高爐煤氣干式除塵濾袋破損分析與改進措施

摘要：針對高爐煤氣干式除塵實際運行過程中濾袋頻繁破損問題，對除塵濾袋破損原因進行分析，并提出解決問題的改進措施，有效降底了除塵濾袋運行破損率，延長了除塵濾袋運行周期，取得了良好效果。

1 攀鋼高爐煤氣干式除塵現狀

攀鋼釩公司現有5座高爐，容積分別為1200m33座，1350m31座，2000m31 座，年產生鐵約600萬t。5座高爐均采用高爐煤氣干式布袋除塵技術，布袋除塵效率高達99%以上，除塵后煤氣物理顯熱較高，配合TRT機組可顯著提高余熱發(fā)電量。高爐煤氣布袋除塵發(fā)電工藝：高爐荒煤氣由重力除塵器（DC）進行粗除塵后，通過兩組列管式散熱器進行降溫控制（出口煤氣溫度小于200 ℃）；然后由布袋除塵筒體（BDC）進行進一步精除塵，精除塵后凈煤氣（含塵量小于3mg/m3）進入TRT透平機發(fā)電，或經凈煤氣減壓閥組減壓后進入后部高爐煤氣主管。

2 濾袋除塵原理

高爐煤氣干式除塵的核心是布袋濾料，其除塵原理是通過濾袋纖維截留、慣性碰撞和擴散效應，還有重力自然沉降及靜電引力的作用實現除塵。攀鋼釩布袋除塵系統(tǒng)采用高強度、耐腐蝕、耐高溫復合濾料，在機織濾布表面覆以微孔薄膜制成的覆膜濾布可實現表面過濾。其濾袋表面過濾機理為：基于粉塵層形成有利于過濾的理論，在普通濾料表面覆上一層有微孔的薄膜，薄膜孔徑很小，靠微孔篩分作用，能把絕大部分塵粒阻留在膜的表面，完成氣固分離的過程，使粉塵只停留于表面且容易脫落，提高濾料的剝離性。

為適應高爐爐頂煤氣溫度特點，1# 高爐、新3#高爐頂溫略偏低，干式除塵系統(tǒng)采用美塔斯覆膜機織布濾袋，持續(xù)最高耐熱溫度200 ℃；2#、3#、4# 高爐頂溫偏高且波動較大，干式除塵系統(tǒng)采用耐高溫玻纖覆膜機織布濾袋，持續(xù)最高耐熱溫度260 ℃。

3 濾袋運行技術參數

濾袋類型：高溫機織布覆膜濾袋；

濾袋規(guī)格：BDC-308(m)-12000-250-3-0.4；

使用介質：高爐煤氣；

入口荒煤氣粉塵含量：8～16g/m3；

出口凈煤氣含塵量：≤3mg/m3；

濾袋運行差壓：≤3kPa；

濾袋過濾風速：0.8～1.0m/min；

過濾效率：0.1um ～0.3um 時過濾效率≥99.99％，≥0.45um時過濾效率≥100％；

濾袋工作壓力：0.25MPa；

濾袋工作溫度：≤220 ℃〔瞬間（≤30 min）溫度≤250 ℃〕。

4 存在的主要問題

4.1 布袋運行磨損穿孔問題

在高爐煤氣干式除塵系統(tǒng)運行維護中發(fā)現，干式除塵濾袋頻繁發(fā)生磨損穿孔現象，其濾袋穿孔部位多出現在第一節(jié)防癟環(huán)下部位置，布袋破口為T字形或一字形，，破口大小約1～15mm。經分析因高爐冶煉過程中因爐況波動，出現煤氣含水量高或煤氣溫度異常偏低時，極易引起除塵系統(tǒng)濾袋內表面瓦斯灰結垢，形成體積較大的垢塊掛在布袋內壁上，引起入口煤氣氣流方向發(fā)生改變，引起布袋局部沖刷磨損；并且，在長時間布袋過濾和加壓反吹的過程中，垢塊會直接摩擦濾袋，導致濾袋局部強度減弱，濾袋發(fā)生穿孔破損現象，導致出口高爐煤氣含塵量超標。

4.2 布袋運行出現脫落問題

高爐煤氣干式除塵筒體布袋由濾袋、袋帽、壓簧、短環(huán)鏈、曲別鉤以及卡箍組成，其中從投運后布袋及其配件的檢查情況來看，曲別鉤的磨損嚴重，壓簧與布袋的垂直中心線在縱向上不一致影響布袋的正常運行。現高爐反吹風清灰模式為關閉過濾閥→打開反吹閥40s→關閉反吹閥延時10s→再次打開反吹閥，合計每個筒體反吹3次，在過濾—反吹過程中，濾袋因升壓的高爐煤氣氣流變化而形成濾袋的脹癟變化，濾袋的應力變化通過壓簧的彈性變化來吸收，經過布袋廠家對濾袋以及配件的檢測分析得出反吹壓力偏高，反吹時吊掛裝置振動較大，壓簧與曲別鉤進行摩擦造成曲別鉤磨損斷裂，引起濾袋掉落出現破損。

