張 安

（中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶 401122）

1 前言

青島鋼鐵有限公司城市鋼廠環(huán)保搬遷，擬建一座1800級(jí)高爐，其中高爐煤氣凈化采用全干式布袋除塵裝置。煤氣干式除塵的作業(yè)率應(yīng)與高爐一致，并應(yīng)保證可靠運(yùn)行。

全干式布袋除塵技術(shù)凈化高爐煤氣是一項(xiàng)較成熟的技術(shù)，能使?fàn)t頂余壓發(fā)電裝置多回收35%～45%左右的能量，因此《規(guī)范》希望能積極采用。

2 布袋除塵的發(fā)展歷程

1980年日本住友小倉(cāng)鋼鐵廠2#高爐 (1800m3)建造了第一套高壓高爐布袋除塵器，煤氣處理能力約24000m3/h。煤氣壓力為170～180k Pa，凈煤氣含塵量在3m g/m3以下。從1982年3月投產(chǎn)以來(lái)運(yùn)行正常。日本開發(fā)干式布袋除塵的主要目的是充分利用煤氣顯熱提高高爐煤氣余壓發(fā)電的出力。

國(guó)內(nèi)干式布袋除塵應(yīng)用于大高爐的煤氣除塵取得突破性進(jìn)展是近幾年的事。首先是韶鋼750m3高爐和萊鋼750m3高爐采用全干式布袋除塵。該系統(tǒng)于2002年投產(chǎn)，取得成功后迅速在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用。在總結(jié)750m3高爐布袋除塵的基礎(chǔ)上，各大鋼廠、設(shè)計(jì)院、科研機(jī)構(gòu)也緊鑼密鼓地開展研發(fā)工作，并取得了多項(xiàng)成果。使得干式布袋除塵技術(shù)迅速應(yīng)用在1350m3高爐、1650m3高爐、2200m3高爐、2650m3高爐上，并取得成功，且進(jìn)一步應(yīng)用到4000級(jí)的大高爐上。

3 全干式布袋除塵設(shè)備選型要點(diǎn)

為了能夠?qū)⒏郀t煤氣全干法除塵技術(shù)成功應(yīng)用到青鋼高爐，為此與一些鋼鐵廠的煤氣干法除塵器生產(chǎn)廠家進(jìn)行了深入的技術(shù)交流，走訪了一些大高爐采用干法除塵技術(shù)的鋼鐵公司，認(rèn)真吸取他們的成功經(jīng)驗(yàn)取長(zhǎng)補(bǔ)短。

3.1 全干式布袋除塵波紋補(bǔ)償器的選擇

（1）波紋補(bǔ)償器腐蝕的現(xiàn)狀

高爐煤氣全干法布袋除塵具有不消耗水、能耗小、運(yùn)行費(fèi)低的優(yōu)點(diǎn)，屬于環(huán)保節(jié)能項(xiàng)目。但是，采用干法高爐煤氣除塵技術(shù)后，特別是對(duì)于干法除塵煤氣介質(zhì)在實(shí)際使用過程中，發(fā)現(xiàn)溫度在120℃左右頗具腐蝕性，這與介質(zhì)在接觸波紋管后溫度降低并在其內(nèi)壁上形成“露點(diǎn)”有關(guān)，這種由于結(jié)露進(jìn)而引起的腐蝕常稱為露點(diǎn)腐蝕。當(dāng)波紋管內(nèi)壁上形成“露點(diǎn)”后，煤氣中 C l-、S O2、S O3、H2S等介質(zhì)便溶于“露點(diǎn)”中，使“露點(diǎn)”對(duì)不銹鋼有很強(qiáng)的腐蝕性，嚴(yán)重時(shí)短時(shí)間內(nèi)可以造成一般材質(zhì)的波紋管的腐蝕開裂。

（2）不銹鋼波紋補(bǔ)償器材質(zhì)的選擇

波紋管材料的選用主要取決于波紋管的工作條件、工作環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性。

金屬波紋管多用奧氏體不銹鋼薄板制造，管道用波紋管厚度一般在0.4～3m m。這是因?yàn)椴y管在壓力和位移作用下，應(yīng)力水平相當(dāng)高，波峰和波谷部分基本上處在塑性范圍內(nèi)工作，如果處于腐蝕環(huán)境，則高應(yīng)力部分是很危險(xiǎn)的。若壁厚太厚。在同樣位移作用下波紋管的應(yīng)力反而會(huì)升高，波紋管材料更加容易產(chǎn)生腐蝕作用，所以，在干式布袋除塵系統(tǒng)中波紋管宜選用較薄的耐腐蝕材料。

