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鋼鐵企業干濕法除塵運行與合格煤氣采集優化策略

2020-01-07 15:23:00

  一、引言 

  煤氣是在高爐冶煉中所產生的可燃氣體,保障其合格是技術創新、優化完善及操作的關鍵,在冶煉中利用其潛熱、能夠達到高效節約能源的目標,推動可持續發展戰略。因此,自我國運用干法除塵技術以來就受到行業領域的高度重視。對于干法除塵技術研究和發展,從最初的高爐煤氣干法布袋除塵系統的建設投運,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用;此過程、其技術創新一直深入,實踐經驗不斷提高,逐漸被推廣到全國高爐、轉爐的除塵系統行業中。韶關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,不僅簡化了工藝系統的復雜性,而且從根本上解決了水的二次污染和污泥礦物質難以處理的問題。表明干法除塵技術在煤氣回收利用方面、所產生的經濟價值和社會效益愈來愈顯著,并且有著良好的發展前景。目前,陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司的高爐、轉爐同時積極采用了較為先進的干法除塵技術,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轉爐全部是干法靜電除塵。與此同時,陜鋼緊緊圍繞干法除塵技術的研究進展、再次完善優化;整體保障了企業煤氣質量在10mg/Nm3以內的范圍。

  二、保障煤氣合格,干法除塵中的技術要點

  1、控制煤氣的溫度以及水分

  在一般的高爐冶煉中,溫度的控制至關重要,它與企業的經濟效益有著較大的關系,假若溫度過高,除塵系統的濾袋會被燒壞導致無法使用,其修復過程也較為繁瑣。另者,溫度過低或蒸汽較大都會產生濾袋結露等嚴重的后果,導致除塵器無法運作而使工作停滯。所以,在使用干法除塵設備時,把溫度和水分控制在一個適合的范圍內尤為關鍵,其直接決定了干法除塵的效果。目前,較為方便且有效、實用的操作應該在布袋除塵器前設置換熱器,當除塵系統溫度過高或者過低時,可以及時調控溫度,以保證煤氣溫度保持在100~230度的適宜范圍內,是使除塵設備保持平穩運行,給企業帶來較為理想的經濟收益。

  在轉爐吹氧冶煉時,所產生的煙氣,經過汽化冷卻煙道降溫后,煙氣大約以800~1 000 ℃進入蒸發冷卻器。此時,需要根據實際情況精準控制蒸發冷卻器中的噴水量,從而對煙氣進行冷卻降溫。此后,大約有50%的粉塵通過吸附沉降落入蒸發冷卻器底部的鏈式輸灰機;粗灰經過輸灰系統拉運出指定位置,從而也保證了整體設備的正常運行。

  2、自動檢測和人工檢測相結合,防止煤氣遺漏

  自動檢測設備在除塵系統運行中所發揮的監督作用也尤為重要,它可以在線事實檢查煤氣運行的安全情況,保障煤氣的各項指標始終處于合格范圍之內。但是,自動檢測系統在連續運行過程中,一是因檢測裝置某些情況及工況的因素會發生誤報信息;二是這種檢測方式只是對濾袋破損的整體箱體比較適用,對局部的故障情況檢測不到位;三是測量設備本身出現了故障。所以,一般還要定期與不定的采用人工檢測的方法與其數據對比,更進一步達到檢測的準確性。例如:在干法除塵設備運行中,一些腐蝕性物質及大的礦物質在高速煤氣運行中被布袋攔截,經過強烈的碰撞,物質殘留在布袋上,是濾袋腐蝕破裂,或因高溫被燒蝕破裂,從而影響煤氣的質量。另外,爐頂管道噴淋降溫等都會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,這些都需人工進行檢測、檢查。同時結合自動檢測數據對設備的運行故障給以判斷,從此總結出行之有效的煤氣遺漏補救措施,才能為除塵系統的正常運作做好保障,完成輸送符合質量要求的煤氣,保持企業的經濟效益與價值。

  3、維持設備性能的正常運轉

  在干法除塵系統中,除塵設備運行的正常與否,是除塵過程中保障煤氣合格的又一關鍵所在。近幾年來,干法除塵技術被大范圍采用。所以,在進行設備的修建、改造以及維護時,要考慮所使用與采購的零部件及設備是否符合質量要求。一般來說,煤氣除塵器箱體在使用時要符合壓力容器的技術要求,定期進行年審、校驗。設置的防爆閥等安全附件,按周期實施檢查,更新;以提升安全的作業壞境,是使各類測量儀器、機械設備在檢測、運行過程中也能夠快速準確,使煤氣的指標始終保持在正常工作范圍內。其次,為保證煤氣的正常運送,要根據實際情況選擇安裝導流管,這樣既能夠保障煤氣的運輸,又能夠降低煤氣煙塵及雜物對濾袋的沖刷作用。在脈沖閥快速啟閉的同時,要維持除塵器的低壓脈沖反吹系統,使是整套設備在自動化設定的程序中,穩定可靠工作,從而達到良好的噴吹清灰效果。

