特大型高爐煤氣全干法袋式除塵技術(shù)在首鋼京唐鋼鐵廠的成功應(yīng)用
高爐煤氣干法布袋除塵技術(shù)在我國(guó)經(jīng)歷了30多年的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)日趨成熟,，迄今為止已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多座大中型高爐,。高爐煤氣干法除塵技術(shù)具有節(jié)能,、節(jié)水、環(huán)保,、除塵效果好等優(yōu)點(diǎn),，是國(guó)家大力推廣的冶金行業(yè)新工藝技術(shù)之一。
北京首鋼國(guó)際工程技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱“首鋼國(guó)際工程公司”)是國(guó)內(nèi)率先在大型高爐上設(shè)計(jì)并應(yīng)用高爐煤氣全干法袋式除塵工藝技術(shù),，并擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工程公司,。2004年，該項(xiàng)技術(shù)成功應(yīng)用在首秦1200m3高爐上,，開創(chuàng)了我國(guó)大型高爐煤氣全干法除塵的先河,；之后，又成功應(yīng)用在遷鋼2650m3高爐上,，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),，達(dá)到節(jié)能、節(jié)水和環(huán)保效果,。
目前,，首鋼京唐5500m3特大型高爐也采用了高爐煤氣全干法除塵技術(shù)，摒棄了特大型高爐一直采用的濕法除塵工藝,，創(chuàng)造了高爐煤氣全干法技術(shù)在特大型高爐上成功應(yīng)用的世界新記錄,，為世界鋼鐵行業(yè)節(jié)能環(huán)保做出了突出的貢獻(xiàn)。
1京唐5500m3高爐煤氣干法除塵的技術(shù)研究背景
高爐冶煉時(shí)產(chǎn)生大量煤氣,，除塵通常分兩級(jí)處理：先用重力或旋風(fēng)除塵器進(jìn)行粗除塵,，除去大部分粗顆粒后，再進(jìn)行濕法或干法精除塵,。
傳統(tǒng)的精除塵是用水清洗,，屬于濕法除塵。濕法除塵發(fā)展至今技術(shù)已經(jīng)成熟,，可以使煤氣含塵量降至很低水平,，不過濕法除塵需要消耗大量的清洗用水且產(chǎn)生的污水難于處理，清洗過程中耗電量大,，煤氣熱量損失多,，以上濕法除塵存在的一系列重大缺陷，是其所無法解決的,。因此,，采用高爐煤氣全干法除塵技術(shù)已是大勢(shì)所趨。
從20世紀(jì)90年代開始,，首鋼國(guó)際工程公司的技術(shù)專家就致力于高爐煤氣脈沖干法除塵技術(shù)的開發(fā),、設(shè)計(jì)。2004年,，首鋼國(guó)際工程公司在首秦1200m3高爐上成功應(yīng)用了高爐煤氣脈沖干法除塵技術(shù),，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)大型高爐煤氣脈沖干法除塵技術(shù)的應(yīng)用,，大大提高了高爐煤氣的回收利用，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,。
2006年,，為了滿足首鋼京唐高爐循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排的要求，首鋼國(guó)際工程公司專門成立了大型高爐煤氣全干法除塵技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目組,，集中攻關(guān)超大型高爐煤氣干法除塵技術(shù)，其中重點(diǎn)是溫度控制,、工藝系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性,、除塵器結(jié)構(gòu)及其緊湊化布置、高爐煤氣管道綜合防腐以及系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制等技術(shù)難題,。經(jīng)過專家反復(fù)論證,、計(jì)算及試驗(yàn)，最終攻克了該項(xiàng)技術(shù)中的多項(xiàng)難題,。2009年京唐高爐順利投產(chǎn),，高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求,。
2 京唐5500m3高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)
京唐5500m3高爐采用煤氣全干法脈沖布袋除塵技術(shù),，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。該系統(tǒng)采用國(guó)際先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì),，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化和精準(zhǔn)化,；除塵器采用先進(jìn)的應(yīng)力和流場(chǎng)分析，使其設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定可靠,；系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制達(dá)到了先進(jìn)水平,，大大減少了崗位定員和運(yùn)行成本；煤氣管道綜合防腐蝕技術(shù)的應(yīng)用,，提高了該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)行壽命和使用效率,。
