高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)是21世紀(jì)高爐實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)的重要。與傳統(tǒng)的高爐煤氣濕式除塵技術(shù)相比，干式布袋除塵技術(shù)提高了煤氣凈化程度、煤氣溫度和熱值，可以顯著降低高爐生產(chǎn)過程中的新水消耗和動(dòng)力消耗，還可以提高爐頂煤氣余壓發(fā)電量和二次能源的利用效率，減少環(huán)境污染，是鋼鐵工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)途徑，已成為當(dāng)今高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展方向。
　　一、高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
　　20世紀(jì)80年代我國(guó)煉鐵工作者總結(jié)了高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)踐，自主了高爐煤氣低壓脈沖噴吹干式布袋除塵技術(shù)，在我國(guó)300m3級(jí)高爐上進(jìn)行試驗(yàn)并取得成功，使這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。經(jīng)過幾年的發(fā)展，高爐煤氣低壓脈沖噴吹干式布袋除塵技術(shù)在我國(guó)中小型高爐上推廣應(yīng)用，21世紀(jì)初新建的1000m3級(jí)的高爐相繼采用此項(xiàng)技術(shù)，目前已推廣應(yīng)用到數(shù)十座2000~5500m3級(jí)大型高爐上。
　　目前，我國(guó)自主的高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)在設(shè)計(jì)、、工程集成及生產(chǎn)應(yīng)用等方面已取得突破性進(jìn)展，該項(xiàng)技術(shù)取代了傳統(tǒng)的高爐煤氣濕式除塵工藝，而且為數(shù)眾多的大型高爐采用了煤氣“全干式”除塵工藝，   擺脫了傳統(tǒng)的煤氣濕式除塵備用系統(tǒng)。我國(guó)已了低壓脈沖噴吹清灰、煤氣溫度控制、煤氣含塵量在線監(jiān)測(cè)、煤氣管道系統(tǒng)及除塵灰濃相氣力輸送等關(guān)鍵技術(shù)，使大型高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)日臻完善。
　　二、高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)原理
　　1、高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)工藝流程
　　布袋除塵技術(shù)   早應(yīng)用于環(huán)境除塵領(lǐng)域。高爐煤氣是易燃、易爆的有毒氣體，而且處理流量大、溫度波動(dòng)大、系統(tǒng)壓力高、粉塵含量高，采用布袋除塵技術(shù)具有很高的技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)。布袋除塵技術(shù)基于纖維過濾理論，將其應(yīng)用在高爐煤氣除塵系統(tǒng)，代替了高爐煤氣用水清洗的濕式除塵技術(shù)，迄今已發(fā)展成為高爐煤氣低壓脈沖噴吹干式布袋除塵技術(shù)。
　　高爐煤氣干式布袋除塵系統(tǒng)工藝流程：高爐冶煉過程中產(chǎn)生的煤氣經(jīng)導(dǎo)出管、上升管和下降管進(jìn)入重力除塵器(或旋風(fēng)除塵器)，經(jīng)過重力除塵后的荒煤氣經(jīng)荒煤氣總管及支管進(jìn)入各個(gè)干式布袋除塵器。經(jīng)干式布袋除塵器凈化處理后的凈煤氣經(jīng)凈煤氣支管進(jìn)入到凈煤氣總管，再通過余壓發(fā)電裝置(TRT)或減壓閥組減壓后進(jìn)入煤氣管網(wǎng)，供鋼鐵廠作為二次能源利用。