常用的奧氏體不銹鋼有 304、304 L、316、316 L等，這些材料在高爐煤氣干式布袋除塵系統(tǒng)中抗酸性腐蝕能力較低，使用壽命短。而254 S M o不銹鋼由于它的高含鉬量，具有較高的耐點(diǎn)腐蝕和耐縫隙腐蝕性能，因此，采用254 S M o制造的波紋管在干式布袋除塵系統(tǒng)應(yīng)用中取得了一定的效果。另外，用I n c o l o y 800、825鎳基奧氏體不銹鋼材質(zhì)制造的波紋管在干式布袋除塵器應(yīng)用中也取得了良好的效果，但價(jià)格昂貴。

（3）近來(lái)開發(fā)的高分子復(fù)合波紋膨脹節(jié)由高分子緩蝕層、阻蝕層、結(jié)構(gòu)層復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該高分子材質(zhì)即使在“王水”中也不會(huì)發(fā)生腐蝕，故能抵御包括任意濃度的酸、堿、鹽、有機(jī)溶劑等所有化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，且不受 p H值和 C l-、H2SXOY、硫化物、奈、焦油等含量的限制。

高分子復(fù)合波紋膨脹節(jié)適用于國(guó)內(nèi)冶金企業(yè)煤氣腐蝕環(huán)境，并且不改變高爐和爐前工藝、不減少高爐外礦添加比例、不需增加堿液處理裝置。

高分子復(fù)合波紋膨脹節(jié)的耐壓能力比金屬膨脹節(jié)略高，適用溫度范圍-72～550℃，其壽命是金屬波紋膨脹節(jié)的2～4倍以上，具有極高的性能價(jià)格比。

3.2 高爐煤氣溫度控制方法

煤氣溫度的控制包括上高溫和低溫控制。

（1）低溫控制：當(dāng)進(jìn)入除塵器中煤氣溫度低于80℃時(shí)：①利用煤氣燃燒放出的熱量加熱煤氣到露點(diǎn)以上，如國(guó)內(nèi)最初的小高爐煤氣除塵升溫系統(tǒng)；②利用熱風(fēng)爐煙氣等熱源通過換熱設(shè)備將煤氣加熱到露點(diǎn)以上，如萊鋼；③通過選用覆膜濾布解決短暫的高濕結(jié)露問題；④調(diào)整爐況，保證煤氣溫度穩(wěn)定。

（2）高溫控制：，當(dāng)爐頂溫度達(dá)到250℃時(shí)：①根據(jù)爐頂煤氣溫度分段，在爐頂打水控制溫度，如首鋼；②根據(jù)爐頂煤氣溫度分段，分別在爐頂和重力除塵器內(nèi)打水，再加間接換熱設(shè)備控制溫度，如太鋼、攀鋼；③根據(jù)爐頂煤氣溫度分段，分別在爐頂打水、空冷或空冷加水冷間接換熱設(shè)備控制溫度，如韶鋼，使?fàn)t頂溫度降下來(lái)。

3.3 全干式布袋除塵器濾料的選擇

干式除塵器濾袋使用壽命與濾料的選材、過濾負(fù)荷、煤氣流向的分布、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等密切相關(guān)。

好的濾袋濾料可以延長(zhǎng)它的使用壽命，比如P 84價(jià)格昂貴。通常設(shè)計(jì)時(shí)通過降低布袋的過濾負(fù)荷，用普通濾袋替代價(jià)格昂貴的濾袋，這樣一方面延長(zhǎng)了濾袋的使用壽命，同時(shí)又降低了濾袋的采購(gòu)成本，但是這樣除塵器筒體的個(gè)數(shù)增加，系統(tǒng)龐大，一次性投資成本相應(yīng)增加，不利于大高爐上使用，基于這種情況，各大濾袋設(shè)備廠積極研發(fā)相對(duì)價(jià)格較低的濾料，通過多次使用試驗(yàn)，現(xiàn)已研發(fā)成功復(fù)合濾料，在使用壽命不變的情況下，過濾負(fù)荷相應(yīng)提高，濾料總體成本降低，相應(yīng)除塵器個(gè)數(shù)減少，一次性投資也大幅降低。