2.1高爐煤氣降溫裝置
布袋除塵器核心部分是高溫濾料，保護(hù)好濾料就可以保證煤氣質(zhì)量,。在各項(xiàng)保護(hù)措施中溫度適中是關(guān)鍵因素,。合適的作業(yè)溫度是約120~220℃。
但在實(shí)際應(yīng)用中,，溫度失常也時(shí)有出現(xiàn),，比如溫度過高隨時(shí)可能發(fā)生，因此要有應(yīng)對(duì)措施,。京唐高爐通過爐頂噴水和高效熱管換熱器能夠有效地控制高爐出現(xiàn)異常高溫情況,。
熱管換熱器利用熱管原理將高溫?zé)崃總鬟f到水中從而降低煤氣溫度，是一種高效冷卻設(shè)備,。為了減少磨損,，熱管表面釬焊了鎳鉻合金材料,。這種設(shè)備傳熱效率高，體積小,。京唐高爐投產(chǎn)初期,，爐頂溫度偏高，高爐煤氣溫度多次出現(xiàn)干法除塵入口超過260℃甚至300℃的情況,，降溫裝置長(zhǎng)期投入使用,，溫降可達(dá)70℃以上，運(yùn)行效果好,，滿足了生產(chǎn)要求,。
2.2除塵器的緊湊化研究
高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)的除塵器箱體是干法系統(tǒng)的主要設(shè)備之一，對(duì)于確保系統(tǒng)的安全,、穩(wěn)定運(yùn)行有著重要作用,。
除塵器箱體直徑的大小關(guān)系到干法除塵系統(tǒng)的整體布置，為了減少系統(tǒng)的占地面積,、布置美觀,，京唐特大型高爐干法除塵系統(tǒng)按雙列布置，在過濾面積充分滿足高爐煤氣過濾的前提下,，除塵器箱體采用大直徑長(zhǎng)袋雙側(cè)反吹技術(shù),。在減少占地面積的同時(shí)，減少了除塵器箱體的個(gè)數(shù),、除塵器箱體進(jìn)出口的閥門,，減少了生產(chǎn)人員巡檢區(qū)域和設(shè)備維護(hù)量。
通過對(duì)除塵器殼體進(jìn)行應(yīng)力分析,，研究除塵器結(jié)構(gòu)的局部薄弱點(diǎn),，進(jìn)行局部調(diào)整降低應(yīng)力集中，提高設(shè)備安全與穩(wěn)定性,。除塵器箱體內(nèi)部采用特殊的導(dǎo)流結(jié)構(gòu),，使得除塵器箱體煤氣氣流分布均勻，降低了流速,，大大減少了濾袋異常破損的發(fā)生,。
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2.3高爐煤氣管道防腐的研究
近幾年，煤氣干法除塵系統(tǒng)開始在國(guó)內(nèi)大高爐上推廣普及,，但是由于小高爐干法系統(tǒng)腐蝕的矛盾不突出,，又沿襲了大高爐傳統(tǒng)濕法除塵的習(xí)慣，對(duì)煤氣中HCl等酸性氣體的存在缺少認(rèn)識(shí),，因此,，大型高爐煤氣除塵在由濕法向干法轉(zhuǎn)型期間，很多都沒有充分考慮到由酸性氣體帶來的嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象,。另外,，高爐原料越來越多地使用進(jìn)口礦,，進(jìn)口礦尤其是澳礦中氯元素含量普遍高于地方礦，導(dǎo)致高爐煤氣中的HCl含量更高,，這也是大高爐干法系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重的重要背景條件,。
首鋼國(guó)際工程公司在遷鋼2號(hào)高爐中進(jìn)行噴水噴堿液工廠試驗(yàn)，并進(jìn)行多種防腐蝕涂料的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn),，進(jìn)一步深入分析腐蝕的原因,，找出了相應(yīng)的解決方法與措施。
噴堿工廠試驗(yàn)裝置實(shí)施后,，對(duì)煤氣冷凝水及系統(tǒng)腐蝕情況進(jìn)行跟蹤和進(jìn)一步分析后,，優(yōu)化了工藝參數(shù)與結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步在京唐工程中實(shí)施應(yīng)用,。
高爐煤氣管道內(nèi)防腐及噴堿除氯裝置隨京唐高爐同步建設(shè)，并投入運(yùn)行,。隨著高爐生產(chǎn)情況調(diào)整噴堿除氯裝置運(yùn)行參數(shù),。目前高爐煤氣冷凝水PH值均大于6.5，運(yùn)行效果良好,。
3 京唐5500m3高爐煤氣干法除塵技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景
傳統(tǒng)的濕法除塵有很多弊病,，主要在于耗水量大、有污染,、能耗高,、運(yùn)行費(fèi)用高。濕法凈化煤氣含水多,，TRT發(fā)電能力相對(duì)較低,，降低高爐煤氣熱值，從而影響熱風(fēng)溫度,。相對(duì)濕法,，干法除塵可以省掉幾乎全部水電，和同級(jí)別的高爐濕法除塵相比,，京唐高爐干法除塵每年可以節(jié)約循環(huán)水量約2500萬t,，節(jié)約新水約130萬t，節(jié)電2000×104kWh,，大大減少了運(yùn)行費(fèi)用,；采用煤氣干法除塵技術(shù)，TRT出電已達(dá)到50kWh/t,，比煤氣濕法除塵增加發(fā)電量30%以上,，每年干法除塵比濕法除塵多發(fā)電約6000×104kWh；干法除塵煤氣熱值高,，可提高熱風(fēng)溫度,，降低焦比,，節(jié)約焦炭；另外還可以省去污泥,、污水處理費(fèi)用等,。從社會(huì)效益來看節(jié)能、環(huán)保,、節(jié)水等均十分有益,，附帶的經(jīng)濟(jì)上的好處也很大，甚至超過直接經(jīng)濟(jì)效益,。高爐煤氣干法除塵技術(shù)具有高性價(jià)比,、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，有廣闊的市場(chǎng)推廣前景,。