　　2、高爐煤氣低壓脈沖噴吹干式布袋除塵技術(shù)原理
　　(1)高爐煤氣布袋除塵過濾機(jī)理。高爐煤氣經(jīng)過重力除塵器或旋風(fēng)除塵器進(jìn)行粗除塵以后，煤氣中大顆粒粉塵被捕集，煤氣含塵量一般可以降低到10g/m3左右。經(jīng)過粗除塵以后的煤氣還需要進(jìn)行凈化處理，使煤氣含塵量降低到10mg/m3以下。未經(jīng)凈化處理的高爐煤氣中懸浮著形狀不一、大小不等的微細(xì)粉狀顆粒，是典型的氣溶膠體系。高爐煤氣布袋除塵的過濾機(jī)理基于纖維過濾理論，其過濾過程可以分為兩個(gè)階段：當(dāng)含塵煤氣通過潔凈布袋時(shí)，在擴(kuò)散效應(yīng)、直接攔截、重力沉降及篩分效應(yīng)的共同作用下，   行的是布袋纖維對(duì)粉塵的捕集，起過濾主導(dǎo)作用的是纖維，然后是阻留在布袋纖維中的粉塵與纖維一起參與過濾，此過程稱為“內(nèi)部過濾”；當(dāng)布袋纖維層的粉塵達(dá)到   容量以后，粉塵將沉積在布袋纖維層表面，在布袋表面形成   厚度的粉塵層，布袋表面的粉塵層對(duì)煤氣中粉塵的過濾將起到主要作用，此過程稱為“表面過濾”。在布袋除塵的實(shí)際運(yùn)行中，表面過濾是主導(dǎo)的過濾方式，對(duì)高爐煤氣布袋除塵技術(shù)具有重要意義。
　　(2)脈沖噴吹清灰機(jī)理。布袋除塵器工作時(shí)，其阻力隨布袋表面粉塵層厚度的增加而加大，當(dāng)阻力達(dá)到規(guī)定數(shù)值時(shí)，就   及時(shí)   附著在布袋表面的灰塵。清灰的基本要求是從布袋上均勻地剝落沉積的粉塵，而且又要求在布袋表面能保持   厚度的粉塵層。清灰是布袋除塵器正常工作的重要因素，常用的清灰方式械清灰、反吹清灰和脈沖清灰。用于高爐煤氣布袋除塵的方式主要是反吹清灰和脈沖清灰，兩者的主要技術(shù)特征如下：①反吹清灰是利用與過濾氣流相反的氣流使布袋變形造成粉塵層脫落的一種清灰方式，日本高爐煤氣干式除塵系統(tǒng)均采用布袋反吹清灰方式。我國(guó)在20世紀(jì)80~90年代由日本引進(jìn)的太鋼3號(hào)高爐(1200m3)、   鋼2號(hào)高爐(1327m3)、攀鋼4號(hào)高爐(1350m3)煤氣干式布袋除塵系統(tǒng)均采用此種工藝。反吹清灰采用大規(guī)格布袋，布袋直徑為300mm，長(zhǎng)度為10m。含塵荒煤氣由箱體下部進(jìn)入布袋內(nèi)部過濾后到達(dá)箱體上部，即所謂“內(nèi)濾式布袋除塵”，除塵后的凈煤氣進(jìn)入箱體頂部的凈煤氣支管，再匯集到凈煤氣總管。為了進(jìn)行布袋清灰，采用凈煤氣加壓反吹清灰工藝，由凈煤氣管道引出凈煤氣，經(jīng)反吹風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入除塵器箱體，煤氣流反向流動(dòng)，由布袋外部進(jìn)入布袋，將沉積在布袋內(nèi)壁的灰塵吹落，完成清灰過程，反吹清灰一般采取離線清灰方式。②我國(guó)從20世紀(jì)80年代開始，將脈沖清灰技術(shù)應(yīng)用于高爐煤氣布袋除塵工藝，并使這項(xiàng)技術(shù)推廣應(yīng)用。與反吹清灰工藝不同，脈沖清灰采用小規(guī)格布袋，布袋直徑一般130~160m，長(zhǎng)度為6~7m。含塵荒煤氣由箱體下部進(jìn)入箱體，經(jīng)布袋外部過濾后進(jìn)入布袋內(nèi)部，即所謂“外濾式布袋除塵”。除塵后的凈煤氣由布袋內(nèi)部進(jìn)入箱體上部的凈煤氣支管，再匯集到凈煤氣總管。脈沖除塵的布袋內(nèi)部設(shè)有的骨架結(jié)構(gòu)，以支撐布袋在工作時(shí)始終保持袋狀，不致被壓扁而失效。脈沖清灰是利用加壓氮?dú)饣蛎簹?壓力為0.15~0.60MPa)在短的時(shí)間內(nèi)(不大于0.2s)由布袋袋口高速噴入布袋內(nèi)，同時(shí)誘導(dǎo)大量煤氣，在布袋內(nèi)形成氣波，使布袋從袋口到袋底產(chǎn)生急劇膨脹和沖擊振動(dòng)，具有的清灰作用。脈沖噴吹清灰沖擊強(qiáng)度大，而且其強(qiáng)度和頻率都可以調(diào)節(jié)，提高了清灰效果，系統(tǒng)阻力損失低，動(dòng)力消耗少，還可以實(shí)現(xiàn)布袋過濾時(shí)在線清灰，在處理相同煤氣量情況下，布袋過濾面積比反吹清灰要低。
