吳建霖，趙澤文，鄢 明，徐正西，銀雪斌

（1.廣西華銳鋼鐵工程設(shè)計咨詢有限責(zé)任公司，廣西柳州 545002；2.廣西鋼鐵集團(tuán)有限公司，廣西防城港 538002）

前言

經(jīng)過近20年的發(fā)展，高爐煤氣干法除塵技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，越來越受到鋼鐵企業(yè)的重視，并從小型高爐逐步推廣應(yīng)用到大型高爐，為企業(yè)節(jié)能降耗、節(jié)約資源及提升環(huán)保效果帶來積極影響。近年來高爐煉鐵為追求低耗，爐頂煤氣溫度越來越低，高爐煤氣干法除塵灰易結(jié)露板結(jié)，高爐煤氣干法除塵輸灰系統(tǒng)逐步成為生產(chǎn)限制性環(huán)節(jié)。目前高爐煤氣干法除塵輸灰工藝一般采用傳統(tǒng)機(jī)械式輸灰或氣力輸灰兩種輸灰工藝。

1 傳統(tǒng)機(jī)械式輸灰與氣力輸灰工藝介紹

1.1 傳統(tǒng)機(jī)械式輸灰工藝

傳統(tǒng)機(jī)械式輸灰工藝采用普通埋刮板機(jī)鏈條刮板的機(jī)械運(yùn)動進(jìn)行卸灰，除塵箱體與埋刮板輸送機(jī)間設(shè)有中間灰倉，除塵箱體和中間灰塵中的除塵灰依靠重力和倉壁振動方式排出[1],其工藝流程如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)機(jī)械式輸灰工藝圖

除塵箱體灰倉的容積大于中間灰倉的容積，以使除塵箱體卸灰時能保證部分灰封，防止煤氣竄入中間灰倉內(nèi)。除塵箱體卸灰和中間灰倉卸灰分開進(jìn)行，保證煤氣在卸灰過程中不外泄。機(jī)械式輸灰為防止煤氣泄漏而設(shè)置中間灰倉，在卸灰操作時需進(jìn)行反復(fù)倒罐操作才能將除塵箱體內(nèi)除塵灰卸出，操作過程反復(fù)繁多，閥門動作頻次高，卸灰效率低，閥門壽命短。操作經(jīng)驗(yàn)表明在除塵箱體內(nèi)煤氣溫度稍低（＜80 ℃），除塵灰潮濕時僅依靠除塵灰的重力無法把除塵灰卸盡，一段時間后將會出現(xiàn)除塵灰板結(jié)情況。同時，普通埋刮板機(jī)鏈條刮板不能將除塵灰全部刮出，容易積灰，積灰易冷卻板結(jié)，造成刮板機(jī)鏈條起拱甚至破壞。

目前國內(nèi)很多配置傳統(tǒng)機(jī)械式輸灰工藝的高爐煤氣干法操作工為使卸灰過程順暢，在卸灰操作過程中不再進(jìn)行倒罐操作，而中間灰倉淪為一段卸灰短管，已失去原設(shè)置的意義。這種操作雖能提高卸灰效率，但存在煤氣和粉塵外漏的風(fēng)險，安全隱患較大。

1.2 氣力輸灰工藝

氣力輸灰是利用高速氣流在管道中輸送除塵灰，按固氣比不同分為濃相輸送和稀相輸送。濃相氣力輸灰需在每個除塵箱體下部設(shè)置一臺容積1 m3左右的倉式泵，該工藝系統(tǒng)配置復(fù)雜，投資大，雖能緩解管道磨損，但仍存在流化板及管道“堵灰”現(xiàn)象，目前已很少采用。稀相氣力輸灰是利用除塵箱體內(nèi)高爐煤氣自身的壓力來進(jìn)行卸灰，以凈高爐煤氣或氮?dú)鉃檩斔洼d體，把除塵灰輸送到集中灰倉中[2]。因省去了倉式泵及動力裝置，使得整套系統(tǒng)設(shè)備大大簡化，故現(xiàn)采用氣力輸灰工藝一般均采用稀相輸灰工藝，稀相氣力輸灰工藝流程如圖2所示。

圖2 稀相氣力輸灰工藝流程圖

稀相氣力輸灰工藝對除塵灰溫度及輸送氣體的壓力、流速、氣固比等參數(shù)要求嚴(yán)格，且配套檢測及自動化程度要求高，操作過程需要輔助氣源。實(shí)際操作中，由于單個箱體的排灰是間隔且短暫的過程，在排灰的前期和后期不可避免地存在氣固比達(dá)不到合理參數(shù)的情況，會造成閥門、管道彎頭等設(shè)備磨損或造成輸灰系統(tǒng)水平管道及彎頭等部位堵塞；根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),在煤氣溫度偏低（＜80 ℃）時易發(fā)生輸灰管道堵塞，影響布袋正常運(yùn)行[3]。

