程申濤
（寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，上海 ２００９４１ ）
摘 要：寶鋼 １ 號高爐干法除塵系統(tǒng)為中國首次在特大型高爐上應用干法除塵技術，經過近幾年的生產實踐，干法除塵系統(tǒng)運行良好，為干法除塵系統(tǒng)在大型高爐上推廣應用積累了重要的操作經驗。主要介紹寶鋼 １ 號高爐干法除塵技術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用提供了很好的參考，并提出了大型高爐除塵技術的發(fā)展方向。
關鍵詞：高爐；煤氣；干法除塵；應用
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，是一項有效的重大綜合節(jié)能環(huán)保技術。
干法除塵在轉爐上也取得了成功的應用。攀鋼通過對轉爐風機轉速、供氧制度等工藝參數進行改進［３］；首鋼研究開發(fā)了３００ｔ轉爐在“全三脫”冶煉條件下，合理控制轉爐煤氣成分、溫度的關鍵技術［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，實現了干法除塵工藝在轉爐上的穩(wěn)定運行。
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)設置１４臺布袋除塵器和２臺灰罐，采用雙排并聯(lián)對稱布置，布袋除塵器筒體直徑為５．６ｍ 。
２ 干法除塵系統(tǒng)運行中遇到的問題及改進措施
高爐干法除塵系統(tǒng)在實際運行過程中遇到一些問題，比如煤氣管道腐蝕導致煤氣泄漏、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，有時會造成高爐休風，甚至有可能引起煤氣管道爆炸等嚴重后果［５－６］。因此，采用適當的方法解決實際中遇到的問題顯得尤為重要。
２．１ 管道腐蝕原因及改進措施
２．１．１ 腐蝕原因
由于廣泛采用如高爐富氧噴煤、燒結礦噴灑ＣａＣｌ２溶液等技術后，導致高爐煤氣中酸性氣體（如ＳＯ２、ＳＯ３、Ｈ２Ｓ 、ＨＣｌ等）含量越來越高，對煤氣管網設備腐蝕逐漸加重［７］。采用干法除塵技術后，因取消濕法除塵中文氏管或洗滌塔對煤氣中酸性氣體的溶解去除過程，導致酸性氣體成分只能隨煤氣進入下道工序，當高溫煤氣在管道中的溫度下降到露點以下時，就會析出冷凝水，進而形成強腐蝕性的酸性液體，對管網及其附屬設備造成嚴重腐蝕。煤氣腐蝕性的增強，不但增加了除塵設備的維護成本，而且影響了高爐煤氣系統(tǒng)的安全生產。
２．１．２ 改進措施及效果
措施１：針對煤氣設備及管道的內壁化學腐蝕、電化學腐蝕、應力腐蝕等，采用玻璃鱗片重防腐涂料涂覆于設備及管道內壁，形成表面連續(xù)的薄膜，干燥后成為堅實的防腐涂層，起到屏蔽、緩蝕及保護作用。
措施２ ：對低溫區(qū)域的設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，還可以去除大部分氯離子和酸性物質，從而保護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，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象基本得到了控制?，F有的腐蝕都集中發(fā)生在焊縫附近，原因可能有以下幾個方面：（１）盡管煤氣管道進行了較好的內防腐，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，其質量不易保證，且非常容易形成電化學腐蝕環(huán)境［８］。
根據以上分析，下一步的主要工作有：（１）對腐蝕部位的材質和腐蝕狀態(tài)進行分析，查明腐蝕的原因，尋找抗腐蝕性能更好的材料和內防腐技術；（２）提高焊接質量；（３）在噴淋塔前的管道內增加噴堿液裝置，提高管道內冷凝水的ｐＨ值。
２．２ 干法輸灰中遇到的問題及改進措施
２．２．１ 干法輸灰原有技術與存在問題
干法除塵在實際使用過程中，由于除塵器本體灰面檢測計經常故障，氣體長時間沖刷輸灰管道，造成輸灰管道經常磨穿、漏灰，既污染環(huán)境，又浪費能源［９］。
干法除塵系統(tǒng)共有１４個布袋除塵器，分兩組布置，每組７個，分別為１～７號除塵器、
８～１４ 號除塵器，相應的氣力輸灰管道也分兩路，為 Ⅰ 、 Ⅱ 兩個系統(tǒng)，在每臺除塵器排灰口均設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、高壓的方式實現物料的輸送。輸灰氣體與高爐煤氣灰塵在兩路輸送總管中各自獨立地被輸送進灰罐，即每組的７個布袋除塵器只能輸完其中一個的灰后再接著輸第二個的，因而同一時間內最多只有兩個布袋除塵器在輸灰。