  4、干法電除塵中的技術要點

  干法除塵技術的靜電除塵技術,目前,在我國多家鋼鐵企業煉鋼轉爐煤氣的回收治理中得到應用,對此都有著不斷的研究。陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司也積極探索和創新,并引進靜電除塵新設備、新技術。該設備采用圓筒狀結構,耐壓在0.3MPa,分為單室四電場。一二電場與三四電場極板、極線,分別采用不同的、耐腐蝕的合金材料。除塵底部設置扇形刮灰裝置便于清灰外運。內部設有PLC可控自動振打機構,根據運行狀況實現自動清灰。靜電供電系統采用高頻電源,可根據煤氣運行工況有效的調節電壓與電流的可控關系。再加之五層冷卻噴淋塔,對煤氣中粉塵進行了再次全能凈化處理。為防止因溫差造成的筒壁結露積灰影響煤氣質量,對設備外部實施了全保溫。通過相應的技術處理徹底提高了煤氣的凈化效率。

  三、干法、濕法除塵優化對比

  1、煤氣干法與濕法除塵工藝技術比較

  早期高爐常用的濕法煤氣凈化工藝,是采用串聯調經文氏管系統,由煤氣上升管下降管經重力除塵器,先進入一級文氏管除塵器在進入脫水器;之后,再進入二級文氏管除塵器至脫水器,通過高壓閥組,消聲器,緊急水封閥,最終進入煤氣柜。在煤氣回收過程中由于濕法除塵運行成本高,從污泥處理方面說,工序復雜,運行成本造價較高,而且經常出現二次污染,水質凈化時間較長,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

  在轉爐生產采用的濕法除塵中,是使轉爐煤氣50%的含鐵粉塵溶于水中,給礦物質的再次回收利用增加了難度,無疑增加了生產成本;同時,轉爐的作業運行是一個間歇性的循環生產線。因此,煤氣也是間斷產生的,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所需。

  干法除塵則是由高爐頂部直接進入重力除塵,旋風除塵器,進行初級沉降過濾也叫粗濾;通過調節閥,脫水器進入高爐煤氣布袋除塵器精細過濾,過濾的凈化氣體通過煤氣管網,最后進入煤氣柜。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℃,機械耗能較少,運行當中無需冷卻水,減掉了污水處理機構。無水量消耗,無二次污染,電量明顯減少,節約了水、電能源。而對于配置的TRT干式發電設備來說至少增加30%的發電量。同時對于熱風爐來說至少可提高50%的風溫。大大提高了高爐的冶煉速率。

  2、人工成本對比分析

  相較于傳統的濕法除塵技術,干法布袋除塵在設備的維護保養上的成本要低得多,而且從人工運作成本方面來說,濕法除塵需要人工集中于處理排污系統,正常情況下是維持在二十分鐘一次的污泥排放,需要的時間較長。對人員是一種負擔,對企業是一種損失。但是,在干法布袋、靜電除塵技術上,可以采用自動控制系統的手段;減輕工作人員的壓力及勞動強度,減少人員的安排,只需作業人員進行簡單快速的操作、檢查,統一管理即可以完成強大的工作量,大大的節省了人工、維護、運行、成本,提高企業的經濟效益。

  3、 能源消耗差值比對

  在濕法除塵技術中,引風機的耗能較大,因此可以從這一個方面進行分析。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,這個差距中蘊含著極大經濟差異。因此為例,可以得知,傳統的濕式除塵器引風機要求的功率總值,相較于干法除塵器要高出35千瓦左右。其次,從輔助系統運行時的耗能對比,傳統的濕式除塵器的輔助系統是污水循環處理系統,其大概需消耗50千瓦的功率,而干法除塵系統,只消耗了30千瓦的功率,干法除塵比濕發除塵節省了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約很多方面的資源,為企業帶來更大的利益。

  四、結束語

  在冶煉生產過程中,通過對傳統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,都比濕法除塵技術略勝一籌,所以選用干法除塵器能夠顯著的節約成本,帶給企業更多的經濟價值。

  但在干法除塵系統中,因設備裝備功能較多,給管理帶來了難度,布袋受條件的制約容易破損,顆粒物出現了不同程度的超標現象,是使煤氣的凈化效果較差, 加大了TRT風機的磨損,同時導致了設備的震動,帶來了很不穩定的運行。對此,陜鋼公司多方研究,配置自動檢測聯網裝備,完善自動化運行體系、以設備自動聯網的自動檢測功能為主體,優化相應措施,細化管理流程,預知性的發現問題,實施完善包括管網腐蝕、溫度異常變化等、在內的這一突出弊端。同時合理控制煤氣的溫度以及水量、維持設備性能的正常使用,掌握干法靜電除塵、濾袋除塵中的技術要點;使之達到平穩運行的目標,確保煤氣質量控制在10mg/Nm3以內的合格標準;并可進一步再次優化提升。企業在運用干法除塵技術時要因地制宜,在轉爐、高爐中依據科學的方法進行煙氣凈化,從而實現維護生態環境健康的同時又保持了企業的生產指標。

                           

  參考文獻

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作者:樊安民

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯:陳曦

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