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(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(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ＣａＣｌ２溶液等技術(shù)后，導(dǎo)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(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)，就會析出冷凝水，進(jìn)而形成強(qiáng)腐蝕性的酸性液體，對管網(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號除塵器、
８～１４ 號除塵器，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)，自動輸灰；當(dāng)灰位達(dá)到低位時(shí)，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(shí)，自動停止。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)，除塵器灰面檢測計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)故障。有些除塵器一直保持低灰面信號而不輸灰，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，由于檢測不到低灰面信號而長時(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)突椅恍盘柍霈F(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)入自動停止輸灰的程序。在輸灰過程中，當(dāng)灰位計(jì)失常，低信號一直不出來，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)入自動輸灰停止程序。
輸灰技術(shù)改進(jìn)前，寶鋼１號高爐干法除塵運(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)，布袋壓差就會明顯上升，此時(shí)一般有以下幾種措施可以采取：（１）減氧。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)對煤氣系統(tǒng)腐蝕的影響。針對焊縫的腐蝕，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。