首鋼國(guó)際高爐煤氣干法除塵技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)
自20世紀(jì)90年代至今,，首鋼國(guó)際工程公司堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，在煤氣干法除塵技術(shù)領(lǐng)域取得了較大的成績(jī),，鍛煉了一支以教授級(jí)高級(jí)工程師張福明,、高魯平、張建,、毛慶武,、韓渝京，高級(jí)工程師鄭傳和等一批專家為主導(dǎo),，多名中青年工程師如陳玉敏,、章啟夫、侯健等為骨干的高爐煤氣干法除塵技術(shù)團(tuán)隊(duì),。他們先后組織并承擔(dān)了多個(gè)高爐煤氣干法除塵技術(shù)研發(fā)課題和設(shè)計(jì)總包工程,。首鋼國(guó)際工程公司自主研發(fā)的高爐煤氣低壓脈沖布袋除塵技術(shù)，1996年在成都鋼鐵廠318m3高爐獲得成功,，通過省,、部級(jí)鑒定。近年來,，該團(tuán)隊(duì)通過大量生產(chǎn)調(diào)研,、科學(xué)計(jì)算和反復(fù)論證，連續(xù)完成了高爐煤氣低壓脈沖布袋除塵技術(shù)的不斷升級(jí)和產(chǎn)品創(chuàng)新,。2004年,，由首鋼國(guó)際工程公司總承包的首秦1200m3高爐煤氣干法除塵又率先在1000m3以上高爐獲得成功，開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)外大型高爐煤氣全干法除塵的先河,，獲首鋼科技進(jìn)步獎(jiǎng),；2006年，首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司煉鐵廠2號(hào)2650m3高爐煤氣脈沖布袋除塵工藝技術(shù)獲得優(yōu)秀工程總承包獎(jiǎng)；同時(shí)為國(guó)家和企業(yè)培養(yǎng)了多名青年技術(shù)骨干,。這支由老中青三代技術(shù)專家組成的技術(shù)團(tuán)隊(duì)共完成幾十項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的相關(guān)專利技術(shù),。
首鋼國(guó)際工程公司高爐煤氣干法除塵技術(shù)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于高爐煤氣全干法袋式除塵技術(shù)的研究和應(yīng)用工作，不但得到了廣大客戶的認(rèn)可,，還得到了政府和中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)的大力支持,。首鋼國(guó)際工程公司開展的長(zhǎng)壽集約型冶金煤氣全干法除塵工藝技術(shù)開發(fā)課題，獲得了國(guó)家科技部“十一五”重點(diǎn)科技支撐計(jì)劃支持,。國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)了由首鋼國(guó)際工程公司主編的《高爐煤氣干法袋式除塵設(shè)計(jì)規(guī)范》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),，編號(hào)為GB50505-2009，該標(biāo)準(zhǔn)自2009年12月1日起實(shí)施,。該項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實(shí)施,，奠定了首鋼國(guó)際工程公司在國(guó)內(nèi)高爐煤氣全干法除塵技術(shù)研究應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，進(jìn)一步提高了首鋼國(guó)際工程公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力,。
高爐煤氣全干法除塵技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù),，仍然需要不斷創(chuàng)新和改進(jìn)。首鋼國(guó)際工程公司高爐煤氣干法除塵技術(shù)團(tuán)隊(duì)將認(rèn)真做好該項(xiàng)國(guó)標(biāo)實(shí)施后的技術(shù)跟蹤和調(diào)研工作,，繼續(xù)發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新精神,，使該項(xiàng)技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，為鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排發(fā)揮更大的作用,。
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