國產高效旋風除塵器在安鋼3#高爐上的應用

郭軍偉 韋 歡

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

現代鋼鐵聯合企業中高爐連續生產過程中產生大量的煤氣，噸鐵所產煤氣熱量約合200 kg 標煤，利用價值比較高，是鋼鐵企業最重要的二次能源，對于降低生鐵成本的作用也越來越重要。但是高爐爐頂煤氣中含塵量比較多，必須經過凈化處理，使含塵量降到10 mg/m3以下才能有效地利用。高爐煤氣凈化處理通常分兩級處理:一級用重力或旋風除塵器進行粗除塵，除去煤氣中大部分粗顆?；覊m，二級進行濕法或布袋干法細除塵，除塵后的凈煤氣經TRT(或調壓閥組)后，送往廠區凈煤氣總管，供下游用戶使用。

1 安鋼3#高爐采用的國產新型旋風除塵器原理和特點

安鋼3#高爐采用的國產新型旋風除塵器是螺旋筒式旋風除塵器，這種工藝設備是吸收國內、外先進的技術和經驗，針對煤氣除塵系統研發的新一代大型旋風除塵工藝設備，是重力除塵器的替代設備。這種新型旋風除塵器主要有積壓分配室、旋流筒、旋流室、集灰室等部分組成，主要結構組成如圖1 所示。

1．1 螺旋筒式旋風除塵器的工作原理

圖1 螺旋筒式旋風除塵工藝設備簡圖

螺旋筒式旋風除塵工藝的工作原理:爐頂煤氣氣流經下降管由旋風除塵器頂部的導入口進入到積壓分配室內，氣流得到積壓緩沖、減速后，分配給各旋流筒，在旋流筒內氣流加速，并與旋流室內壁形成一定的角度，進入旋流室內旋轉，在離心力的作用下，荒煤氣中的粉灰從氣體中分離，被分離出來的粉塵落到集灰室內，經卸灰裝置和無塵裝車機，裝到車皮中運出，除塵后的煤氣由導出口導出。

1．2 螺旋筒式旋風除塵器采用的新工藝特點

1)螺旋筒式旋風除塵器與重力除塵器結構對比(如圖2 所示)。重力除塵器外徑尺寸在10 m ～15 m，國產新型旋風除塵器外徑尺寸為5 m ～6 m。

圖2 國產螺旋筒式旋風除塵器與重力除塵器外形對比圖

由圖2 可以看出，國產螺旋筒式旋風除塵器的體積遠小于常用的重力除塵器。

2)螺旋筒式旋風除塵器與國外旋風除塵器的結構對比(如圖3 所示)。螺旋筒式旋風出塵器筒體直徑增加了15%;筒體直段高度增加了28．8%;除塵器直段高度較高，煤氣流在除塵器內的停留時間較長，有利于提高除塵效率。

3)新型不定型耐材的使用。除塵設備是用鋼結構制成，如要保證鋼結構的強度、剛度等使用指標，必須保證使用溫度不易過高。由于旋風除塵器的內、外的旋流的作用，對除塵器的殼體產生沖刷，使除塵器殼體磨損嚴重，同時具有弱酸性的荒煤氣對殼體產生腐蝕。通常采用的高耐磨性噴涂料密度都在3 g/cm3左右，保溫性能量很差的，耐磨材料通常采用未經高溫定型的高鋁子產品，抗酸性很差，在實際應用中基料容易被酸浸濁而脫落。在煉鐵工藝中的TRT 發電機在荒煤氣溫度差過大的情況下易產生結露現象，對旋風除塵器的使用壽命影響較大。螺旋筒式除塵器的磨損部位(旋流室內壁、旋流板)噴涂相應的耐磨、保溫、耐酸新型不定型噴涂料。耐磨噴涂料實際密度在2 g/cm3左右，保溫性能較好，耐磨噴涂料耐磨損失≤3 cm3。這種新型噴涂料采用專用鉚固件設計，施工比較方便，抗熱脹冷縮時產生內應力比較好，可以補償噴涂料的形變。

4)旋流室核心設備的優化。旋風除塵器內部旋流室內部的結構是決定除塵效率的核心設備，國產螺旋筒式旋風除塵器在旋流室的旋流板進行了較大程度的優化(如圖4 所示)。旋流板結構的參數優化見表1。

圖3 國產螺旋筒式旋風除塵器(左側)與國外旋風除塵器(右側)結構對比圖

圖4 國產螺旋筒式旋風除塵器與國外旋風除塵器旋流板對比圖

表1 國產螺旋筒式旋風除塵器與國外旋風除塵器旋流板結構參數對比

從圖4 可以看出，國產旋流筒式旋風除塵器的旋流通道較長，有利于氣流的提速及粉塵的分離，旋流通道角度較小，使氣流切向速度較大，增加氣流在除塵器內的離心作用，有利于提高除塵效率。

2 國產新型旋風除塵器的應用效果對比

2．1 螺旋筒式旋風除塵器CAE 模擬流場測試

用CAE 軟件對國產新型旋風除塵器內部流程進行模擬測試如圖5 所示。

經過測定，國產新型旋風除塵器旋流內和旋流板下方煤氣的流速與國外旋風除塵器對比的數據見表2。國產新型旋風除塵器旋流室內最大煤氣流速較低，對設備磨損相對減小。

圖5 國產新型旋風除塵器CAE 模擬流場

表2 國產螺旋筒式旋風除塵器與國外旋風除塵器煤氣流速數據對比

2．2 應用效果

自國產新型高效螺旋筒式旋風除塵器2013年引入到安鋼3#高爐以來到2014年3月的應用效果見表3。

表3 國產新型旋風除塵器在安鋼3#高爐的除塵效率

從表3 可以看出，國產新型旋風除塵器的一次灰量自投產以來逐漸增加，二次灰量較穩定，除塵效率平均在85%左右，最高可達87．18%，效率顯著，而國外旋風除塵器在大型高爐上的除塵效率平均在75%左右，較安鋼使用的除塵效率低10%。

2．3 效率對比

高爐煤氣系統一次凈化裝置除塵效率效果對比見表4。

表4 國內外高爐使用的一次除塵設備效果對比

根據上表可以看出，在3#高爐上采用新型螺旋筒式旋風除塵器，一次除塵的除塵效率平均在85%左右，高出重力除塵20%左右(重力除塵的效率基本在60%左右)，與國外旋風除塵器相比較除塵效率要高10%左右。

3 結束語

將國產螺旋筒式旋風除塵技術引入到特大型高爐上應用，是安鋼在全國首次做出的大膽嘗試，在實際生產中，取得了良好的效果。該新型旋風除塵器除塵效率達85%左右，大大提升了高爐煤氣除塵效率，延長布袋除塵器使用壽命，提升了煤氣凈化系統效率，半凈煤氣中含塵量減少，布袋反復吹振次數減少40% ～60%，節省能源40%左右，二次布袋使用壽命提供30% ～60%，設備檢修量減少50%左右。一次煤氣含塵量＜10 mg/m3，經過二次布袋除塵器后，凈煤氣含塵量基本在2 mg/m3以下，遠遠低于設計標準5 mg/m3。

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