程申濤

（寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，上海 ２００９４１ ）

摘 　 要：寶鋼 １ 號(hào)高爐干法除塵系統(tǒng)為中國首次在特大型高爐上應(yīng)用干法除塵技術(shù)，經(jīng)過近幾年的生產(chǎn)實(shí)踐，干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行良好，為干法除塵系統(tǒng)在大型高爐上推廣應(yīng)用積累了重要的操作經(jīng)驗(yàn)。主要介紹寶鋼 １ 號(hào)高爐干法除塵技術(shù)以及輸灰過程中存在的問題及解決方法，為全干法在特大型高爐上的應(yīng)用提供了很好的參考，并提出了大型高爐除塵技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：高爐；煤氣；干法除塵；應(yīng)用

高爐煤氣除塵類型分為干法除塵和濕法除塵兩種，與傳統(tǒng)高爐煤氣濕法除塵相比，干法除塵不僅簡化了工藝系統(tǒng)，占地面積小、投資少，基本不消耗水、電，從根本上解決了二次水污染及污泥的處理問題［１］。承鋼高爐取消重力除塵器后，進(jìn)入布袋除塵器煤氣中的大顆粒增多，使得布袋除塵效率提高；布袋進(jìn)出口壓差減小，煤氣通過布袋除塵器的壓力損失降低^［２］；配合煤氣余壓發(fā)電系統(tǒng)，可以合理回收利用煤氣顯熱，顯著提高發(fā)電水平，有效降低噸鐵能耗，是一項(xiàng)有效的重大綜合節(jié)能環(huán)保技術(shù)。

干法除塵在轉(zhuǎn)爐上也取得了成功的應(yīng)用。攀鋼通過對(duì)轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、供氧制度等工藝參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)^［３］；首鋼研究開發(fā)了３００ｔ轉(zhuǎn)爐在“全三脫”冶煉條件下，合理控制轉(zhuǎn)爐煤氣成分、溫度的關(guān)鍵技術(shù)_［４］，均有效提高了煤氣、蒸汽的回收率，大幅度減少了煤氣泄爆，實(shí)現(xiàn)了干法除塵工藝在轉(zhuǎn)爐上的穩(wěn)定運(yùn)行。

１　 寶鋼干法布袋除塵系統(tǒng)

寶鋼干法布袋除塵系統(tǒng)工藝流程如圖１和圖２所示。系統(tǒng)設(shè)置１４臺(tái)布袋除塵器和２臺(tái)灰罐，采用雙排并聯(lián)對(duì)稱布置，布袋除塵器筒體直徑為５．６ｍ 。

２　 干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行中遇到的問題及改進(jìn)措施

 高爐干法除塵系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中遇到一些問題，比如煤氣管道腐蝕導(dǎo)致煤氣泄漏、除塵灰輸送管道磨損致使除塵粉泄漏、輸送管道堵塞、布袋壓差高等，有時(shí)會(huì)造成高爐休風(fēng)，甚至有可能引起煤氣管道爆炸等嚴(yán)重后果^{［５－６］}。因此，采用適當(dāng)?shù)姆椒ń鉀Q實(shí)際中遇到的問題顯得尤為重要。

２．１　 管道腐蝕原因及改進(jìn)措施

２．１．１　 腐蝕原因

由于廣泛采用如高爐富氧噴煤、燒結(jié)礦噴灑ＣａＣｌ_２溶液等技術(shù)后，導(dǎo)致高爐煤氣中酸性氣體（如ＳＯ_２、ＳＯ_３、Ｈ_２Ｓ 、ＨＣｌ等）含量越來越高，對(duì)煤氣管網(wǎng)設(shè)備腐蝕逐漸加重_［７］。采用干法除塵技術(shù)后，因取消濕法除塵中文氏管或洗滌塔對(duì)煤氣中酸性氣體的溶解去除過程，導(dǎo)致酸性氣體成分只能隨煤氣進(jìn)入下道工序，當(dāng)高溫煤氣在管道中的溫度下降到露點(diǎn)以下時(shí)，就會(huì)析出冷凝水，進(jìn)而形成強(qiáng)腐蝕性的酸性液體，對(duì)管網(wǎng)及其附屬設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕。煤氣腐蝕性的增強(qiáng)，不但增加了除塵設(shè)備的維護(hù)成本，而且影響了高爐煤氣系統(tǒng)的安全生產(chǎn)。

