１８ 冶 金 动 力 ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＰＯＷＥＲ ２０１１年第２期 总第１４４期 高炉煤气布袋除尘系统方案选择探讨 石 伟 （中冶赛迪工程技术股份有限公司动力部，重庆４０００１３） 【摘要】从除尘原理、结构方面对高炉煤气布袋除尘工艺中滤袋方式、滤袋选择、反吹方式、输灰方式等 主要配置进行分析，指出高炉煤气布袋除尘应优先采用外滤氮气脉冲反吹，气力输灰的除尘方案。 【关键词】高炉煤气布袋除尘；内滤式；外滤式；机械输灰；气力输灰 【中图分类号】ｒｌＴ５４７ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】１００６—６７６４（２０１１）０２—００１８—０３ Ｏｐｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂａｇ Ｆｉｌｔｅｒ Ｄｅｄｕｓｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｈｉ Ｗｅｉ （Ｕｔｉｌｉｔｉｅｓ Ｅｎｇｔｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＣＩＳＤＩ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，ＭＣＣ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００１３，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｐａｐｅｒ ｍａｋｅｓ ａｎａ１） ｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｂｌａｓｔ ｆｕｍａｃｅ’Ｓ ｂａｇ ｆｉｌｔｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｇ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ， ｂａｃｋ－ｂｌｏｗｉｎｇ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｄｕｓｔ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｄｕｓｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ． Ｉｔ’Ｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ—ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｉｍｐｕｌｓｅ ｂａｃｋ－ｂｌｏｗｉｎｇ ａｎｄ ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｄｕｓｔ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｐｒｏｐｏｓａｌ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ＢＦ ｇａｓ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ， ｉｎ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ，ｈｉｇｈｌｙ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｏｆ ｌｏｗ—ｃａｒｂｏｎ ｄｅｄｕｓｔｉｎｇ， ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｍｏｄｅｒｎｉｚｅｄ ｉｒｏｎｍａｋｉｎｇ ｗｏｒｋｓ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】 ｂａｇ ｆｉｌｔｅｒ ｆｏｒ ＢＦ ｇａｓ ｃｌｅａｎｉｎｇ；ｉｎｔｅｎａｒｌ—ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ； ｅｘｔｅｒｎｌａ－ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ； ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｏｆ ｄｕｓｔ；ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｏｆ ｄｕｓｔ １ 前言 高炉煤气净化采用干式布袋除尘技术具有除尘 效益高、减少二次污染的特点，特别是在缺水地区和 ３布袋除尘器结构 布袋除尘器结构根据滤袋方式、进气方式等不 同，其结构形式也不同。 