　　三、高爐煤氣干式布袋除塵關(guān)鍵技術(shù)的與
　　高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)是一項(xiàng)集成技術(shù)，涉及冶金、機(jī)械、化纖紡織、燃?xì)?、自?dòng)化檢測(cè)與控制等多個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域。為提高系統(tǒng)運(yùn)行的性，不斷優(yōu)化工藝裝備，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了，解決了一系列工程設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、施工建設(shè)及生產(chǎn)操作過程中出現(xiàn)的問題，提高了整體技術(shù)裝備水平和控制水平，實(shí)現(xiàn)了向型高爐推廣應(yīng)用的技術(shù)突破。
　　1、工藝流程優(yōu)化和技術(shù)參數(shù)的確定
　　高爐煤氣干式布袋除塵工藝流程的合理設(shè)計(jì)是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，要遵循流體設(shè)計(jì)的基本原則，合理布置除塵器和煤氣管道。煤氣管道的布置和設(shè)計(jì)直接影響到除塵器內(nèi)氣流分布和阻力損失的均勻性，對(duì)進(jìn)入各除塵器的煤氣量及粉塵量要均勻分配。除塵器應(yīng)采用雙排并聯(lián)布置方式，含塵煤氣和凈煤氣總管設(shè)置在兩排除塵器中間，通過支管與除塵器聯(lián)接。煤氣管道按等流速原理設(shè)計(jì)，使進(jìn)入每個(gè)除塵器的煤氣量分配均勻，而且整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)做到工藝布置緊湊、流程短捷順暢、設(shè)備檢修維護(hù)便利。除塵器采用低過濾速度設(shè)計(jì)理念，通過計(jì)算流體力學(xué)(CFD)仿真計(jì)算，分析除塵器內(nèi)流場(chǎng)分布。根據(jù)數(shù)學(xué)仿真計(jì)算結(jié)果，確定合理的氣流速度和氣流方向，在除塵器內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流板，優(yōu)化除塵器結(jié)構(gòu)，使煤氣在除塵器內(nèi)的流場(chǎng)均勻分布，除塵器內(nèi)的布袋在煤氣流動(dòng)均勻平穩(wěn)的工況下工作，這是大型高爐煤氣布袋除塵器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。合理確定除塵器過濾面積、過濾速度、氣流上升速度、阻力損失及清灰周期等技術(shù)參數(shù)，特別是對(duì)于爐頂壓力較高的大型高爐，煤氣工況流量、壓力、溫度和過濾速度等參數(shù)的合理設(shè)計(jì)是系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵要素。技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)踐表明，大型高爐煤氣布袋除塵的工況過濾速度一般應(yīng)控制在0.5m/min以下。
　　2、濾布的選擇