２．１．２　 改進(jìn)措施及效果

措施１：針對(duì)煤氣設(shè)備及管道的內(nèi)壁化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、應(yīng)力腐蝕等，采用玻璃鱗片重防腐涂料涂覆于設(shè)備及管道內(nèi)壁，形成表面連續(xù)的薄膜，干燥后成為堅(jiān)實(shí)的防腐涂層，起到屏蔽、緩蝕及保護(hù)作用。

措施２ ：對(duì)低溫區(qū)域的設(shè)備及管道增加蒸汽伴熱保溫，既可防止或減少高爐煤氣飽和水的析出形成酸性溶液，還可以減少介質(zhì)熱量的損耗。

措施３ ：將噴淋塔位置由靠近煤氣總管處移至干法除塵出口處，在降低煤氣溫度的同時(shí)，還可以去除大部分氯離子和酸性物質(zhì)，從而保護(hù)煤氣管道少受干法除塵帶來的腐蝕影響。

通過定期修理觀察發(fā)現(xiàn)，煤氣管道腐蝕速度明顯下降（圖３ ），煤氣管道被腐蝕而泄漏煤氣的現(xiàn)象基本得到了控制。現(xiàn)有的腐蝕都集中發(fā)生在焊縫附近，原因可能有以下幾個(gè)方面：（１）盡管煤氣管道進(jìn)行了較好的內(nèi)防腐，但在焊接區(qū)域，防腐材料可能在焊接高溫作用下失效，使得焊接部位成為最容易被腐蝕的地方；（２）不銹鋼與碳鋼的異種鋼焊接接頭，其質(zhì)量不易保證，且非常容易形成電化學(xué)腐蝕環(huán)境^［８］。

根據(jù)以上分析，下一步的主要工作有：（１）對(duì)腐蝕部位的材質(zhì)和腐蝕狀態(tài)進(jìn)行分析，查明腐蝕的原因，尋找抗腐蝕性能更好的材料和內(nèi)防腐技術(shù)；（２）提高焊接質(zhì)量；（３）在噴淋塔前的管道內(nèi)增加噴堿液裝置，提高管道內(nèi)冷凝水的ｐＨ值。

２．２　 干法輸灰中遇到的問題及改進(jìn)措施

２．２．１　 干法輸灰原有技術(shù)與存在問題

干法除塵在實(shí)際使用過程中，由于除塵器本體灰面檢測(cè)計(jì)經(jīng)常故障，氣體長時(shí)間沖刷輸灰管道，造成輸灰管道經(jīng)常磨穿、漏灰，既污染環(huán)境，又浪費(fèi)能源［９］。

干法除塵系統(tǒng)共有１４個(gè)布袋除塵器，分兩組布置，每組７個(gè)，分別為１～７號(hào)除塵器、

８～１４ 號(hào)除塵器，相應(yīng)的氣力輸灰管道也分兩路，為 Ⅰ 、 Ⅱ 兩個(gè)系統(tǒng)，在每臺(tái)除塵器排灰口均設(shè)一套錐體流化器加料裝置，先利用輸灰氣體使被送粉料均勻充氣流化，再用輸灰氣體將流化的物料以高濃度、高壓的方式實(shí)現(xiàn)物料的輸送。輸灰氣體與高爐煤氣灰塵在兩路輸送總管中各自獨(dú)立地被輸送進(jìn)灰罐，即每組的７個(gè)布袋除塵器只能輸完其中一個(gè)的灰后再接著輸?shù)诙€(gè)的，因而同一時(shí)間內(nèi)最多只有兩個(gè)布袋除塵器在輸灰。