高炉煤气余压能量回收等方面相对于湿式除尘来 说，其优势尤为显著，因而高炉煤气干式布袋除尘逐 渐成为冶金企业大力推广的低碳节能环保技术。 干式布袋除尘过滤方式、反吹清灰、输灰装置配 置是直接影响除尘效率、节能减排关键因素，为了推 滤袋方式分内滤和外滤两种方式，即荒煤气由 袋内向外流动过滤，尘灰被隔于布袋内壁称为内滤 式；荒煤气由袋外向袋内流动过滤，尘灰被隔于布袋 外壁称为外滤式。 因此，目前布袋除尘箱体内大部分采用下进气， 广利用高炉煤气干式布袋除尘，本文将从布袋除尘 原理、结构方面分析过滤方式、反吹清灰、输灰装置 优点和问题，为高炉煤气干式布袋除尘工艺方案选 择提供参考。 即下进气内滤式、下进气外滤式两种结构布袋除尘 器。 内滤式的箱体结构上部为布袋吊挂，下部为花 格板。上下配有检修人孔。滤袋上端绑扎在上滤袋帽 ２布袋除尘器原理 粗煤气进入布袋的内侧或外侧，布袋以其微细 的织孔对煤气进行过滤，煤气中的尘粒附着在织孑Ｌ 和布袋上逐渐形成灰膜，当煤气通过布袋和灰膜时， 得到净化。随着过滤的不断进行，粘附在布袋上的灰 尘逐渐增厚，煤气差压达到一定时，为使粘附在布袋 上灰尘脱落，采用反吹清灰方式，将灰抖落在布袋箱 中，经灰斗、卸灰阀、输灰装置排出外运。 上，下端绑扎在花格板的下滤袋帽，上滤袋帽吊挂在 上滤袋架上，滤袋吊挂为压簧式，滤袋靠上滤袋帽和 滤袋吊架之间的弹簧张紧。滤袋靠滤袋纤维自身张 力来保证滤袋之间空隙的大小，过滤效果与滤袋的 吊挂的张紧情况及滤袋纤维本身的质量有密切相 关。 外滤式的箱体结构上部为花格板，下部为检修 平台。滤袋靠袋口上的弹簧支撑挂在上花格板的孔 ２０１１年第２期 总第１４４期 ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＰＯＷＥＲ 冶 金 动 力 １９ 上，滤袋内设滤袋架支撑滤袋，滤袋靠重力下垂，过 用，从而降低投资。 滤时靠气流压力压紧在滤袋架上。滤袋仅在骨架之 间的小范围内受力，非周边弹性受力，滤袋间隙变化 较小，过滤效果受滤袋纤维的弹性影响很小，滤袋容 ４布袋选择 针刺毡布袋具有三维孔结构，孔隙率高，阻力 小，除尘效率可达９９．９％，适用于脉冲清灰及高速反 吹清灰的布袋除尘器。 尘使滤袋受力较小，相应的滤袋的自身变形较小。外 滤式除尘器见图１。 （ａ）过滤状态 （ｂ）反吹清灰状态 １一氮气包２一花格板检修平台３—外滤式布袋４一气流分布板 及检修平台５—灰斗６一荒煤气人ｌＳｌ ７一脉冲反吹喷嘴８一 净煤气出口 图１外滤布袋除尘器 从结构和安装维护方面，外滤式系统与内滤式 系统相比，外滤式滤袋安装、更换简单，劳动强度轻， 主要体现在以下几方面： （１）安装方便：外滤式的粗煤气压力紧压在滤 袋架上，系统运行时，不再需要调整滤袋松紧；而内 滤式除采用弹簧式吊挂外，还需要不断调整滤袋的 松紧程度。 （２）更换滤袋：外滤式可以在箱体上部净煤气 室操作，工人不接触灰尘，而内滤式检修及换袋只能 在箱体内进行。 （３）滤袋检漏：内滤式只能检测出某个箱体泄 漏，而检不出具体箱体内哪一个布袋泄漏，要检查箱 体内滤袋的破损情况时，只能对箱体内的滤袋逐一 进行检查，布袋从上至下每一部分都可能出现破损， 其检漏工作非常繁琐。而外滤式可以在箱体上部花 格板无尘空间，检查反吹管上是否沾有灰尘来确定 滤袋的破损情况。 （４）过滤负荷：外滤式布袋除尘选用小直径滤 袋，单个箱体内滤袋数量增加更多，而内滤式箱体还 考虑布袋安装、检修更换布袋的空间，因此，同样情 况下外滤式布袋比内滤式布袋除尘单位箱体过滤面 积更大，外滤式过滤负荷比内滤式要高５０％以上， 减少箱体数量，减少占地面积，有利于在大高炉上应 随着干法除尘对布袋要求越来越高，促使滤袋 制造加工技术发展。目前布袋采用玻璃纤维复合针 刺毡，其由玻璃纤维基布和毡层两部分组成，毡层由 玻璃纤维和其他合成纤维复合，统称为氟美斯 （ＦＭＳ），常用的合成纤维有聚亚酰胺（代号Ｐ８４）、 聚苯硫醚（代号ＰＰＳ）、芳族聚酰胺（代号Ｍ，Ｍｅｔａ— ｍａｘ美塔期）、聚酰胺亚胺（代号Ｋ，Ｋｅｎｎｅ１）等具 有较强抱结力，经试验证明，当毡层中Ｐ８４含量在 １５％ ２０％（按重量计），体积比大约在（３０％～４０％） 时，耐温能力有所提高。另外，经过不同的表面化学 处理技术，还具有易清灰，拒水防油、防静电等特点。 氟美斯（玻璃纤维＋Ｐ８４复合针刺毡）耐高温 过滤材料具有以下技术特点： （１）使用温度可以控制在２６０ ３００ ｃＩ＝，部分品 种瞬间可承受３５０℃的高温。 （２）可承担较高的过滤负荷，煤气过滤负荷可 达２Ｏ～４５ ｍａ／ｍ ｈ。 （３）很低的运行阻力，过滤效率高，净化滤后的 煤气含尘量一般在１～５ ｍｇ／ｍｓ。 （４）比玻纤针刺毡的成本约高１０％ ２０％左右， 但使用寿命高一倍以上。 