干法布袋除尘系统在高炉的应用

摘要：本文根据实际工程案例，阐述了高炉煤气干法布袋除尘工艺及高炉煤气余压回收透平发电装置（TRT），同时对干法和湿法除尘系统进行了技术经济比较。

关键词：高炉煤气干法布袋除尘系统；环缝洗涤系统；八压回收透平发电装置

1         前言

高炉煤气的净化工艺分干式和湿式两大类。在大型高炉中煤气净化常用的干式除尘器有重力除尘器、旋风除尘器、袋式除尘器和静电除尘器；湿式除尘器有环缝洗涤器和串联双级R形可调喉口文特里洗涤器等。某钢厂高炉容积1000m3，高炉煤气除尘采用全干法布袋除尘工艺，并配套高炉煤气八压回收透平发电装置（简称TRT，下同）。

2         高炉煤气布袋除尘系统

2．1主要工艺参数

（1）高炉煤气发生量：正常170900m3*h-1，*大188000m3*h-1

（2）炉顶煤气温度：正常150~250℃，事故400℃（持续30min）

（3）炉顶煤气压力：高压操作时压力为0.2Mpa（设备能力0.25Mpa）

（4）煤气含尘量：粗煤气含尘量12g*m-3,净煤气含尘量≤10g*m-3

2.2工艺流程简述

高炉煤气净化采用干式布袋除尘系统，流程如下：

从重力除尘器来的荒煤气，当温度在正常范围（80~260℃）时，直接进入布袋除尘器进行净化处理，除尘后的煤气经TRT膨胀降温后，用管道输送到高炉热风炉，剩余煤气送入煤气管网。当TRT不运行时，除尘后煤气经减压组、消音器后，与TRT出口管道汇合。

当荒煤气温度高于260℃时，由炉顶喷水降温装置降低荒煤气温度；当荒煤气温度低于80℃时，通过4个布袋筒体应对短时低温工况，以确保正常生产。

2.3布袋除尘器系统

设置直径3.6m布袋除尘器12个，双排并联布置，由整体框架支撑。通常考虑1个布袋除尘器作检修，1个布袋除尘器进行反吹，10个布袋除尘器在工作。

布袋清灰采用氮气脉冲反吹法，通常是12个除尘器定期按顺序清灰，两次清灰间隔时间可由实际操作数据自主确定。在两次间隔期间，一旦某个除尘器煤气进出口差压超过设定值时，该除尘器可以优先单独清灰。

布袋除尘器的卸灰采用气力输送方式，每组除尘器设置输灰用的氮气流化装置；每个除尘器卸下来的灰尘，可以采用氮气输送，流入高架灰罐。灰罐上部设有短布袋，氮气通过布袋除尘后高空放散；灰罐下部设有输灰机、卸灰阀和加湿装置，煤气灰由汽车外运。

2.4主要设备

主要设备有布袋除尘器、减压阀组、消声器、煤气切断阀、卸灰输灰装置和灰罐等。

（1）       布袋除尘器

      布袋除尘器12个，直径3.6m，高度16m，布袋材质氟美斯，布袋规格130mm×6m。     

（2）       减压阀组

减压阀组1×Φ400+3×Φ700，分别为紧急快开阀、调节阀和限程阀，液压驱动。

（3）       消音器

 阴抗复合型音器1台，直径4m，长度18m，吸音材料为超细玻璃棉。

（4）       灰罐

 布袋除尘器1个，直径3.6m，高度16m，布袋材质氟美斯，布袋规格130mm×2m。

3         高炉煤气余压透平发电装置

TRT是将高炉炉顶有压煤气的压力通过余压透平装置回收并将其转化成电能的装置，是一项既不消耗燃料又无污染的环保型节能措施。该装置具有以下功能：一是利用高炉煤气余压发电；二是利用透平的可调静叶控制高炉炉顶煤气压力。

3.1工艺流程

经布袋除尘后的净煤气依次通过TRT入口煤气管道上的电动蝶阀、电动盲板阀、流量计、紧急切断阀之后，进入干式轴流透平膨胀机做功，推动发电机旋转发电。膨胀降压后的低压煤气经过TRT出口煤气管道上电动蝶阀、电动盲板阀，再汇入净煤气管道。

3.2TRT主要参数

透平机入口煤气压力      <0.2Mpa

透平机入口煤气温度      150~250℃

透平机入口煤气含尘量     ≤10mg*m-3

透平机出口煤气压力      0.013Mpa

透平机转速              3000r*min-1

额定电压                10.5KV

发电机额定功率          6000KW

3.3主要设备

TRT装置主要构成为透平主机与发电机机组系统、润滑油系统、液压伺服控制系统、发配电控制系统、自动化控制系统、大型阀门系统、给排水系统、氮气密封系统。

（1）       透平主机设备

透平主机为干式两级轴流反动式，静叶可调。进排气方式均为下进下出。轴封采用迷宫式氮气密封，透平动静叶片材质选用高强度不锈钢，以提高耐磨、耐腐蚀性，确保使用寿命≥4万h，确保透平年正常运行时间不小于8000h。

（2）       发电机设备

发电机为三相交流同步发电机，其额定功率为6000KW，额定电压为10.5KV。控制功能为自动恒电压调节，自动恒无功调节，自动恒功率因数调节；发电机运转可转为电动机运转；冷却方式为水—空气冷却；励磁方式为无刷励磁；润滑方式为强制给油。

4         干式和湿式煤气除尘系统对比

在大力提倡减少环境污染、降低能耗的现今，随着科学技术的发展，高炉煤气全干法布袋除尘工艺得到了广泛应用，已从小型高炉过渡到大型高炉。同炉容高炉干式和湿式煤气除尘系统技术经济比较见表1。

表1                 布袋除尘（干法）和环缝洗涤系统（湿法）技术经济对比表

项目名称                    布袋除尘系统                              环缝洗涤系统

运行费                                                            比布袋除尘系统多2倍           

电耗                     比环缝洗涤系统少60%

水耗                                                              比布袋除尘系统多20倍

TRT装机容量（KW）              6000                                        4500

TRT发电量               比环缝洗涤系统多30%

占地面积                比环缝洗涤系统少50%

投资                    同环缝洗涤系统相当

环境                    比环缝洗涤系统环保

维护工作量              比环缝洗涤系统大

5         结论

全干法布袋除尘系统具有占地少、TRT发电量高、节水、节电、煤气温度高、煤气质量好、环境污染小等优点；环缝洗涤煤气净化工艺具有技术成熟可靠、对高炉煤气温度的适应性强等优点，但与干式除尘相比，其运行费、能耗较高，且环境污染也大。由此可见，高炉煤气净化采用全干法布袋除尘系统，社会效益和效益明显，有着十分广阔的应用前景。