　　濾布是布袋除塵過濾粉塵的介質(zhì)，濾布的材質(zhì)和性能對(duì)高爐煤氣干式布袋除塵系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和性具有重要影響。由于高爐煤氣溫度高且不穩(wěn)定，煤氣中含有水分，煤氣的相對(duì)濕度隨原燃料條件和高爐操作條件變化較大，煤氣中還含有腐蝕性介質(zhì)。因此，濾布的選擇要適合高爐煤氣特點(diǎn)，要求濾布除塵、和性好、耐水解性好且使用壽命長(zhǎng)。目前適用于高爐煤氣干式布袋除塵系統(tǒng)的典型濾布有玻璃纖維、薄膜復(fù)合芳香聚酞胺針刺氈(Nomex)、FMS復(fù)合針刺氈、聚酞亞胺(P84)及聚四氟乙烯(PTFE)復(fù)合針刺氈等，實(shí)際應(yīng)用中要綜合煤氣工況和粉塵的特點(diǎn)，合理選擇性能優(yōu)良的濾布。
　　3、煤氣溫度控制技術(shù)
　　煤氣溫度控制是干式布袋除塵技術(shù)的關(guān)鍵要素，正常狀態(tài)下，煤氣溫度應(yīng)控制在80~220℃，煤氣溫度過高或過低都會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)煤氣溫度達(dá)到250℃時(shí)，超過一般布袋的   使用溫度，布袋長(zhǎng)期在高溫條件下工作，會(huì)出現(xiàn)異常破損甚至燒毀。由于煤氣中含水，當(dāng)煤氣溫度低于露點(diǎn)溫度時(shí)，煤氣中的水蒸氣發(fā)生相變凝結(jié)為液態(tài)，出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，造成布袋薪結(jié)。因此，采用煤氣干式布袋除塵技術(shù)，高爐操作要   加重視爐頂溫度的調(diào)節(jié)控制。
　　高爐爐頂溫度升高時(shí)可采取爐頂霧化噴水降溫措施，同時(shí)在高爐荒煤氣管道上設(shè)置熱管換熱器，用軟水作為冷卻介質(zhì)，通過熱管換熱使軟水汽化吸收高溫煤氣的熱量，降低煤氣溫度。實(shí)踐表明，此項(xiàng)技術(shù)措施可解決煤氣高溫控制的技術(shù)難題，煤氣溫度能夠降低50~90℃。
　　如果煤氣溫度過低則要采取綜合措施，提高入爐原燃料質(zhì)量、降低入爐原燃料水分、加強(qiáng)爐體冷卻設(shè)備監(jiān)控、合理控制爐頂溫度和荒煤氣管道保溫等技術(shù)措施都能取得成效。特別在高爐開爐、復(fù)風(fēng)時(shí)要注重煤氣溫度的控制，降低煤氣的含水量，將煤氣溫度控制在露點(diǎn)溫度以上20~30℃。目前已成功出煤氣低溫狀態(tài)的   加熱裝置，利用蒸汽作為煤氣加熱介質(zhì)，通過熱管換熱將蒸汽熱量傳遞給煤氣，可以使煤氣溫度提高到露點(diǎn)溫度以上，水分凝聚灰塵勃結(jié)布袋。這種煤氣溫度控制裝置可以控制煤氣高溫和低溫的異常狀況，使高爐煤氣干式布袋除塵系統(tǒng)可以適應(yīng)多種工況條件，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性和性。京唐1號(hào)高爐煤氣溫度控制裝置的工藝原理如圖5所示。
　　4、煤氣含塵量在線監(jiān)側(cè)技術(shù)
　　煤氣含塵量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是監(jiān)控高爐煤氣干式布袋除塵系統(tǒng)、爐頂煤氣余壓發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要檢測(cè)設(shè)備。高爐煤氣含塵量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用電荷感應(yīng)原理，在流動(dòng)的高爐煤氣中，粉塵顆粒因磨擦、碰撞產(chǎn)生靜電荷，形成靜電場(chǎng)，靜電場(chǎng)的變化即可反映煤氣含塵量的變化。煤氣含塵量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過測(cè)量靜電荷的變化，從而推斷出煤氣中含塵量的數(shù)值，以此判定布袋除塵系統(tǒng)的運(yùn)行是否正常。當(dāng)布袋出現(xiàn)破損時(shí)，凈煤氣管道中含塵量增加，靜電荷量強(qiáng)度增大，電荷傳感器可以及時(shí)檢測(cè)到電荷量值并輸出到變送器，實(shí)現(xiàn)煤氣含塵量自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)。