布袋过滤方式对布袋规格选择有所不同。内滤 式布袋一般选用直径为～３００ ｍｍ大布袋，长度一 般为１２ ｍ。外滤式的布袋一般选用直径为１３０ ｍｍ 或１６０ ｍｍ小滤袋，考虑反吹效果长度一般为６ ｍ 或８ ｍ。 ５反吹方式 粗煤气过滤到一定时间后，滤袋表面的粉尘逐 步增厚，使煤气通过滤袋的阻力逐步上升，当阻力到 一定值时需要清灰。重点介绍高炉煤气加压反吹和 氮气脉冲反吹两种清灰方式。 加压反吹是对高压净煤气进行升压约１０ ｋＰａ 送人箱体对布袋进行反吹。反吹时净煤气管道、荒煤 气管道、反吹管道上阀门需要交替切换。加压机处于 高压、高温工况，启动频繁，反吹加压机故障较多。由 于内滤式布袋采用大布袋，因此加压反吹主要用于 内滤式除尘器。 氮气脉冲反吹是在布袋箱体外设有分气缸，分 气缸上对每一列滤袋装～反吹管，通过脉冲电磁阀 冶 金 动 力 Ｍ芑ＴＡＩ ＬＵＲＧＩＣＡＬ ＰＯＷＥＲ ２０１１年第２期 总第１４４期 对箱体内的滤袋进行逐列。反吹时氮气从滤袋口喷 入，滤袋瞬间急剧向外膨胀，附在滤袋外面的粉尘被 机、螺旋或刮板输送机、斗式提升机提至灰仓，通过 加湿后由汽车外运。 抖掉落入灰斗。氮气脉冲反吹主要应用在外滤式布 袋除尘器。 氮气脉冲反吹与高炉煤气加压反吹相比效果更 好，系统简单、投资省，克服了加压反吹的不足，是目 前应用最广泛清灰方式。主要体现如下方面： （１）氮气脉冲反吹节能又环保，反吹氮气进入 煤气中，对煤气热值影响非常小，经计算热值降低小 气力输灰一般由卸灰阀、输送泵和耐磨管及大 灰仓组成。根据高炉煤气除尘系统本身具有正压力 特点，采用浓相输送泵，对管道及设备磨损小，使输 灰系统操作简单，维护方便。输送用的氮气或高压净 煤气经大灰仓布袋过滤后，氮气直接排人大气，煤气 进入减压阀组后低压净煤气管网回收。因此，气力输 灰与机械输灰方式相比具有如下优越性： 于０．０１％。加压反吹是用净煤气作为反吹气源，不能 保证其质量稳定，热煤气含水较多，经加压后煤气水 份易凝结，反吹容易造成凝结水沾滤袋，使得煤气灰 板结滤袋。当滤袋破损后，净煤气含尘量增加，影响 煤气加压机正常运行。 （２）当氮气经过脉冲阀，瞬时间全量喷入，滤袋 截面和氮气喷吹口都相对较小，氮气以高速度喷人， 其喷吹口引射作用，将周边５ ６倍于氮气的净煤气 同时带人滤袋，加大了喷吹量。而煤气加压反吹当煤 气加压进入除尘器简体时截面大，压力迅速降低，吹 刷滤袋的力量降低，吹至滤袋的速度是持续平均的。 （３）外滤式系统滤袋的垂直作用力只有滤袋自 身的张力，滤袋靠过滤气流的作用力压贴在滤袋骨 架上，反吹时只需少许力，就能使滤袋产生瞬间变 形，将布袋上的积灰清除。而内滤式滤袋靠弹簧张紧 固定滤袋，作用力较大，反吹需要较大的反吹力。 （４）氮气脉冲反吹利用冶金企业副产品，氮气 系统压力稳定，通过压力调节，而不需要考虑反吹气 源加压设施，简化了设计，节约投资，并能提高滤袋 的使用寿命和系统的反吹效果。 （５）脉冲反吹控制技术已经成熟，易实现全自 动控制或微机控制，整个除尘系统不需要控制人员， 只需巡检人员即可，减少岗位定员，减少系统的运行 费用。 （６）反吹管上的电磁阀处于无尘环境中工作， 其工作寿命大大延长，可以降低系统的运行成本。 ６卸灰和输灰 高炉干法除尘器卸灰和输灰一般采用机械输灰 和气力输灰两种形式。 机械输灰方式由卸灰球阀、中间灰罐、叶轮给料 （１）按浓相输灰设计，输灰量大、耗气量小、输 送距离长、输灰管路不易磨损。 （２）利用减压阀组前净煤气压力作为输灰动 力，输灰尾气经大灰仓二次过滤后重返低压净煤气 管网回收，事故时采用氮气输送，节能环保。操作管 理方便，易损件少，维修及运行成本低。而机械输灰 设备数量多，输灰阻力大，经常出现顶翻盖板或超负 荷跳闸，维修及运行成本高。 （３）气力输送系统设备简单，卸灰和输灰过程 是全密闭，没有二次污染，改善了现场环境，同时降 低了设备的安装高度，减少了框架结构重量，节省投 资。机械式卸灰系统设备复杂，故障多，密封性能差， 容易造成二次污染，现场环境差。 ７结论 高炉煤气布袋除尘工艺设备组成简单、安装维 护方便、运行成本低，将成为冶金企业节能环保重要 措施，而外滤式布袋、氮气脉冲反吹、气力输灰系统 将成为高炉煤气除尘工艺低碳生产优化配置。氟美 斯布袋提高耐温能力同时，采用表面化学处理技术， 具有防水防静电等特性，因而更适应高炉煤气工况 变化。取消布袋除尘器前温控装置，可以保证布袋除 尘器正常运行，保证高炉正常生产。因此，新建、改建 的高炉煤气布袋除尘工艺优先采用外滤式小布袋、 氮气脉冲反吹、气力输灰优化配置。 【参考文献】 【１】金国淼．除尘设备设计【Ｍ】．上海：上海科学技术出版社，１９８５． 收稿日期：２０１０—１１—２３ 作者简介：石伟（１９６８一），男，毕业于武汉科技大学，大学本科学历， 高级工程师，全国注册公用设备动力工程师，现从事钢铁企业燃气系 统设计研究工作。