对高炉煤气干法除尘与湿法除尘的重新评价
刘全兴
（青岛钢铁集团公司）
摘 要： 随着钢铁工业的发展，新建中小高炉普遍采用高炉煤气干法除尘；有的大型高炉新建或扩建也有采用高炉煤气干法除尘的趋向。高炉煤气干法除尘确实回收煤气物理热、节水、节电的良好效果。但是，不容忽视的是高炉煤气干法除尘占地大、维护费用高、有效工作温度区间窄、净化煤气效果差、TRT风机叶片磨损、设备振动大，殃及所有用户等突出弊端。高炉的操作与管理难以满足煤气净化的工艺要求。也时常存在“侥幸”心理，加之操作人员技术水平不佳，时而出现大量烧毁布袋的事故。给设备造成重大损失，我们要认真应对与反思，重新审视高炉煤气干法除尘的工艺，真正做到合理选择技术路线，加强系统含尘量检测，强化操作温度控制，技术更换破损布袋和系统功能完善，保证煤气净化达标，设备长期稳定运行。 关键词：高炉煤气 干法除尘 湿法除尘
1. 前言
随着钢铁工业的发展，新建中小高炉普遍采用高炉煤气干法除尘；有的大型高炉新建或扩建也有采用高炉煤气干法除尘的趋向。已经采用全干法除尘的大中型高炉主要有: 莱钢两座 2218 m3、通钢 1086m3、韶关 2500 m3、柳钢 1080 m3、攀钢 1350 m3、鞍钢 2580 m3。与湿法除尘相比, 高炉煤气干法除尘不仅简化了工艺系统, 从根本上解决二次水污染及污泥的处理问题, 确实回收煤气物理热、节水、节电的良好效果。而且配合干式 TRT可合理利用煤气显热, 显著提高发电水平。国家也明令支持这一节能减排、绿色环保的技术路线。但是，不容忽视的是高炉煤气干法除尘占地大、维护费用高、有效工作温度区间窄、净化煤气效果差、TRT风机叶片磨损、设备振动大，殃及所有用户等突出弊端。高炉的操作与管理难以满足煤气净化的工艺要求。也时常存在“侥幸”心理，加之操作人员技术水平不佳，时而出现大量烧毁布袋的事故。在我国北方寒冷地区冬季生产布袋除尘和排灰系统温度过低，严重结露，较细的排灰管道堵塞，给设备造成重大损失，直接影响生产。我们要认真应对与反思，重新审视高炉煤气干法除尘的工艺，真正做到合理选择技术路线，加强系统含尘量检测，强化操作温度控制，技术更换破损布袋和系统功能完善，保证煤气净化达标，设备长期稳定运行。
2. 高炉煤气干法除尘与湿法除尘工艺比较
从高炉炉顶排出的煤气含尘量在10～40g/Nm3，如果不进行除尘和清洗，这种煤气是没有使用价值的，因为大量含尘的煤气在燃烧时，会将化工焦炉燃烧室格子砖，高炉热风炉蓄热室格子砖及轧钢厂加热炉烧咀，烧结机点火器堵塞，同时在长途输送途中，也会造成管道堵塞，冲刷、腐蚀管壁，使得整个系统维护量加大，甚至影响生产。
从高炉煤气的除尘、清洗发展来看，其工艺流程随着科学技术进步，设备改造也在不断发展。目前新建中下高炉基本上采用干法除尘工艺。而大型高炉煤气清洗工艺基本上有两种：即高炉煤气干法除尘与湿法除尘。或两种工艺兼而有之。而湿法除尘又有塔文工艺、双文工艺和比绍夫等工艺方法。随着喷嘴的设计优化和喷雾技术进步，比绍夫工艺流程在节水节电，减少设备维护费用，减轻工人劳动强度，确保高炉煤气净化效果，即10mg/Nm3以下的含尘量等方面确有突出表现。 2. 1 高炉煤气的净化的目的
高炉煤气是炼铁生产的副产品，使用冷料时，出炉的煤气温度为120~280℃，煤气含尘量20~30 g/m3。作为气体燃料要求高炉煤气的含尘量必须达到10 mg/m3以下，因此，必须除尘净化。除尘净化分为湿法和干法两种工艺流程。
无论高炉煤气干法除尘还是湿法除尘工艺，煤气除尘净化的目的只有一个要求高炉煤气的含尘量必须达到10 mg/m3以下。 2.2 湿法除尘与干法除尘的各自的优缺点
2. 2.1 传统的湿法除尘工艺高炉荒煤气经重力除尘器粗除尘后，进入湿式精细除尘，依靠喷淋大量的水，最终获得含尘量为10 mg/m3以下的净煤气。湿式精细除尘装置又分为塔文系统和双文系统。双文系统就是用溢流文氏管取代了洗涤塔的湿法除尘净化系统。塔文系统和双文系统除尘效率是相同的，都能达到标准要求。双文系统与塔文系统相比，双文系统具有操作维护简便，占地少、耗水省、节约投资等优点。
湿法除尘净化工艺的特点：除尘效果好，净煤气的含尘量低，可达到10mg/m3。整个除尘净化系统设备简单、工艺成熟，易于维护和修理。耗水量大(5.0~5.5t/km3，煤气清洗后温度降低到42~45℃，煤气压力损失25kPa，煤气机械水含量大，约20~30 g/m3。
2. 2.2 干法除尘技术优缺点
