張振峰
（陜鋼集團龍鋼公司煉鐵廠）
摘要：龍鋼煉鐵廠5座高爐煤氣除塵均采用重力器加布袋干法除塵系統(tǒng)加TRT系統(tǒng)，系統(tǒng)原設計為脈沖氮氣反吹，爐頂下降管及荒煤氣管道噴涂保溫等措施，物料水分大，布袋箱體溫度低，荒煤氣管道粘結嚴重，輸灰系統(tǒng)冬季運行困難，TRT系統(tǒng)發(fā)電效率低，高爐煤氣除塵通過系列工藝技術改造，實現(xiàn)效果，即優(yōu)化了煤氣工藝結構，又節(jié)能高效，實現(xiàn)了降本增效果的技術改造目標
關鍵詞：高爐；煤氣除塵系統(tǒng)；節(jié)能改造
0 前言
龍鋼煉鐵系統(tǒng)共擁有5座高爐，其中1280m3高爐兩座，1800m3高爐三座，煤氣系統(tǒng)全部采用干法布袋除塵，高爐頂壓200kPa,采用調壓閥組及配套TRT發(fā)電系統(tǒng)，處理煤氣能力3000萬m3/天，箱體反吹原設計均為氮氣脈沖反吹方式，脈沖用氮氣壓力為0.3～0.4MPa，消耗量1200m3/h，高爐爐頂煤氣與TRT進口溫度差高達60℃左右，生產過程中造成大量的能源消耗，同時對工藝操作也造成嚴重影響，與鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展思路形成矛盾。針對高爐煤氣系統(tǒng)存在的大量能源流失，實施了凈煤氣反吹替代脈沖反吹工藝優(yōu)化，荒、凈煤氣管道保溫提升以及系統(tǒng)灰倉伴熱改造，高爐爐料結構優(yōu)化等系列措施，優(yōu)化煤氣除塵生產工藝的同時也大幅度降低了能源消耗。
1 高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)凈煤氣反吹工藝改造：
1.1高爐煤氣干法布袋除塵系統(tǒng)原設計低壓氮氣脈沖反吹運行分析：
低壓氮氣脈沖反吹方式，在運行中表現(xiàn)出幾方面弊?。?/p>
1.1.1 低壓氮氣脈沖反吹方式，需要消耗大量氮氣，提高了煉鐵工序能耗；
1.1.2 大量氮氣進入煤氣凈化系統(tǒng)，降低高爐煤氣可燃成分比例；
1.1.3 氮氣脈沖反吹系統(tǒng)裝配大量的電磁脈沖閥，全系統(tǒng)共1530套，控制泄漏點多維護量大，維修成本高，管控難度大；
1.1.4 氮氣脈沖反吹不論是離線還是在線，箱體荒煤氣支管蝶閥均不參與反吹操作，因此長時間閥門不動作，不利于荒煤氣管道粘結物清理，造成荒煤氣管道堵塞，嚴重影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
1.2 針對低壓氮氣脈沖反吹方式存在弊病，以及結合系統(tǒng)荒煤氣管道粘結嚴重問題，技術人員提出凈煤氣反吹工藝改造思路：
1.2.1 布袋反吹：利用高爐自身頂壓，箱體關閉荒、凈支管煤氣閥門，通過管道將箱體壓力降至規(guī)定值后，箱體與凈煤氣總管之間產生壓差，然后打開凈煤氣蝶閥，利用高速凈煤氣流，對布袋進行反吹；。
1.2.2 沖刷荒煤氣支管：利用高爐自身頂壓，箱體關閉荒、凈支管煤氣閥門，通過管道將箱體壓力降至規(guī)定值后，箱體與荒煤氣總管之間產生壓差，然后打開荒煤氣蝶閥，利用高速煤氣流，對布袋荒煤氣支管進行沖刷，解決荒煤氣管道粘結堵塞問題
1.3 針對系統(tǒng)實際存在荒煤氣管道粘結嚴重影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行和節(jié)能降耗的共同需要，公司通過考察論證，實施凈煤氣反吹工藝改造（改造現(xiàn)場圖1）
1.4 凈煤氣反吹工藝應用實踐評價：
1.4.1 對凈煤氣反吹方式與氮氣脈沖反吹對比：
1.4.1.1 反吹原理對比：布袋系統(tǒng)原設計脈沖氮氣反吹屬于引流反吹，高速氣流引入數(shù)倍煤氣進入布袋內筒，袋里氣體膨脹產生震動使附在布袋外壁灰膜脫落，優(yōu)點是設置高速噴吹口一對一對布袋進行反吹，反吹氣流均勻分布，缺點是脈沖閥故障造成整根氮氣反吹若干布袋不能反吹，影響效果，反吹氮氣全部進入煤氣中，增加煤氣體積，降低煤氣熱值。凈煤氣反吹屬于直接反吹，大量煤氣直接進入布袋，吹落布袋外壁灰膜，效果好。
