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加TRT系統，系統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，輸灰系統冬季運行困難，TRT系統發電效率低，高爐煤氣除塵通過系列工藝技術改造，實現效果，即優化了煤氣工藝結構，又節能高效，實現了降本增效果的技術改造目標
關鍵詞：高爐；煤氣除塵系統；節能改造
0 前言
龍鋼煉鐵系統共擁有5座高爐，其中1280m3高爐兩座，1800m3高爐三座，煤氣系統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發電系統，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，與鋼鐵企業節能減排的發展思路形成矛盾。針對高爐煤氣系統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化，荒、凈煤氣管道保溫提升以及系統灰倉伴熱改造，高爐爐料結構優化等系列措施，優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凈煤氣反吹工藝改造：
1.1高爐煤氣干法布袋除塵系統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，在運行中表現出幾方面弊病：
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，降低高爐煤氣可燃成分比例；
1.1.3 氮氣脈沖反吹系統裝配大量的電磁脈沖閥，全系統共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，嚴重影響系統穩定運行。
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 針對系統實際存在荒煤氣管道粘結嚴重影響系統穩定運行和節能降耗的共同需要，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：布袋系統原設計脈沖氮氣反吹屬于引流反吹，高速氣流引入數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。在節約氮氣方面表現出可觀的經濟效益：每個高爐布袋脈沖反吹系統氮氣用量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，年可節約93余萬元。
1.4.2.2 免去脈沖反吹系統維修材料費用，每兩年更換一次，煉鐵廠共節約費用117.8萬元。
1.4.3 優化布袋工藝：
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，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，提高了系統可控穩定性。
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，節能降耗效果好
高爐生產出來的煤氣經上升管→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→煤氣總管網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工藝操作的同時大幅度降低TRT發電效益。
針對煤氣系統熱量大量流失問題，對煤氣管道設施保溫實施系統改造升級，大幅降低煤氣溫降，優化煤氣工藝操作的同時，提高TRT 發電效益。
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的影響時致命的，通過系統灰倉蒸汽伴熱改造和保溫等級的提升，布袋輸灰系統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 發電系統效率提升明顯，相比較改造前日發電量增加2萬KWh/天，取得可觀的經濟效益。
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，不論是經濟效益方面，還是工藝優化方面都是成功的，值得肯定和推廣。