青鋼1800級(jí)高爐煤氣全干式布袋除塵器擬選濾袋性能如下：

對(duì)于整臺(tái)布袋除塵器而言，濾袋是其核心部件。濾料質(zhì)量直接影響除塵器的除塵效率，濾袋的壽命直接影響到除塵器的運(yùn)行費(fèi)用。

材質(zhì)：氟美斯，用聚四氟乙烯進(jìn)行防水處理；濾料單重大于850g/m2，正常使用壽命不低于24個(gè)月。

（1）濾袋為復(fù)合濾料，具有耐溫高、強(qiáng)力大，伸長(zhǎng)小的優(yōu)點(diǎn)。

（2）面層采用葉子型截面的P 84纖維，面層密度與普通化纖針刺氈針刺密度相當(dāng)。葉子型結(jié)構(gòu)增大了過濾的表面積以及截留粉塵的能力。提高了過濾精度，又降低了壓差。

（3）濾料經(jīng)聚四氟乙烯處理，能在不同的溫度段發(fā)揮保護(hù)濾料纖維的作用，提高了纖維的耐溫及耐化學(xué)性能，大大提高了濾袋的使用壽命。

（4）漸進(jìn)式纖維層結(jié)構(gòu)保證了濾料良好的透氣性能。

3.4 全干式布袋除塵輸灰耐磨管道的選擇

布袋除塵器的輸灰采用流態(tài)化氣力輸送方式。當(dāng)灰位達(dá)到高位時(shí)，自動(dòng)開始卸灰，當(dāng)灰位達(dá)到低位時(shí)，自動(dòng)停止卸灰。

布袋除塵輸灰工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵是耐磨管的選型，目前耐磨管選材仍是有待研發(fā)課題。

高爐煤氣干法輸灰常采用陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管或筑石鋼管，但各大鋼鐵公司反映輸灰管道頻繁泄漏的故障，內(nèi)襯極易脫落，運(yùn)輸和安裝都很不便。針對(duì)耐磨管選材的問題各大鋼廠、設(shè)計(jì)院、科研機(jī)構(gòu)積極開展研發(fā)工作，并取得成果。

雙金屬耐磨管具有以下特點(diǎn)：

（1）耐磨性能好。雙金屬耐磨管內(nèi)層是超強(qiáng)耐磨合金材料，其莫氏硬度為8，相當(dāng)于H R C 80以上。特別適合用于電力、冶金、煤碳、礦山輸送硬度高、粒度大、沖擊強(qiáng)的介質(zhì)。

（2）綜合性能好。雙金屬耐磨管高速離心澆鑄工藝，金屬組織致密均勻、無(wú)夾渣、氣孔等鑄造缺陷，加入一定比例的合金元素，使材料即具有高合金的耐磨性，又具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗沖擊性能，同時(shí)提供了材料的可焊性。

（3）耐高溫、耐腐蝕能力強(qiáng)。合金中一定含量的N i、C r、稀土提高了雙金屬耐磨管的耐溫、耐腐蝕性能、能在-40℃～800℃范圍內(nèi)長(zhǎng)期正常運(yùn)行。

（4）安裝使用方便。可采用法蘭、快速接頭直接焊接等方式安裝。

4 結(jié)束語(yǔ)

高爐煤氣全干法除塵工藝技術(shù)是一項(xiàng)有效的重大綜合節(jié)能環(huán)保技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用是高爐煤氣凈化技術(shù)的重大進(jìn)步，是鋼鐵行業(yè)推廣的“三干一電”(高爐煤氣干法除塵、轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵、干熄焦和高爐煤氣余壓發(fā)電)技術(shù)之一。高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)龐大，可靠性差，故障率高，風(fēng)險(xiǎn)性大，隨著這項(xiàng)新技術(shù)在全國(guó)大型高爐上的應(yīng)用，針對(duì)全干式布袋除塵技術(shù)進(jìn)行分析探討，避免走彎路，對(duì)我國(guó)鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展和提高競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。