　　5、煤氣管道系統(tǒng)技術(shù)
　　采用高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)后，凈煤氣冷凝水中的氯離子含量顯著升高，這主要是由于高爐原燃料中的氯化物在高爐冶煉過程中形成氣態(tài)的HCl。當(dāng)煤氣溫度達(dá)到露點(diǎn)溫度時(shí)，氣態(tài)HCl與冷凝水結(jié)合，形成酸性水溶液而引起酸腐蝕。在潮濕的中性環(huán)境中，煤氣中的氯離子也會(huì)對(duì)煤氣管道和不銹鋼波紋補(bǔ)償器產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕、應(yīng)力腐蝕和局部腐蝕。通過檢驗(yàn)分析采用干式布袋除塵技術(shù)的凈煤氣冷凝水發(fā)現(xiàn)，冷凝水中氯離子含量高達(dá)1000mg/L，煤氣冷凝水的pH值低于7，有時(shí)甚至達(dá)到2~3，對(duì)煤氣管道和波紋補(bǔ)償器具有強(qiáng)腐蝕性，會(huì)造成煤氣管道系統(tǒng)異常腐蝕。
　　為了煤氣管道系統(tǒng)的異常腐蝕，對(duì)煤氣管道波紋補(bǔ)償器的腐蝕機(jī)理進(jìn)行了分析，采取了以下措施：
　　(1)對(duì)不銹鋼波紋補(bǔ)償器的材質(zhì)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，將波紋補(bǔ)償器材質(zhì)由奧氏體不銹鋼316L改進(jìn)為耐氯離子腐蝕的不銹鋼Incoloy825，提高了材質(zhì)的抗酸腐蝕性能。
　　(2)在煤氣管道內(nèi)壁噴涂涂料，使金屬管道與酸性腐蝕介質(zhì)隔離，管道異常腐蝕。
　　(3)為了脫除高爐煤氣中的氯化物，了氯化物脫除裝置，應(yīng)用化學(xué)和物理吸附原理，脫除高爐煤氣中的氯化物。在凈煤氣管道上設(shè)置噴灑堿液裝置，使堿液與高爐煤氣充分接觸，降低煤氣中的氯化物含量。
　　6、除塵灰濃相氣力輸送技術(shù)
　　高爐煤氣布袋除塵灰的收集輸送是影響系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵因素，傳統(tǒng)的機(jī)械式輸灰工藝存在著諸多技術(shù)缺陷。除塵灰氣力輸送技術(shù)利用氮?dú)饣騼裘簹庾鳛檩d氣輸送除塵灰，將每個(gè)布袋除塵器收集的除塵灰通過管道輸送到灰倉(cāng)，再集中抽吸到罐車中運(yùn)送到燒結(jié)廠回收利用，實(shí)現(xiàn)了除塵灰全程密閉輸送，解決了傳統(tǒng)機(jī)械輸灰工藝的技術(shù)缺陷，優(yōu)化了工藝流程，降低了能源消耗，減少了二次污染，攻克了輸灰管道磨損等技術(shù)難題。
　　大型高爐采用煤氣干式布袋除塵技術(shù)是煉鐵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)煉鐵工業(yè)   低耗、節(jié)能減排、降低水資源消耗、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要支撐技術(shù)。通過系統(tǒng)和技術(shù)集成，我國(guó)已經(jīng)掌握了大型高爐煤氣干式布袋除塵的關(guān)鍵技術(shù)，并在1000~5500m3大型高爐上成功應(yīng)用。我國(guó)自主的高爐煤氣低壓脈沖噴吹干式布袋除塵技術(shù)在工藝流程和除塵器結(jié)構(gòu)優(yōu)化、煤氣溫度控制、管道系統(tǒng)、除塵灰氣力輸送及數(shù)字化控制系統(tǒng)等方面均取得突破，在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。