2 機(jī)械式壓力輸灰技術(shù)的研發(fā)

通過對兩種卸輸灰方式的原理和效果進(jìn)行分析，參照現(xiàn)有高爐煤氣重力除塵器的卸灰方式，提出了機(jī)械式壓力輸灰工藝。該工藝是一種采用機(jī)械動力的同時利用除塵箱體內(nèi)煤氣壓力進(jìn)行輸灰，用于壓力輸灰的煤氣通過煤氣卸壓管并經(jīng)布袋過濾后回收至調(diào)壓閥組后低壓凈煤氣總管。機(jī)械式壓力輸灰工藝需配置耐壓埋刮板機(jī)或耐壓斗式提升機(jī)，無需中間灰倉；卸灰閥門為偏置自鎖卸灰鐘閥、手動盲板閥和專用星型卸灰閥，其工藝流程如圖3所示[4]。耐壓埋刮板機(jī)實(shí)物照片如圖4所示。

圖3 機(jī)械式壓力輸灰工藝流程圖

圖4 耐壓埋刮板機(jī)實(shí)物照片

機(jī)械式壓力輸灰技術(shù)是一項(xiàng)全新的技術(shù)，是將傳統(tǒng)機(jī)械式輸灰與稀相氣力輸灰的優(yōu)勢相結(jié)合，其系統(tǒng)煤氣流與以凈煤氣為輸灰介質(zhì)的稀相氣力輸灰一致，都是將輸灰尾氣凈化后引入低壓煤氣管網(wǎng)回收。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)一鍵式操作，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要選擇在線或離線卸灰模式，通過箱體內(nèi)壓力和星型卸灰閥控制卸灰速度。

機(jī)械式壓力輸灰工藝輸送物料的流速、氣固比的調(diào)節(jié)范圍寬，以除塵箱體集灰量確定的卸灰間隔周期大幅延長，卸灰效率高，單個除塵箱體2～3 天的貯灰量只需要3～6 min 便可以卸完，并解決了設(shè)備磨損或管道堵塞等問題。同時利用帶壓煤氣流對偏置自鎖卸灰鐘閥的密封副及卸灰通道進(jìn)行自清潔，能有效保證閥門密封效果并延長使用壽命。

3 機(jī)械式壓力輸灰技術(shù)的應(yīng)用

目前，機(jī)械式壓力輸灰技術(shù)已成功運(yùn)用于珠海粵鋼1 號高爐（530 m3）、廣西鋼鐵1 號高爐（3 800 m3）、柳鋼中金1 680 m3高爐。目前，柳鋼2 號高爐（2 650 m3）干法除塵卸灰系統(tǒng)也擬采用該技術(shù)進(jìn)行改造，基本情況詳見表1。

表1 各高爐干法除塵卸灰系統(tǒng)基本情況

粵鋼1 號高爐于2017 年5 月大修投產(chǎn)至今已有4 年，是國內(nèi)首次采用機(jī)械式壓力輸灰技術(shù)的高爐。該卸灰系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，卸灰效率高，設(shè)備故障率低，只出現(xiàn)少量埋刮板機(jī)葉片變形，但不影響使用。

廣西鋼鐵1 號高爐于2020 年6 月投產(chǎn)后一直穩(wěn)定順行，但于2021 年2 月初至3 月中旬高爐頂溫持續(xù)偏低，進(jìn)入干法除塵箱體高爐煤氣日平均溫度持續(xù)在85 ℃左右，最低時已接近75 ℃，個別極限時段低于70 ℃，2021 年2 月至3 月高爐煤氣干法除塵箱體運(yùn)行溫度如圖5所示。在低溫生產(chǎn)期間卸灰系統(tǒng)運(yùn)行順暢，未出現(xiàn)“堵管”現(xiàn)象，卸出除塵灰潮濕。生產(chǎn)1年時間內(nèi)耐壓埋刮板機(jī)和耐壓斗式提升機(jī)未出現(xiàn)設(shè)備故障。

圖5 廣西鋼鐵1號高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行溫度

柳鋼中金1 680 m3高爐于2021 年5 月點(diǎn)火投產(chǎn)，高爐鐵水為全鑄鐵，受上游供料系統(tǒng)和下游鑄鐵工序影響，該高爐投產(chǎn)至今1 個多月的時間內(nèi)一直處于慢風(fēng)操作，頂溫波動大，爐頂打水頻繁，卸灰系統(tǒng)仍運(yùn)行順暢，卸出除塵灰較濕潤。

4 結(jié)語

機(jī)械式壓力輸灰技術(shù)在各級別高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)上均取得了非常好的效果，卸灰效率高、設(shè)備故障率低，特別是對低溫和含濕量高工況表現(xiàn)突出。為其他高爐煤氣干法除塵卸灰系統(tǒng)改造提供了參考。