环缝洗涤工艺在邯钢5#高炉煤气除尘中的应用.doc

2010 年全国炼铁低碳技术研讨会论文集1环缝洗涤工艺在邯宝公司3200m 3高炉煤气除尘中的应用庞显鹤（河北钢铁集团 邯宝公司 能源中心，河北 邯郸 056015）摘要：简述了邯宝公司3200m3高炉煤气环缝洗涤除尘工艺及主要运行参数，介绍了该工艺在实际生产中遇到的问题，并探讨了解决办法关键词：环缝洗涤；高炉；煤气；除尘 1、前言河北钢铁集团邯宝公司是原邯钢集团产品结构优化、产业升级的主要工程，2005年12月获得国家审批，2006年4月开工建设2008年4月18日，1#高炉正式投入运行为满足生产的需要，同时为实现高效、安全、节能和环保需求，邯宝公司能源中心引进了德国PAUL WURTH(中文音译保尔.沃特，简称PW)公司的高炉煤气环缝洗涤除尘设备对高炉产生的荒煤气进行除尘降温，并同时控制高炉顶压稳定该除尘工艺在国内1000—2200m3高炉中进行了较多运用，但在 3000m3以上高炉的运行还不多，本文将该除尘工艺在 3200m3高炉中的应用进行了阐述2、高炉煤气环缝洗涤除尘工艺简介俗称比肖夫煤气清洗工艺，该除尘工艺是前联邦德国（前西德）比肖夫（Bischoff）公司通过工业性试验，在1969年成功开发的一种既具有控制高炉炉顶压力，又能可靠、高效进行煤气清洗的系统，并且在当时申报了专利。

1970年该工艺首次应用在卢森堡的阿尔贝德贝尔瓦尔厂的高炉上，而在此之前，所有的高压高炉的炉顶压力控制几乎都是靠调压阀组通过节流的方式来实现的配有余压透平发电装置（TRT）的比肖夫煤气清洗工艺，于1976年首次在日本的日新制钢厂应用进入21世纪,煤气环缝洗涤工艺开始在国内大型高压高炉广泛采用，多数配套余压透平发电装置（TRT）邯宝公司采用的也是这套工艺3、邯宝公司环缝洗涤除尘工艺3.1 主要设备三环缝洗涤塔（Φ6000）一座、脱水器（Φ4000）一座、水位调节系统、内循环水系统、液压系统、TRT旁通快开阀QOV3.2 主要技术参数3.2.1高炉煤气（BFG）参数:煤气流量 正常58万Nm 3/h；最大 65 万 Nm3/h；荒煤气温度 150-250℃；荒煤气压力 正常0.23Mpa ；最大0.25MPa荒煤气含尘量 6-12g/Nm33.2.2 净煤气参数：含尘量 ≤5mg/m3；机械水含量 ≤5g/Nm3；出口煤气温度 TRT运行时≤60℃；TRT不运行时≤45℃；喉口压差 30Kpa；3.2.3 洗涤水参数：给水压力 ≥0.8Mpa；给水PH值 7-9；给水流量 1300m3/h；内循环水量 650m3/h；给水悬浮物 ＜100mg/L；给水温度 ≤40℃；3.2.4 液压系统参数液压站油温 30-50℃；2010 年全国炼铁低碳技术研讨会论文集2液压站油压 19Mpa；3.3 环缝洗涤煤气除尘及 TRT 工艺流程3.3.1 工艺流程简图3.3.2工艺流程简述来自高炉的荒煤气经重力除尘器脱除大颗粒灰尘，再以顺流方式进入环缝洗涤塔上部，先后被就地循环的浊环水和供水系统来的净环水喷淋冷却并粗除尘。

高温煤气通过与雾状水滴进行高效率的热交换，达到降温目的，使煤气温度降低到约60℃；煤气中较大直径的尘粒与喷入的水相互撞击，被较大的水滴捕集这部分含尘水滴的大部分由于重力作用从煤气中分离出来，在洗涤塔中部锥形集水池汇集，从洗涤塔中部排出洗涤塔的这一部分称为预洗涤器，通常称预洗段半净煤气通过3根煤气导流管进入塔中部的3个并联的环缝元件（AGS）中在煤气导流管内的环缝元件上方再次喷水，并在环缝内锥表面形成水膜含有灰尘颗粒的气流在经过环缝元件时，气流再次得到冷却，通过环缝控制实现压力降，提高煤气流速达到80m/s ，使煤气中的粉尘与水滴充分雾化，由于气流的速度和方向均发生较大变化，使自重较重的灰尘颗粒在雾化水膜中并被捕获，从而使煤气得到精除尘洗涤塔的这一部分称为环缝洗涤器或环缝洗涤段这部分水的灰尘含量较少，在洗涤塔底部锥形集水池汇集，通过连通管进入脱水器底部，与脱水器的水汇集在一起，然后通过再循环泵将水打到洗涤塔顶部喷淋段预洗段的除尘效率为40-60%，经过环缝洗涤段后，煤气含尘量达到小于 5mg/m3煤气在环缝段的降温程度与环缝压差大小有关当TRT运行时，环缝压差小，煤气温度下降程度小，但可以保证≤60℃；TRT不运行时，环缝起到除尘调压作用，压差大，煤气温度可以降到40℃左右，具体数值与浊环水的温度、水量及荒煤气温度也有关系。