圖1 布袋凈煤氣反吹改造現(xiàn)場
1.4.1.2 不同箱體結構凈煤氣反吹效果對比：1800m3高爐布袋箱體凈煤氣支管上出氣結構反吹好，氣流分布均勻缺點是對出氣口正下方布袋損傷大，因此采取保留箱體內部氮氣反吹管道措施，阻擋高速氣流直接吹布袋并促進氣流均勻分布，減緩對出氣口正下方布袋損傷。1280m3高爐布袋箱體凈煤氣支管側出氣結構反吹效果相對較差，氣流分布不均勻（遠離出氣口位置氣流強，靠近出氣口位置氣流最弱）但對布袋損傷小。
1.4.2 凈煤氣反吹改造取得的良好的經(jīng)濟效益：
1.4.2.1 反吹時不用氮氣，減少煤氣中的氮含量，提高了煤氣的熱值。在節(jié)約氮氣方面表現(xiàn)出可觀的經(jīng)濟效益：每個高爐布袋脈沖反吹系統(tǒng)氮氣用量1500m³/h；目前生產四座高爐布袋反吹用量1500m³/h*4=6000 m³/h，每班反吹3-4次，反吹時間0.3-0.4h,每天氮氣消耗量4*3*4*0.4*1500=28800 m³，按每立方0.09元計，年可節(jié)約93余萬元。
1.4.2.2 免去脈沖反吹系統(tǒng)維修材料費用，每兩年更換一次，煉鐵廠共節(jié)約費用117.8萬元。
1.4.3 優(yōu)化布袋工藝：
1.4.3.1 正常工況條件下,由氮氣脈沖反吹每班三至四次，降為凈煤氣反吹每班反吹一次，即可滿足系統(tǒng)壓差小于4kpa 工藝要求，減少因反吹對布袋造成的損傷。
1.4.3.2 有利于解決布袋荒煤氣管道粘結堵塞管道問題，利用凈煤氣反吹降壓系統(tǒng)，制造高速氣流對荒煤氣管道粘結物進行沖刷，有效解決荒煤氣管道粘結問題，下圖為使用凈煤氣反吹前后荒煤氣管道粘結情況對比，同時箱體進出氣閥都能開關到位，提高了系統(tǒng)可控穩(wěn)定性。
凈煤氣反吹工藝應用前的荒煤氣管道 凈煤氣反吹工藝應用后的荒煤氣管道
圖2 凈煤氣反吹工藝應用前后對荒煤氣管道運行對比
2 煤氣管道保溫提升改造，改善布袋操作運行工況，節(jié)能降耗效果好
高爐生產出來的煤氣經(jīng)上升管→下降管→重力除塵器→荒煤氣管道→布袋除塵器→凈煤氣管道→TRT系統(tǒng)→煤氣總管網(wǎng)然后輸送給各煤氣用戶，按照路徑流動的各煤氣設施存在巨大的散熱面積，造成大量的熱量損失，煤氣中的水分（以氣體形式存在）隨著溫度不斷下降大量結露析出，煤氣塵粒粘附在輸送管道，堵塞管道，布袋運行困難，嚴重影響布袋除塵系統(tǒng)工藝操作的同時大幅度降低TRT發(fā)電效益。
針對煤氣系統(tǒng)熱量大量流失問題，對煤氣管道設施保溫實施系統(tǒng)改造升級，大幅降低煤氣溫降，優(yōu)化煤氣工藝操作的同時，提高TRT 發(fā)電效益。
1、高爐爐頂煤氣上升管下降管及荒煤氣管道原設計內襯有10-15cm厚度噴涂料，隨著系統(tǒng)運行，管道內襯脫落磨損以及噴涂料的隔熱性能，運行過程中煤氣設施部分器壁溫度高達80℃左右，造成大量的熱量損失，高爐爐頂煤氣溫度與TRT進口溫度差最高達到60℃左右，針對此問題對荒煤氣管道、上升管采取硅酸鋁纖維氈包鋁板外保溫措施，實施改造后爐頂溫度與TRT進口溫度差下降25℃。
2、針對低溫運行對布袋除塵器輸灰系統(tǒng)的影響時致命的，通過系統(tǒng)灰倉蒸汽伴熱改造和保溫等級的提升，布袋輸灰系統(tǒng)運行工況得到大為改觀，保證了布袋箱體基礎運行工況。
3、高爐通過入爐物料配比調整，增加干熄焦配比，減少煤氣水分對溫度的影響，同時提高入爐燒結礦料溫，爐頂溫度得到明顯提升，布袋運行工況得到大幅改善。
通過系列保溫、伴熱、入爐物料調整，高爐煤氣除塵箱體運行工況得到大幅改善，TRT 發(fā)電系統(tǒng)效率提升明顯，相比較改造前日發(fā)電量增加2萬KWh/天，取得可觀的經(jīng)濟效益。
3 結語
通過對比運行，驗證了龍鋼高爐煤氣除塵凈煤氣反吹改造、煤氣管道設施保溫提升以及入爐物料調整等系列改造綜合措施，不論是經(jīng)濟效益方面，還是工藝優(yōu)化方面都是成功的，值得肯定和推廣。