摘要：本文介绍南京钢铁1#高炉煤气含尘烟气系统改造的工程实例，合同范围包括干法除尘、减压阀组、煤气喷淋塔、TRT、煤气阀门及管网的改造等。

　　关键词：烟气除尘改造；环保；袋式除尘

　　高炉煤气袋式除尘技术作为当前冶金行业烟气处理的一项新技术，较湿法除尘相比较，具有节电、节水、污染少、除尘效率高、综合社会效益好、节约资金多种优点，由于高炉大型化的趋势，袋式除尘技术也在向大型化方面发展。目前国内已经投产多座5000m3的高炉，譬如首钢京唐1#高炉、安钢3#高炉等。伴随干法除尘逐步取代湿法除尘，对应的干式TRT也取代了湿式TRT，提高发电量30%左右，具有极高的经济效益。

　　干法布袋烟气除尘工艺优点：

　　干法烟气除尘不需要水，煤气温度、压力能充分保留，能有效提高TRT发电量和煤气热值；干法除尘运行成本比湿法除尘要低(没有大功率水泵，耗电量很少等)；干法除尘基本不消耗水(不需要设置污水处理设施)，也没有污水排放，有效保护水资源，有利于节能、环保。

　　目前国内普钢产量严重过剩，新建高炉的预期越来越小，而国内尚有早期投产的许多大中型高炉，其煤气净化采用的是湿法除尘。为提高运行的经济性，对原有的湿法除尘进行干法改造，内容包括新建干法除尘系统、减压阀组系统、煤气喷淋塔、干式TRT系统(发配电系统进行升级)。

　　1工艺介绍

　　1.1系统组成及改造范围

　　下面以南京钢铁1#高炉(炉容2000m3)烟气除尘系统改造项目为例进行介绍说明：

　　高炉技术参数：煤气量360000Nm3/h~380000Nm3/h；煤气温度正常175℃，短期温度峰值高达350℃(高于280℃时炉顶打水降温)；炉顶压力0.2MPa~0.22MPa。煤气含尘量比较大：2g/Nm3~5g/Nm3，出口净煤气含尘量要求＜5mg/Nm3。

　　改造前，系统组成(按煤气流向)：高炉—重力除尘—毕肖夫—湿式TRT—外围低压管道；改造后，系统组成(按煤气流向)：高炉—重力除尘—干法袋式除尘—干式TRT(或减压阀组)—煤气喷淋塔—外围低压管道。

　　改造范围：拆除毕肖夫，保留重力除尘器，新建干法袋式除尘系统、减压阀组系统、煤气喷淋塔；将湿式TRT改造成干式TRT系统(升级发配电系统)；相应管道及附属件的改造或新建。1.2干法袋式除尘

　　(1)高炉煤气经过重力除尘后，由荒煤气主管分配到除尘器各箱体中，并进入荒煤气室，在导流系统和重力的双作用下，颗粒较大的粉尘直接落入灰斗，颗粒较小的粉尘随气流均匀向上进入过滤区，被吸附在滤袋的外表面上，煤气得到净化。净化后的煤气进入净煤气室，由净煤气总管输入煤气管网。

　　随着过滤工况的进行，滤袋上粉尘越积越多，过滤阻力不断增大。但过滤阻力达到限定的阻力值时，控制系统按差压设定值或清灰时间设定值自动关闭一箱体出口蝶阀后，按设定程序开启电磁脉冲阀，进行离线脉冲喷吹清灰，利用氮气瞬间喷吹，带动大量气体进入滤袋内部，使滤袋瞬间鼓起，产生振动，将滤袋外表面的粉尘清除下来，落入灰斗中。

　　当灰斗中的灰尘积累到一定量时(由料位计控制或时间控制)，控制系统启动卸灰和气力输灰系统，将灰尘从灰斗中输送到大灰仓内，经加湿后由运灰车运出厂区。

　　利用滤袋的过滤性能净化煤气；通过脉冲反吹清灰，清除滤袋上的灰尘，控制滤袋过滤阻力，使滤袋既具有捕捉粉尘粒子的最大能力，有兼顾布袋的流通能力；通过卸输灰系统，将清除下来的灰尘运到除尘装置外。如此周而复始，使除尘器正常、平稳地工作下去。净化后含尘量＜5mg/m3。