出来的净煤气中机械水含量较高，当环缝洗涤器处于大差压工作方式时这种情况更为明显这对煤气用户不利因此，经过除尘降温的高炉煤气从洗涤塔出来后进入旋流板脱水器中，利用离心作用将煤气中携带的大部分机械水脱除经脱水处理后的净煤气机械水含量降低到≤5g/Nm 3，满足生产要求净煤气从洗涤塔中引出，经TRT进行压力发电并得到降压后送入主管网当TRT不运行时，通过环缝调压，煤气由旁通管路送主管网旁通管路中设有液动旁通快开阀QOV，当 TRT机组故障急停时，旁通快开阀在TRT快切阀快速关闭的同时快速打开，即可保证TRT机组安全，又可保证高炉正常生产3.3.3除尘及控制顶压功能的实现环缝洗涤塔从上至下依次设有12层共14个喷嘴，靠喷头喷水对高炉煤气进行除尘、降温顶部6个喷嘴，水由再循环泵供给，每个喷嘴的供水量约100 T/h，总供水量约600 T/h洗涤塔中间5个喷嘴，每个喷嘴的供水量约140 T/h，总供水量约 700 T/h三个环缝每个喷头的供水量约200 T/h ，总供水量约600 T/h环缝洗涤塔的洗涤水分上下两部分供给预洗段顶部6个喷嘴，由再循环泵供给，下部供水（中间5个喷嘴和3个环缝喷嘴），由净环水系统供水，来自供水车间的煤气洗涤泵房。

预洗段（11个喷嘴）的排水通过高架流槽送至水处理系统，经沉淀、加药、冷却处理后循环使用环缝段排水经就地再循环泵加压送至预洗涤段最上部的6个喷嘴再循环使用为了保持水位，封住煤气，两段排水均设有自动控制水位的排水系统，排水阀门均为进口的液动阀门，反应灵敏，功能可靠环缝洗涤塔的另一个重要功能是控制高炉顶压稳定这种功能的实现靠调节三环缝的开度来实现环缝元件的活动锥（下锥）沿环缝元件的轴向进行上下移动，调节环缝的通流面积，面积越小，阻力损失越大，压差越大，反之亦然锥体的升降由液压驱动装置驱动并由控制室的计算机进行伺服控制，实时调节当TRT不工作时，环缝洗涤器处于大差压工作方式，由环缝洗涤器控制炉顶压力在TRT工作时，环缝洗涤器处于恒差压工作方式，差压设定在30KPa ，炉顶压力由 TRT的可调静叶进行控制3.4 三环缝洗涤工艺特点3.4.1 耗水量小高炉煤气洗涤除尘的传统工艺中耗水量约为4-4.5t/km 3煤气，即4-4.5 1tr/m3煤气经过优化的工艺，耗水量也在3.0 1tr/m 3煤气而引进的环缝洗涤工艺的耗水量约为2.0-2.25 1tr/m 3煤气，耗水量有明显大幅降低实现节水功能的主要原因是设置再循环泵，使洗涤水得到了充分利用，降低了水消耗。

