降温装置在高炉煤气布袋除尘上的应用

1 前言
目前高炉煤气除尘采用的工艺分为干式和湿式两大类。干式除尘器种类分为重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器和静电除尘器; 湿式除尘器种类分为文特里管洗涤器和环缝洗涤器。布袋除尘器与其他干法除尘相比具有除尘效率高、可靠性好等优点, 因而在高炉煤气除尘上应用较多。干式除尘与湿法除尘相比, 不仅能合理利用煤气显热, 提高煤气热效率, 增加TRT 发电量, 而且系统基本不用水、电, 从根本上解决了二次水污染及污泥的处理问题, 因而在国内500 m3 以下级高炉上应用较多。但由于布袋除尘器里的布袋一般要求煤气温度≤280 ℃, 而炉顶煤气温度在150～300 ℃, 特别在高炉故障时, 煤气温度甚至高达600 ℃, 远远超出了布袋所能承受
的温度, 造成烧损布袋, 影响布袋除尘器运行的可靠性, 因此在大中型高炉上应用较少。韶钢探索和研究
了新型降温装置, 能成功将高温高炉煤气及时降温,并在750 m3 高炉上得到成功应用, 利用这一技术使
大中型高炉运用纯干法布袋除尘技术成为可能。
2 降温装置工作原理
煤气降温装置的工艺流程图如图1, 正常情况下( 来自重力除尘器的高炉煤气温度低于280 ℃) ,煤气降温装置的进出口蝶阀、冷却水阀处于关闭状态, 旁通阀打开, 来自重力除尘器的高炉煤气通过旁通阀进入布袋除尘器; 当来自重力除尘器的高炉煤气温度达到280 ℃时, 煤气降温装置的进出口蝶阀、冷却水阀自动打开, 旁通阀自动关闭, 来自重力除尘器的高炉煤气通过煤气降温装置, 达到使煤气降温的效果, 然后进入布袋除尘器; 当来自重力除尘器的高炉煤气温度低于280 ℃时, 特别是处于200～280 ℃时, 也可人工打开煤气降温装置的进出口煤
气蝶阀, 采用手动控制为水冷或空冷方式( 即喷水或不喷水两状态) 进行冷却降温, 然后进入布袋除尘器。

3 降温装置换热器的结构及特点
每套降温装置包括4 台换热器, 换热器是降温装置的核心。换热器的结构如图2, 主要由4 部分组成, 即下部汇合管、散热管和上部汇合管及附属设备。换热器本体全高为15.161 m, 散热管长10 m,直径159 mm, 壁厚为6 mm,每组76 条, 单组散热面积为360 m2, 单组高温荒煤气散热能力60 000m3/h。换热器具有以下材质及结构特点:
3.1 材质方面
( 1) 下部汇合管是煤气的高温区, 又是煤气的冲刷区, 因此, 下部汇合管内涂50 mm 厚的喷涂料, 喷涂料的理化指标如表1, 一方面起绝热作用, 另一方面起耐冲刷作用。

( 2) 所有散热管材质均采用16MnR,在散热管的下部, 气流冲刷最大,因此下部2 m 的钢管材质选用0Cr18Ni10Ti, 此种钢热稳定性好, 耐冲刷、耐腐蚀。
3.2 结构方面
( 1) 上部汇合管和下部汇合管均设有四根&159×6 的无缝钢管, 其作用既有利于在冷却过程中上下冷热气体的对流, 增强其冷却效果; 也可以对内部结构件起支撑作用。
( 2) 换热器底部进口处, 是煤气流向改变的部位, 易对管下部周边造成冲刷, 因此, 换热管伸进下汇合管内50 mm, 与内涂50 mm 厚的喷涂料齐平,以免对下汇合管上部的换热器造成冲刷, 从而提高换热器的使用寿命。
( 3) 下部汇合管的底部设有气动排灰阀, 能定期进行排灰, 以确保下汇合管畅通。
( 4) 为防止下汇合管内的4 根有利于对流的钢管被冲刷, 在这4 根管外安有保护板, 并喷涂50mm 厚的耐冲刷的涂料。
( 5) 4 组换热器每组进出口管道上都有一组蝶阀和盲板阀,使单个换热器相对独立, 具备不停产检修的功能。
正因为换热器的上述结构及材质特点, 使得其高温稳定性能好、耐磨性能强、耐腐蚀性能好、冷却范围大、可靠性高。
4 使用效果
该煤气降温装置于2002 年12 月18 日正式投入运行, 投运后各项指标均达到了设计要求。在空气冷却状态下, 可使来自重力除尘器的高炉煤气温度

下降20 ℃～60 ℃; 在水冷却状态下, 可使来自重力除尘器的高炉煤气温度下降60 ℃～160 ℃。降温装置投入运行的次数视高炉炉况而定, 一般每月动作约10 次。由于降温装置的正常运行, 避免了高炉荒煤气高温时烧损布袋事故的发生, 确保了布袋除尘器的可靠运行,使高炉荒煤气除尘率达到了100%。
5 存在问题及处理
5.1 检修单个换热器时, 气动盲板阀开关困难单个换热器进出煤气管上的电动蝶阀与气动盲板阀公称直径均为DN1000。由于高炉煤气压力较大( 一般0.15 MPa 以上) ,煤气管径大,关闭电气蝶阀后,由于蝶阀密闭不严,造成较大泄漏,使气动盲板阀单侧受压较大,很难撑开盲板阀,操作十分困难。将原来的普通尘气蝶阀改为金属硬密封偏心尘气蝶阀,阀门关闭后能有效密封煤气, 减少盲板阀单侧煤气压力,使阀门开关轻便。
5.2 进出口蝶阀与旁通阀开关不同步
煤气降温装置的进出口蝶阀与旁通阀的动作不同步, 往往是降温装置进出口蝶阀还未完全打开, 旁通阀就已关闭, 造成煤气的瞬间不畅而使高炉炉顶被冲开。通过增加控制装置, 使旁通阀在进出口蝶阀打开一定程度后再延时关闭就避免了高炉冲顶事故的发生。
5.3 换热器有时会出现堵塞现象
主要是因为高炉休风或复风时, 荒煤气中含有大量的水蒸汽, 使高炉煤气粉尘在散热器中结块而造成堵塞。通过避免降温装置在高炉休风或复风初期使用, 就避免了堵塞事件的发生

6 结语
煤气降温装置自高炉投产已运行近3 年时间,期间设备状态稳定, 降温效果良好, 没有发生布袋因高温烧损而引起高炉荒煤气放散的现象, 提高了干法布袋除尘器的可靠性, 使纯干法布袋除尘技术在韶钢750 m3 高炉上得到成功应用, 目前采用该型降温装置的纯干法布袋除尘技术已应用到韶钢2650 m3 高炉上, 应用效果也较好,具有广阔的推广前景。
作者简介: 郭亮( 1969-) , 男, 1992 年毕业于中南工业大学机械系设
备工程及管理专业, 设备管理高级工程师, 武汉科技大学工程硕士研
究生在读, 现主要从事燃气动力专业技术管理工作。
孔建益( 1961-) , 男, 博士、教授、博士导师, 现在武汉科技大学从事教学研究管理工作。

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