持设备性能的正常运转

  在干法除尘系统中,除尘设备运行的正常与否,是除尘过程中保障煤气合格的又一关键所在。近几年来,干法除尘技术被大范围采用。所以,在进行设备的修建、改造以及维护时,要考虑所使用与采购的零部件及设备是否符合质量要求。一般来说,煤气除尘器箱体在使用时要符合压力容器的技术要求,定期进行年审、校验。设置的防爆阀等安全附件,按周期实施检查,更新;以提升安全的作业坏境,是使各类测量仪器、机械设备在检测、运行过程中也能够快速准确,使煤气的指标始终保持在正常工作范围内。其次,为保证煤气的正常运送,要根据实际情况选择安装导流管,这样既能够保障煤气的运输,又能够降低煤气烟尘及杂物对滤袋的冲刷作用。在脉冲阀快速启闭的同时,要维持除尘器的低压脉冲反吹系统,使是整套设备在自动化设定的程序中,稳定可靠工作,从而达到良好的喷吹清灰效果。

  4、干法电除尘中的技术要点

  干法除尘技术的静电除尘技术,目前,在我国多家钢铁企业炼钢转炉煤气的回收治理中得到应用,对此都有着不断的研究。陕钢集团汉中钢铁有限责任公司也积极探索和创新,并引进静电除尘新设备、新技术。该设备采用圆筒状结构,耐压在0.3MPa,分为单室四电场。一二电场与三四电场极板、极线,分别采用不同的、耐腐蚀的合金材料。除尘底部设置扇形刮灰装置便于清灰外运。内部设有PLC可控自动振打机构,根据运行状况实现自动清灰。静电供电系统采用高频电源,可根据煤气运行工况有效的调节电压与电流的可控关系。再加之五层冷却喷淋塔,对煤气中粉尘进行了再次全能净化处理。为防止因温差造成的筒壁结露积灰影响煤气质量,对设备外部实施了全保温。通过相应的技术处理彻底提高了煤气的净化效率。

  三、干法、湿法除尘优化对比

  1、煤气干法与湿法除尘工艺技术比较

  早期高炉常用的湿法煤气净化工艺,是采用串联调经文氏管系统,由煤气上升管下降管经重力除尘器,先进入一级文氏管除尘器在进入脱水器;之后,再进入二级文氏管除尘器至脱水器,通过高压阀组,消声器,紧急水封阀,最终进入煤气柜。在煤气回收过程中由于湿法除尘运行成本高,从污泥处理方面说,工序复杂,运行成本造价较高,而且经常出现二次污染,水质净化时间较长,难度较大。清洗后的煤气温度降低至43度左右,压力将损失了0.25Mpa。

  在转炉生产采用的湿法除尘中,是使转炉煤气50%的含铁粉尘溶于水中,给矿物质的再次回收利用增加了难度,无疑增加了生产成本;同时,转炉的作业运行是一个间歇性的循环生产线。因此,煤气也是间断产生的,所有,干法除尘能够更好的完成煤气回收及综合利用的各项所需。

  干法除尘则是由高炉顶部直接进入重力除尘,旋风除尘器,进行初级沉降过滤也叫粗滤;通过调节阀,脱水器进入高炉煤气布袋除尘器精细过滤,过滤的净化气体通过煤气管网,最后进入煤气柜。与湿法相比,干法除尘在煤气回收过程中,煤气温度未降低,且整体温度提高了大约100℃,机械耗能较少,运行当中无需冷却水,减掉了污水处理机构。无水量消耗,无二次污染,电量明显减少,节约了水、电能源。而对于配置的TRT干式发电设备来说至少增加30%的发电量。同时对于热风炉来说至少可提高50%的风温。大大提高了高炉的冶炼速率。

  2、人工成本对比分析

  相较于传统的湿法除尘技术,干法布袋除尘在设备的维护保养上的成本要低得多,而且从人工运作成本方面来说,湿法除尘需要人工集中于处理排污系统,正常情况下是维持在二十分钟一次的污泥排放,需要的时间较长。对人员是一种负担,对企业是一种损失。但是,在干法布袋、静电除尘技术上,可以采用自动控制系统的手段;减轻工作人员的压力及劳动强度,减少人员的安排,只需作业人员进行简单快速的操作、检查,统一管理即可以完成强大的工作量,大大的节省了人工、维护、运行、成本,提高企业的经济效益。

  3、 能源消耗差值比对

  在湿法除尘技术中,引风机的耗能较大,因此可以从这一个方面进行分析。在湿法除尘中所形成的阻力一般是在1.2兆帕左右,而在干法除尘器中只有0.9兆帕,这个差距中蕴含着极大经济差异。因此为例,可以得知,传统的湿式除尘器引风机要求的功率总值,相较于干法除尘器要高出35千瓦左右。其次,从辅助系统运行时的耗能对比,传统的湿式除尘器的辅助系统是污水循环处理系统,其大概需消耗50千瓦的功率,而干法除尘系统,只消耗了30千瓦的功率,干法除尘比湿发除尘节省了20千瓦的电能。所以从不同的方位来看,干法除尘比湿法除尘能够节约很多方面的资源,为企业带来更大的利益。

  四、结束语

  在冶炼生产过程中,通过对传统的湿法除尘与干法除尘性能之比,干法除尘无论在人工成本、耗能总值,及煤气中热量的回收等方面,都比湿法除尘技术略胜一筹,所以选用干法除尘器能够显著的节约成本,带给企业更多的经济价值。

  但在干法除尘系统中,因设备装备功能较多,给管理带来了难度,布袋受条件的制约容易破损,颗粒物出现了不同程度的超标现象,是使煤气的净化效果较差, 加大了TRT风机的磨损,同时导致了设备的震动,带来了很不稳定的运行。对此,陕钢公司多方研究,配置自动检测联网装备,完善自动化运行体系、以设备自动联网的自动检测功能为主体,优化相应措施,细化管理流程,预知性的发现问题,实施完善包括管网腐蚀、温度异常变化等、在内的这一突出弊端。同时合理控制煤气的温度以及水量、维持设备性能的正常使用,掌握干法静电除尘、滤袋除尘中的技术要点;使之达到平稳运行的目标,确保煤气质量控制在10mg/Nm3以内的合格标准;并可进一步再次优化提升。企业在运用干法除尘技术时要因地制宜,在转炉、高炉中依据科学的方法进行烟气净化,从而实现维护生态环境健康的同时又保持了企业的生产指标。


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