其次，因煉鐵廠高爐頂壓調節(jié)及頂壓信號時有異常出現，運行過程中出現頂壓檢測值突然大幅下降或檢測不到頂壓輸入信號，TRT 機組靜葉頂壓跟蹤調節(jié)失真，易引起干式除塵系統(tǒng)超壓保護裝置動作，干式除塵濾袋承受較大沖擊（濾袋差壓≥40kPa），導致濾袋下口松動脫落，濾袋撕裂、曲別勾彎曲磨損、鏈條斷裂等問題，嚴重影響干式除塵系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

5 改進實施

2017年，針對高爐煤氣除塵濾袋頻繁出現穿孔、脫落破損問題，引起高爐煤氣含塵量超標，項目組主要實施了以下改進措施:

5.1 優(yōu)化除塵濾袋反吹工藝

（1）利用高爐休風機會，對BDC反吹清灰程序進行優(yōu)化，反吹程序中增設“靜置時間”，和“間隔時間”，靜置時間范圍10～100s；間隔時間范圍30～100s，以適當減少筒體自動清灰時間，延長濾袋使用壽命。

（2）反吹清灰是采取風機升壓后離線清灰方式，利用閥門進行調節(jié)，逐室地產生反向氣流，因反向氣流和逆壓的作用，使濾袋變形收縮、振動而實現清灰。在確保BDC 差壓正常情況下，通過在線調整反吹風機入口蝶閥開度，使除塵系統(tǒng)布袋反吹清灰壓力由設計值10kPa 逐步降至8kPa，以降低濾袋反吹沖擊。

（3）與布袋生產廠家進行溝通，優(yōu)化布袋易損部位縫制工藝質量，降低布袋反吹破損率。并結合每周2 次BDC 筒體煤氣粉塵人工取樣檢測，有效監(jiān)控布袋改進后的除塵系統(tǒng)運行質量。

5.2 改進濾袋吊掛裝置

（1）在高爐煤氣除塵系統(tǒng)布袋吊掛裝置的壓簧與曲別鉤間安裝新的防扭轉限位卡，強制固定曲別鉤，避免發(fā)生扭轉摩擦。

（2）將布袋吊裝鏈條鉤環(huán)卡掛在掛鉤上，并將掛鉤與吊掛支架的角鋼焊成一體，避免布袋運行擺動時引起鏈條鉤環(huán)磨損斷裂。

（3）定期對筒體布袋進行檢查預緊，調整布袋壓簧拉力至設計值35 kg，防止吊掛裝置拉力不夠而出現布袋松弛，影響清灰效果。

5.3 優(yōu)化TRT 靜葉調節(jié)程序

針對高爐頂壓調節(jié)異常，除塵系統(tǒng)出現超壓放散，引起B(yǎng)DC差壓異常偏高問題，項目組對TRT靜葉程序進行了優(yōu)化。

增設透平入口壓力和BDC出口總管壓力（兩點）與TRT 靜葉聯鎖調節(jié)程序：當透平入口壓力和BDC出口總管壓力兩點同時高于設定值時，發(fā)出聲光報警，且靜葉調節(jié)退出自動模式，轉為手動模式，同時靜葉開度自動調整到給定值。5臺TRT機組具體設定值如表1。

6 實施效果

6.1 煤氣除塵系統(tǒng)運行效果

項目實施后，高爐煤氣干式除塵系統(tǒng)運行穩(wěn)定、環(huán)保，BDC 平均差壓降低了0.9 kPa，濾袋年破損率降低3.62%，高爐煤氣含塵量受控，透平機葉片無明顯磨損，系統(tǒng)故障率較低。

6.2 經濟效益計算

6.2.1 濾袋成本效益

濾袋單價:0.5 萬元/ 條濾袋破損更換降低費用＝（改進前濾袋破損量－改進后濾袋破損量）×濾袋單價＝39萬元

6.2.2TRT發(fā)電增效

2016噸鐵TRT 發(fā)電量38.68kW·h/t，2017年1~11月6噸鐵TRT發(fā)電量39.62kW·h/t。

本項目貢獻系數0.3，年鐵產量595萬t，電價0.342元/kW·h（不含稅）計算：

TRT 發(fā)電效益：（39.62-38.68）×595 ×0.3 ×0.342＝57.4萬元

因此，本項目年增加經濟效益96.4萬元。

7 結語

通過降低高爐干式除塵濾袋破損率率，不僅提升了高爐煤氣干式除塵系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和保產能力，降低了系統(tǒng)運行維護勞動強度，并且確保了高爐冶煉順行，減少了高爐荒煤氣放散，為改善生產環(huán)境做出了積極貢獻。