　　(2)考虑到整个气流分布的均匀性，对荒煤气主管、净煤气主管进行了逐级变径处理，以保证均匀适当的过滤风速。各箱体支管通径亦进行了流速计算。考虑到设备互通性，将箱体进口支管与出口支管通径设为相同，大大减少了备件的准备量。

　　(3)本项目干法除尘系统总体布置采用了双排布置，这样有利地缩短了煤气主管长度，更加便于气流均匀进入煤气箱体；有效地降低了管道内的压力损失；大大缩短了输灰管道的总长度，延长了输灰管道的使用寿命；利于进行双排输灰管道的设置。

　　(4)为了管道取得良好的保温和耐磨效果，在荒煤气主管内部喷涂了耐磨涂料FN-130，得到了良好的保温效果，并大大延长了煤气管道的使用寿命。

　　(5)针对除尘器箱体筒径达到5.2m这种特殊情况，为了保证良好的脉冲喷吹效果，首次采用了双喷吹包设计。在箱体的两侧各设置一个脉冲喷吹包，减小了喷吹管前端和末端的氮气流量差，产生了良好的清灰效果，并且保护了滤袋。

　　(6)卸灰系统首次使用了气体流化装置，使灰斗卸下的灰成流态堆积，不会产生灰尘堵塞现象。输灰采用的是高效的气体输送装置，低压大流量的氮气通过镀陶瓷管道将灰尘输送到大灰仓进行储藏。输灰管道弯曲部分采用了大半径弯头设计，外部进行了打包灌浆处理，有效地解决了管道磨损问题。目前以上系统运行良好，使用寿命有大幅延长。

　　(7)针对格子板堆灰现场，首次设置了清堵装置，在格子板上侧设置两个清堵汽包，在打开人孔进筒检查前，先行用氮气进行清灰处理。

　　1.3减压阀组系统

　　新增1套减压阀组，可在TRT长期停机期间或TRT启动、停机短时间内，确保高炉炉顶煤气压力稳定。减压阀组安装在隔音罩内，其后设置1台消音器，确保环境噪音控制在60dB以下。

　　工艺条件如下：阀前设备设计温度250℃，设计压力0.25MPa；阀后设计温度250℃，设计压力15KPa。

　　减压阀配置如下：3台DN700蝶阀+1台DN400蝶阀。阀门采用三偏心金属硬密封蝶阀，密封座采用德国进口硬质合金堆焊，阀座堆焊后硬度不小于45HRC，阀门内部喷涂碳化钨耐冲刷材料，同时具备防氯腐蚀功能，轴端采用自润滑轴承，润滑脂采用德国进口，半年加油一次，耐磨性能好，关闭严密，打开迅速。确保阀门使用寿命不少于一代炉龄(>15年)，配套设备应能适应高炉作业率大于99%的要求，满足安装场所的环境条件要求和功能要求。

　　4台蝶阀在主控室远程操作和现场操作，并具备根据炉顶压力自动调节功能。阀门密封性能均要求至少满足GB/T13927-2008中B级要求(不低于FCI/ICI CLASS VI)，阀门最大开启压差为0.25MPa，阀门开度：0°~90°，在15°~75°区间内流量调节曲线近似等分比，能在0°~90°范围内任意角度调节并锁定，角度调节精度±0.2°，启闭灵活。

　　减压阀组4台蝶阀中，1台DN400蝶阀为小流量调节阀，1台DN700蝶阀为大流量调节阀，其余2台DN700蝶阀为快开阀(具备1s内快速打开至指定角度的功能，同时具有流量调节功能)，驱动油缸采用伺服油缸。