与传统湿法除尘比较, 高炉煤气全干法除尘技术主要优点：煤气温度不降低，可充分利用煤气显热: 净煤气温度比湿法提高约100 ℃; 动力消耗少,节电效果明显。采用干法除尘后，没有冷却水，也就不需要污水处理系统，可降低电耗; 不耗水,少污染: 吨铁节水 0.7~0.8 m3; 环保，由于不需要污水处理系统，可减少污染。 干式 TRT可多发电 30%以上； 降低焦比，由于干法除尘后的煤气温度较高，供给热风炉后，风温提高50℃以上，可降低焦比。
缺点： ①高炉用冶金焦炭质量“恶化”，外购焦炭水分高，高炉已经全部采用冷料，普遍出现“炉喉冷”现象。顶温低，煤气蒸汽大，满足不了除尘布袋的工况要求。由于种种原因，外购焦炭几乎买不到低水分的焦炭，因此，“炉喉冷”在国内大多数高炉普遍存在。 ②布袋工作煤气温度工作区间小，长期生产难以稳定。布袋有一定的温度适应性，过高布袋会受到损伤甚至烧坏。现在用玻璃纤维布袋，能耐温300℃。煤气温度过低也不利，会使煤气结露影响布袋工作。高炉荒煤气温度工作区间一般在100-260℃之间，布袋工作才是正常的，除尘效果才有保障。然而，在高炉生产的实际情况下，这一温度区间是很难做到的。例如，开炉初期，炉况失常，管道行程、大崩料等特殊炉况时，炉顶温度极易超限，其后果可以想象。要求进入布袋前的温度控制在100~260℃的范围内。但高炉出炉的煤气温度是变化的。大型高炉用往重力除尘器中喷超细水雾，来控制温度上限。实践证明这种方法不好，引起重力除尘器器壁粘灰，放灰困难。现已改为在重力除尘器后用排管外喷水降温，效果不错。用在煤气管道设置烧嘴，来控制煤气温度下限。中、小高炉因场地所限和其他条件，一般不设置升温和降温措施，当煤气温度超过300℃及低于80℃时，就切断进入布袋的煤气，进行短时的放散。当温度正常后，布袋除法器恢复工作，这是一种野蛮操作，不应提倡。
③ 投资不省，占地不少。采用大量箱体，减少占地面积大，配套阀门、仪表电器等设备的一次投资及维护成本高，维护频繁是不争的事实。据调查，四座500m3高炉的厂，仅布袋维护费用每年不下300-400万元。
④ 工人劳动强度大。布袋箱体结构庞大、复杂，更换布袋工作量大。更换布袋环境差,危险性大;要求自动化程度高。
⑤ 脏煤气对所有用户危害极大，不可逆，恢复费用惊人。布袋一旦损坏，更换不及时，除尘效果不佳，殃及所有煤气用户。
⑥ 含尘高的煤气磨损煤气设施，损坏煤气发电的转子。 ⑦消耗氮气;降低煤气热值。消耗大量蒸汽和电能。
⑧维护费用高。受高炉炉顶温度波动影响，布袋工作要求难度大，很容易损坏布袋。脉冲阀损耗大;冷却器不好用。由于大型高炉煤气发生量多，势必要成倍增加箱体数量，而每个箱体上均有阀门、补偿器、一次仪表等，这使得整个干法除尘器的故障点大量增多，同时占地面积也大大增加。为解决大高炉干法除尘器箱体数量多、可靠性低的缺点，许多相关企业在干法除尘工艺、设备、关键配套件、输灰系统等方面做了系统深入的研究。
⑨糊布袋后,布袋变性,易撕裂，难以发现,造成煤气泄漏;储灰,输灰系统机械故障多;易磨损,环境恶劣，环保压力大。
⑩冬季粘结,冻堵严重;煤气饱和水高,影响用户。
最近几年干法布袋除尘发展很快，1000m3级及其以下高炉几乎全用布袋除尘结合球式热风炉。取得了明显的效果。太钢3号高炉(1200 m3，攀钢4号高炉(1350 m3，包钢4号高炉(2200 m3，鞍钢新4号高炉(2580 m3、新5号高炉(2580 m3也都采用干法除尘。使用过程中也出现过结露、堵灰等现象，一度影响生产。甚至有些厂采用干法与湿法并用的局面，投资更为加大。如宝钢,太钢等。
3 高炉煤气的净化与利用的工艺评价 3.1 干法布袋除尘
该系统值得肯定的是余压发电的能力提升 ,水资源节约 ,煤气含尘量降低 ,与湿法除尘相比煤气温度可大幅度提高等。中小高炉上干法布袋除尘器的成功使用，为大型高炉上采用干法布袋除尘器奠定了基础。同时，大型高炉设备完善，炉料条件比较好且稳定，冶炼操作过程平稳，煤气温度、压力、含湿量等波动较小，煤气含灰量也比小型高炉低，理论上比中小高炉更具备采用干法布袋除尘的条件。干法布袋除尘系统如图1所示。
但是，由于大型高炉煤气发生量多，势必要成倍增加箱体数量，而每个箱体上均有阀门、补偿器、一次仪表等，这使得整个干法除尘器的故障点大量增多，同时占地面积也大大增加。为解决大高炉干法除尘器箱体数量多、可靠性低的缺点，许多相关企业在干法除尘工艺、设备、关键配套件、输灰系统等方面做了系统深入的研究。