更重要的是净环水使用量降低，相关水处理系统也相应地减少，节省投资和运行成本洗涤塔2010 年全国炼铁低碳技术研讨会论文集33.4.2 除尘效率高在实际运行过程中，环缝洗涤工艺总的除尘效率可达99.8%以上自邯宝公司1#高炉2008年4月投运、配套TRT2008年7月份投运以来，我们从2008年5月—2009年4月每月随机对高炉煤气含尘量测量至少6次（T1-T6 ），共测量 12个月的，其结果如表一所示：表一 1#煤气清洗装置出口净煤气含尘量统计（单位：mg/Nm3）月份 T1 T2 T3 T4 T5 T6 最高 最低 平均08年5月 2.2 0.3 0.7 0.1 0.5 0.2 2.2 0.1 0.67 6月 0.1 0.2 0.3 0.7 0.3 0.5 0.7 0.1 0.35 7月 0.5 0.3 1.9 1.7 1.2 0.3 1.9 0.3 0.98 8月 0.4 0.5 0.5 0.5 0.4 3.8 3.8 0.4 1.02 9月 0.8 0.7 1.8 0.9 0.7 1.3 1.8 0.7 1.03 10月 1.1 0.1 0.4 0.4 1.0 0.8 1.1 0.1 0.63 11月 0.3 1.5 0.4 1.0 0.4 1.2 1.5 0.3 0.80 12月 0.7 0.3 2.9 0.4 0.8 0.3 2.9 0.3 0.90 09年1月 1.0 0.4 0.5 0.7 1.1 0.3 1.1 0.3 0.67 2月 0.3 1.8 0.5 4.0 0.9 1.1 4.0 0.3 1.43 3月 0.2 1.6 1.4 2.9 1.0 0.9 2.9 0.2 1.33 4月 2.2 0.6 1.1 0.7 0.4 3.2 3.2 0.4 1.37 而且，2009年4月，在1#煤气洗涤投运一周年之际，PW公司安排外国专家,通过用该公司的专业测量设备对洗涤塔进行了性能测试，其结果如下：表二 1#煤气清洗装置出口净煤气含尘量统计（单位：含尘mg/Nm3，含水g/Nm3）项目 设计值 试样1 试样2 试样3 试样4含尘量 ≤10mg/Nm3 1.3 1.2 1.5 1.5含水量 ≤10g/Nm3 0.45 0.37 -- 0.24从以上数据来看，该煤气洗涤装置的除尘效果非常好，达到预期目标。

3.4.3 冷却效果好，噪音低当TRT运行时，煤气温度≤60℃；TRT 不运行时，煤气温度可以降到40℃左右，这已经完全可以满足用户需求及管网运行要求环缝洗涤塔的噪音级别在离洗涤塔壁2米处及以外不大于85dB，有效防止了噪声污染另外，配套QOV阀阀门开关均能到位，在TRT运行时，该阀基本无煤气泄漏， TRT不运行时，通过环缝控制压力，QOV阀全开，故噪声很小3.4.4 日常维护工作量小，便于管理该煤气清洗装置的液压站、环缝元件、水阀、QOV、再循环泵等主要附属设备的监视及控制均在主控室，正常情况下为自动控制，性能稳定该系统设备与高炉休风定修同步进行，维护工作量较小，基本不需额外维护、维修，最大限度地降低了工人劳动强度3.4.5 对水质要求不高洗涤水给水PH值为7-9，给水流量为1300m 3/h，给水悬浮物＜100mg/ Ｌ，给水温度≤40℃经实际运行检验给水流量1150m 3/h，给水悬浮物＜150mg/Ｌ，给水温度≤40℃，即可保证洗涤效果，同时塔体堵塞少,能最大限度地减少塔体检修次数3.4.6可以不停产维修本系统中的三环缝为并联运行，当三环缝的其中一个出故障，其它两个环缝元件仍可以基本满足生产要求，可以不停产对出故障的环缝、阀台进行维修，基本上不会影响生产。

相对于单环缝或者串联环缝洗涤塔，这是一项优点3.4.7节能效果明显常规煤气清洗工艺设备要求煤气阻力损失在40KPa ，而该除尘系统要求压力差为30KPa ，这样其配套的TRT发电量可增8—10%3.5 运行中存在问题及解决办法2010 年全国炼铁低碳技术研讨会论文集43.5.1 上段排水中煤气含量较高因上段排水经排水空控制阀组后排入高架流槽高架流槽逸散大量高炉煤气，风向不好时，洗涤塔平台处的CO 含量高达500-1000ppm，对职工的安全与健康造成威胁经过仔细分析与计算，发现外方专家设定的水位不符合实际生产需要外方专家设置的正常水位在圆锥体的集水池顶部以下的管道处，由于排水速度较快，煤气在水中不能分离，致使水中夹杂较多的煤气气泡因此，将正常水位的设定值进行适当提高至锥体顶部以上，使汇集的水在集水池内有一定的停留时间，可以将大多数夹杂在水中的煤气气泡逸散，排水中煤气含量就会相应降低实施后，CO含量在风向不利条件下最高时也不超过200ppm ，问题顺利解决，而且对洗涤塔的运行没有任何不利影。