　　在TRT控制高炉炉顶压力时，减压阀组所有阀门全部关闭。当TRT停止运行时，减压阀组投入使用，控制高炉炉顶压力，操作方式为手、自动方式两种，要求有就地阀位显示以及现场操作装置，在控制室有连续阀位显示、连续调节、阀位高低开度(10%、70%)报警功能，并进入高炉炉顶计算机系统。

　　液压系统是与高炉调压阀组配套使用的完整液压控制系统，包括动力站、液压阀台及相关辅助元件，采用四阀一站形式对减压阀组液动蝶阀进行远程自动化控制。

　　减压阀组4台蝶阀在高炉中控室和现场均能操作控制，能在0°~90°范围内任意角度调节并锁定，角度调节精度±0.2°。现场设置控制柜，阀位的控制、液压油泵、加热器的启停均能由控制柜的控制器来实现。

　　调节阀的全行程调节时间不大于10s，控制柜接收来自高炉控制系统的4mA~20mA信号，同时输出4mA~20mA信号用于阀位反馈显示。角位移传感器(或线位移传感器)的电源电压为24VDC，输出为4mA~20mA，精度0.2%。

　　1.4 TRT系统

　　TRT发电装置按专业分为8大系统：大型阀门系统，透平主机系统，液压系统，润滑系统，给排水系统，氮气密封系统，自动控制系统，发配电系统。

　　湿式TRT改造为干式TRT，改造内容如下：

　　透平主机：透平主机按照以上参数选型设计改造，利旧原机壳、静叶调节机构、润滑动力油系统，新制并更换调节缸、进口圈、密封套、扩压器、转子、静叶承缸、支撑轴承及止推轴承等。

　　联轴器及护罩：改造后由于透平机扩容，联轴器及护罩需重新选型、更换。

　　无刷励磁发电机：原则上按照原TRT配套发电机的基础尺寸进行设计、制造，满足改造后的TRT发电使用。

　　TRT加药装置：高炉煤气中含有微量粉尘，容易在第一级静叶片、第一级动叶片和下机壳等处形成积垢，造成TRT回收效率降低，甚至出现振动、叶片堵塞而停机等问题，给装置带来极大安全隐患和经济损失。针对TRT结垢问题,通过在高炉煤气介质中加入配套专用药剂,成功地解决了TRT结垢的难题。应用该技术可在设备的表面形成一层致密的保护膜，即可以保护设备又可以抑制积盐，不磨损叶片。

　　因为是改造项目，以下设备可以利旧处理以节约投资：

　　润滑油系统、液压伺服系统能够满足改造后的要求，不需改造，进行利旧；氮气密封系统不需改造，进行利旧；循环冷却水系统改造后为干法运行(不包括发电机)；随机一次仪表利旧。1.5煤气喷淋系统高炉煤气经过干法除尘及TRT发电装置后的煤气温度有可能超过80℃(经减压阀组装置的煤气温度~250℃)，并且煤气中含有氯离子，对煤气管网会造成腐蚀影响。为了保证煤气管网系统的安全运行，采用煤气喷淋塔可使煤气温度降低，同时降低氯离子含量。

　　煤气喷淋塔设计采用了国内先进、成熟的工艺流程，技术和装备可靠实用。产品质量优良、生产成本低、各项消耗指标均达到国内先进水平。设备维护简单，设备长期运行安全、可靠。煤气喷淋塔由以下部分组成：喷淋塔体、顶部喷枪、加碱装置(泵、储碱罐)、内部脱水装置等。通过顶部喷枪向煤气中喷入含有NaOH的细水雾，将温度较高的煤气冷却到要求的温度范围内，同时降低煤气中氯离子的含量。

　　系统通过实时采集管道出口的煤气温度来精确调节喷雾的水量，从而达到对煤气温度的自动调节。当出口温度高于设定的期望温度时，系统自动增加喷水量；当出口温度低于设定的期望温度时，系统自动减少喷水量，直到出口温度与期望温度的偏差在设定的误差范围之内。通过加碱装置向冷却水中掺入一定比例的NaOH溶液，在对煤气降温的同时，中和煤气中的氯离子，同时实现脱氯和降温的目的。加碱装置会实时采集煤气管道排水PH值，调整加碱量。