輸灰方式采用氣力密閉輸灰，在輸灰系統(tǒng)中設(shè)置了凈高爐煤氣或氮?dú)庾鳛檩敾业妮斔蜌怏w，通過控制閥門進(jìn)行切換。輸灰氣體的壓力為０．２ＭＰａ，輸送速度為８～１５ｍ／ｓ，灰氣混合質(zhì)量比為２０～３０，輸送能力為３０ｔ／ｈ。布袋除塵灰量每天約２００ｔ，灰罐能力按每天輸灰２次考慮。

卸輸灰方式可采用定灰位或定時(shí)按順序的操作方式，由于灰位檢測(cè)計(jì)經(jīng)常故障，后又增加全定時(shí)輸灰操作方式。高灰位輸灰：當(dāng)灰位達(dá)到高限位時(shí)，自動(dòng)輸灰；當(dāng)灰位達(dá)到低位時(shí)，自動(dòng)停止輸灰。定期輸灰：布袋除塵器定期按順序輸灰（跳過處于檢修狀態(tài)的布袋除塵器），輸灰到低灰位時(shí)，自動(dòng)停止。全定時(shí)輸灰：布袋除塵器定期按順序輸灰（跳過處于檢修狀態(tài)的布袋除塵器），每個(gè)除塵器有單獨(dú)的輸灰時(shí)間設(shè)定，輸灰到設(shè)定時(shí)間即停止輸灰。

由于受到風(fēng)氧量、爐況、除塵器投入數(shù)量、布袋的新舊程度等諸多原因的影響，每個(gè)除塵器每個(gè)時(shí)段儲(chǔ)灰量不同。前一次輸灰時(shí)間的設(shè)定和下一次實(shí)際輸灰所用時(shí)間不盡相同，用此種方式也很難達(dá)到準(zhǔn)確的輸灰效果。

在干法除塵系統(tǒng)投入使用一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，除塵器灰面檢測(cè)計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)故障。有些除塵器一直保持低灰面信號(hào)而不輸灰，導(dǎo)致除塵器除塵效果差，影響煤氣的質(zhì)量，必須手動(dòng)干預(yù)。有些除塵器一直保持高灰面，在輸灰過程中，由于檢測(cè)不到低灰面信號(hào)而長時(shí)間輸灰，導(dǎo)致輸灰氮?dú)獾睦速M(fèi)。同時(shí)，氮?dú)忾L時(shí)間沖刷輸灰管道，造成輸灰管道經(jīng)常磨穿、漏灰，污染環(huán)境，浪費(fèi)能源。

２．２．２　 干法輸灰技術(shù)改進(jìn)及效果

在實(shí)際輸灰過程中，通過長時(shí)間觀察發(fā)現(xiàn)，除塵器輸灰開始時(shí)，灰罐壓力基本在 ０ｋＰａ 左右；輸灰過程中，由于大量的除塵灰進(jìn)入灰罐，壓力基本保持不變；在輸灰末期，由于除塵灰已基本輸完，大量氮?dú)夂兔簹膺M(jìn)入灰罐，壓力急速上升，此時(shí)除塵器的低信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)。后又在１４個(gè)除塵器上相繼做了多次試驗(yàn)，均得到相同的結(jié)果，這表明可以利用灰罐的壓力來判斷輸灰是否完成。

基于原有輸灰過程中的諸多缺點(diǎn)，把除塵器的輸灰程序由原來的灰位計(jì)單一控制，改為灰位計(jì)和灰罐壓力兩者結(jié)合來控制。在定時(shí)輸灰的程序中，添加灰罐壓力判斷的條件。當(dāng)?shù)突椅恍盘?hào)出現(xiàn)或者灰罐壓力大于２ｋＰａ ，兩者之中只要滿足一個(gè)條件時(shí)，就可以讓該灰罐進(jìn)入自動(dòng)停止輸灰的程序。在輸灰過程中，當(dāng)灰位計(jì)失常，低信號(hào)一直不出來，此時(shí)若灰罐壓力上升，達(dá)到２ｋＰａ以上時(shí)，就可以斷定該除塵器灰面已達(dá)到低灰位，輸灰已經(jīng)結(jié)束，進(jìn)入自動(dòng)輸灰停止程序。