輸灰方式采用氣力密閉輸灰，在輸灰系統(tǒng)中設置了凈高爐煤氣或氮氣作為輸灰的輸送氣體，通過控制閥門進行切換。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按順序的操作方式，由于灰位檢測計經常故障，后又增加全定時輸灰操作方式。高灰位輸灰：當灰位達到高限位時，自動輸灰；當灰位達到低位時，自動停止輸灰。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，自動停止。全定時輸灰：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），每個除塵器有單獨的輸灰時間設定，輸灰到設定時間即停止輸灰。
由于受到風氧量、爐況、除塵器投入數量、布袋的新舊程度等諸多原因的影響，每個除塵器每個時段儲灰量不同。前一次輸灰時間的設定和下一次實際輸灰所用時間不盡相同，用此種方式也很難達到準確的輸灰效果。
在干法除塵系統(tǒng)投入使用一段時間后發(fā)現，除塵器灰面檢測計經常出現故障。有些除塵器一直保持低灰面信號而不輸灰，導致除塵器除塵效果差，影響煤氣的質量，必須手動干預。有些除塵器一直保持高灰面，在輸灰過程中，由于檢測不到低灰面信號而長時間輸灰，導致輸灰氮氣的浪費。同時，氮氣長時間沖刷輸灰管道，造成輸灰管道經常磨穿、漏灰，污染環(huán)境，浪費能源。
２．２．２ 干法輸灰技術改進及效果
在實際輸灰過程中，通過長時間觀察發(fā)現，除塵器輸灰開始時，灰罐壓力基本在 ０ｋＰａ 左右；輸灰過程中，由于大量的除塵灰進入灰罐，壓力基本保持不變；在輸灰末期，由于除塵灰已基本輸完，大量氮氣和煤氣進入灰罐，壓力急速上升，此時除塵器的低信號同時出現。后又在１４個除塵器上相繼做了多次試驗，均得到相同的結果，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，把除塵器的輸灰程序由原來的灰位計單一控制，改為灰位計和灰罐壓力兩者結合來控制。在定時輸灰的程序中，添加灰罐壓力判斷的條件。當低灰位信號出現或者灰罐壓力大于２ｋＰａ ，兩者之中只要滿足一個條件時，就可以讓該灰罐進入自動停止輸灰的程序。在輸灰過程中，當灰位計失常，低信號一直不出來，此時若灰罐壓力上升，達到２ｋＰａ以上時，就可以斷定該除塵器灰面已達到低灰位，輸灰已經結束，進入自動輸灰停止程序。
輸灰技術改進前，寶鋼１號高爐干法除塵運行６２天，輸灰管彎頭共磨穿１５只；改進后，干法除塵系統(tǒng)運行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)的運行率。
２．３ 頂溫低對干法除塵系統(tǒng)的影響及改進措施
高爐爐頂溫度是高爐煤氣與爐料熱交換的結果，是煤氣利用好壞的直接體現，合理的頂溫有利于提高高爐內部的熱量利用效率，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。煤氣溫度低于露點會導致糊袋、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燒壞布袋［１０］。因而，在實際生產過程中，頂溫一般按１２０～２５０ ℃ 控制。當頂溫連續(xù) ３ｈ 低于１２０℃時，布袋壓差就會明顯上升，此時一般有以下幾種措施可以采取：（１）減氧。減氧使風口前理論燃燒溫度降低，單位生鐵的爐腹煤氣量增加。減氧后爐內高溫區(qū)上移，水當量升高，加熱同樣質量、溫度的爐料后，爐頂煤氣溫度上升。減氧后煤氣流到達塊狀帶區(qū)域的時間縮短，上部熱交換時間變短，換熱不充分，導致煤氣利用率下降，燃料比升高，產量被迫減少。這都與煉鐵方針相違背。（２）氣流調整。由于爐頂溫度與中心氣流強度呈較強的正相關性，因此嘗試通過提高中心氣流來提高爐頂溫度，包括調整布料平臺的寬度和角度等，礦石檔位由（２３４５６７－４３３２２２）調整為（２３４５６７－４３３２２１），焦炭檔位由（２３４５６７－４３３２２２）調整為（２３４５６７８－４３３２２２２），溜槽傾角整體向邊緣推進０．５° 在 ２０１６ 年 ２ 月 １０ 日采取上述措施后取得了不錯的效果（圖 ４ ），頂溫的強度和穩(wěn)定性都得到了提高。
３ 結語
（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會使得煤氣管道存在嚴重的腐蝕問題，通過改進防腐工藝、增設噴淋塔等可以降低干法除塵系統(tǒng)對煤氣系統(tǒng)腐蝕的影響。針對焊縫的腐蝕，將繼續(xù)進行深入的研究，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，灰位計和灰罐壓力兩者結合來控制輸灰是保障干法除塵安全運行的關鍵。
（３）爐頂溫度低會導致布袋壓差升高，影響干法除塵系統(tǒng)的正常運行，通過調整布料制度可以有效解決頂溫低的問題。