　　2干法烟气除尘工艺(BDC)缺点及应对措施

　　2.1干法烟气除尘工艺缺点

　　干法除尘比湿法除尘对高炉各种工况适应性要差，尤其对开炉工况难以适应。

　　干法比湿法工艺复杂、设备多，煤气泄漏点多，运行可靠性差，运行安全性差。

　　大型高炉炉顶压力逐步提高、煤气流量增大对煤气除尘系统生产、操作、工艺、设备提出了更高的要求。

　　煤气中的腐蚀物质对后续管网及用户的腐蚀问题一直未站在系统的高度进行解决。

　　2.2干法烟气除尘应对措施

　　粗煤气除尘采用旋风式重力除尘器，相比较重力除尘器，除尘效率由55%~60%提高到80%左右，降低BDC入口煤气含尘量，减轻BDC运行负荷，提高返瓦斯灰利用量。提高了BDC系统设备特别是阀门、滤袋、输灰系统的使用寿命。

　　BDC入口煤气高低温的应对措施。在BDC入口半净煤气管道上并联半净煤气调压放散装置，和区域净煤气放散共用1个放散塔，尽量降低半净煤气调压放散回路中阀门的内漏率，同时调压阀组后设计为高压管道，即保证BDC能满足高炉各种工况(包括开炉)的需要。同时保证半净煤气放散系统“零”内泄率，减小系统运行中的故障。

　　针对高炉开炉阶段煤气含水量大、温度低的特点，半净煤气先调压放散不进BDC系统，待高炉出第1次铁，炉内料线基本稳定，高炉开炉顺利与否的状态基本把握，化验煤气成本合格，再将煤气分步引入BDC箱体，BDC投运初期，立即进行不间断输灰，防止除尘灰结板、堵塞。适当加大反吹密度，保证压差不超标。

　　高炉开炉前准备。高炉烘炉时间适当延长，烘炉位置延生到BDC入口管道，保证高炉内和系统的充分干燥，降低开炉煤气中含水量。高炉开炉料选用无油浸枕木，防止沥青在遇热蒸发后进入BDC系统糊袋，开炉燃料选用干熄焦等。

　　对燃料中硫化物、氯化物的成分进行控制和处理，烧结矿中尽量不喷洒含高氯化物的抗低温还原粉化药剂。控制TRT进出口温度，防止腐蚀物质的析出对TRT运行的影响。控制进入干法除尘后管道(含水封等)中的水分，管道中冷凝水及时排放，防止腐蚀物质在局部形成高浓度积液，腐蚀管道设备。尽量控制原燃料含水量，减小煤气中水分，保证滤袋的透气性，防止除尘灰结板，提高煤气温度。尽量保持高炉操作的稳顺，防止炉况波动造成炉顶温度的短时剧升或长期过低。

　　半净煤气管道内喷轻质耐磨保温材料，即减小了煤气温度的损失，也对管道特别是三通弯头处的磨损起很好的保护作用。

　　旋风式重力除尘器瓦斯灰量90t/d，BDC含锌除尘灰量30t/d，旋风除尘效率达到75%左右。

　　炉顶到TRT入口温度降只有30℃左右(冬季高一些)，有效保证煤气中温度能的利用。

　　干法除尘比湿法节电60%~70%，配以TRT余压发电设备后，每吨铁发电量比湿法提高30%，经济效益、环保效益巨大。

　　3结论

　　冶金企业煤气烟气除尘系统改造(湿法改干法工艺)在故障降低后，系统运行稳定，干法除尘比湿法节电60%~70%，配以TRT余压发电设备后，每吨铁发电量比湿法提高30%。降低了煤循水消耗、水泵电耗、水处理药剂消耗，提高发电量的同时，降低了炼铁工序能耗，具有清洁、节能、减排、创效的综合社会效益，在当前国内冶金行业具有较好的推广前景。