輸灰技術(shù)改進(jìn)前，寶鋼１號(hào)高爐干法除塵運(yùn)行６２天，輸灰管彎頭共磨穿１５只；改進(jìn)后，干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行１４６天，輸灰管彎頭共磨穿２只，并且輸灰管道也沒有發(fā)生漏灰事故，有效地提高了干法除塵系統(tǒng)的運(yùn)行率。

２．３　 頂溫低對(duì)干法除塵系統(tǒng)的影響及改進(jìn)措施

高爐爐頂溫度是高爐煤氣與爐料熱交換的結(jié)果，是煤氣利用好壞的直接體現(xiàn)，合理的頂溫有利于提高高爐內(nèi)部的熱量利用效率，從而降低燃料消耗。高爐煤氣的溫度是影響布袋壽命的主要因素。煤氣溫度低于露點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致糊袋、反吹效果差，最終使布袋受壓變形、破損；煤氣溫度高于布袋最大允許工作溫度會(huì)燒壞布袋^［１０］。因而，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，頂溫一般按１２０～２５０ ℃ 控制。當(dāng)頂溫連續(xù) ３ｈ 低于１２０℃時(shí)，布袋壓差就會(huì)明顯上升，此時(shí)一般有以下幾種措施可以采?。海ǎ保p氧。減氧使風(fēng)口前理論燃燒溫度降低，單位生鐵的爐腹煤氣量增加。減氧后爐內(nèi)高溫區(qū)上移，水當(dāng)量升高，加熱同樣質(zhì)量、溫度的爐料后，爐頂煤氣溫度上升。減氧后煤氣流到達(dá)塊狀帶區(qū)域的時(shí)間縮短，上部熱交換時(shí)間變短，換熱不充分，導(dǎo)致煤氣利用率下降，燃料比升高，產(chǎn)量被迫減少。這都與煉鐵方針相違背。（２）氣流調(diào)整。由于爐頂溫度與中心氣流強(qiáng)度呈較強(qiáng)的正相關(guān)性，因此嘗試通過提高中心氣流來提高爐頂溫度，包括調(diào)整布料平臺(tái)的寬度和角度等，礦石檔位由（２３４５６７－４３３２２２）調(diào)整為（２３４５６７－４３３２２１），焦炭檔位由（２３４５６７－４３３２２２）調(diào)整為（２３４５６７８－４３３２２２２），溜槽傾角整體向邊緣推進(jìn)０．５° 在 ２０１６ 年 ２ 月 １０ 日采取上述措施后取得了不錯(cuò)的效果（圖 ４ ），頂溫的強(qiáng)度和穩(wěn)定性都得到了提高。

３　 結(jié)語

（１）在使用干法除塵系統(tǒng)過程中，高爐煤氣中的氯離子和酸性物質(zhì)會(huì)使得煤氣管道存在嚴(yán)重的腐蝕問題，通過改進(jìn)防腐工藝、增設(shè)噴淋塔等可以降低干法除塵系統(tǒng)對(duì)煤氣系統(tǒng)腐蝕的影響。針對(duì)焊縫的腐蝕，將繼續(xù)進(jìn)行深入的研究，采取更為有效的措施，保障煤氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

（２）密閉式氣力輸灰方式是干法除塵系統(tǒng)輸灰方式的發(fā)展方向，灰位計(jì)和灰罐壓力兩者結(jié)合來控制輸灰是保障干法除塵安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

（３）爐頂溫度低會(huì)導(dǎo)致布袋壓差升高，影響干法除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)行，通過調(diào)整布料制度可以有效解決頂溫低的問題。