畢業(yè)設(shè)計(jì)—高爐煤氣除塵凈化

1、<p><b>　　第一章 概論5</b></p><p>　　1.1 問題的提出5</p><p>　　1.2 課題來源、背景及研究對象6</p><p>　　1.2.1 課題來源6</p><p>　　1.2.2 xx6#高爐煤氣凈化和應(yīng)用現(xiàn)狀6</p><p>　　1.2

2、.3 研究對象6</p><p>　　1.3 項(xiàng)目意義7</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)依據(jù)7</p><p>　　2.1煤氣除塵技術(shù)7</p><p>　　2.1.1 高爐煤氣粗除塵8</p><p>　　2.1.2 高爐煤氣精除塵8</p><p>　　2.1.2.1 高爐煤氣

3、濕法除塵8</p><p>　　2.1.2.2 高爐煤氣干法除塵9</p><p>　　2.2 干法布袋除塵技術(shù)12</p><p>　　2.2.1 干法布袋除塵技術(shù)進(jìn)展12</p><p>　　2.2.1.1國外運(yùn)用進(jìn)展12</p><p>　　2.2.1.2 國內(nèi)運(yùn)用進(jìn)展12</p>&l

4、t;p>　　2.2.2 大型干法高爐煤氣除塵技術(shù)總結(jié)13</p><p>　　2.2.2.1 工藝路線14</p><p>　　2.2.2.2 控溫方式15</p><p>　　2.3 各種除塵器簡介16</p><p>　　2.3.1 重力除塵器16</p><p>　　2.3.1.1 簡介16&l

5、t;/p><p>　　2.3.2 旋風(fēng)除塵器17</p><p>　　2.3.2.1 簡介17</p><p>　　2.3.2.4 旋風(fēng)除塵器性能20</p><p>　　2.3.3 布袋除塵器22</p><p>　　2.3.3.1 概述22</p><p>　　2.3.3.2 除塵機(jī)理

6、22</p><p>　　2.3.3.3 布袋除塵器的分類23</p><p>　　2.3.3.4 布袋除塵器的結(jié)構(gòu)形式23</p><p>　　2.3.3.5 布袋除塵器的性能24</p><p>　　2.3.3.6 布袋除塵器的設(shè)計(jì)及選型25</p><p>　　2.3.3.7 設(shè)計(jì)過程中采取的對策[17

7、]25</p><p>　　2.4 高爐煤氣脫硫處理26</p><p>　　2.4.1 概述26</p><p>　　2.4.2 濕法脫硫技術(shù)26</p><p>　　2.4.2.1 化學(xué)吸收法：26</p><p>　　2.4.2.2 物理吸收法27</p><p>　　2.4.

8、2.3 物理化學(xué)吸收法28</p><p>　　2.4.2.4 濕式氧化法28</p><p>　　2.4.3 干法脫硫28</p><p>　　2.4.3.1 膜分離法28</p><p>　　2.4.3.2 分子篩法29</p><p>　　2.4.2.3 其他方法29</p><p

9、>　　2.4.4 微生物法29</p><p>　　2.4.5 臭氧氧化法30</p><p>　　2.4.6 電化學(xué)法30</p><p>　　第三章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算與選型30</p><p>　　3.1重力除塵器設(shè)計(jì)31</p><p>　　3.1.1重力除塵器及粗煤氣管道31</p>

10、<p>　　3.1.1.1粗煤氣管道及重力除塵器結(jié)構(gòu)與布置31</p><p>　　3.1.1.2 粗煤氣管道的布置及主要尺寸的確定31</p><p>　　3.1.1.3重力除塵器的布置及主要尺寸的確定32</p><p>　　3.1.2 粗煤氣管道及除塵器設(shè)計(jì)計(jì)算32</p><p>　　3.1.2.1粗煤氣管道設(shè)計(jì)計(jì)

11、算[15]33</p><p>　　3.1.2.2重力除塵器尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算36</p><p>　　3.1.3重力除塵器及粗煤氣管道結(jié)構(gòu)與內(nèi)襯40</p><p>　　3.2旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)40</p><p>　　3.2.1 旋風(fēng)除塵器的選擇41</p><p>　　3.2.2 技術(shù)計(jì)算42</p>

12、;<p>　　3.2.2.1 除塵器處理風(fēng)量（工況）計(jì)算42</p><p>　　3.2.2.2 除塵器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算42</p><p>　　3.2.2.3 除塵器壓降計(jì)算44</p><p>　　3.3 布袋除塵器45</p><p>　　3.3.1 除塵技術(shù)參數(shù)45</p><p>　　3.

13、3.2 確定布袋除塵器形式46</p><p>　　3.3.3 除塵工藝計(jì)算47</p><p>　　3.3.3.1 除塵器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算47</p><p>　　3.3.3.2 除塵器平面布置48</p><p>　　3.3.4 反吹清灰工藝設(shè)計(jì)50</p><p>　　3.3.4.1 清灰方式的選擇50&

14、lt;/p><p>　　3.3.4.2 壓力損失51</p><p>　　3.3.4.3 噴吹氣體及參數(shù)的選擇51</p><p>　　3.3.5除塵效率計(jì)算52</p><p>　　3.3.6 附屬設(shè)備：儲(chǔ)氣罐設(shè)計(jì)53</p><p>　　3.3.6.1設(shè)計(jì)參數(shù)53</p><p>　　

15、3.3.6.2 容器形式的選擇54</p><p>　　3.3.6.3 主體幾何尺寸的確定54</p><p>　　3.3.6.4 水壓試驗(yàn)與強(qiáng)度校核57</p><p>　　3.3.6.5 支座選型57</p><p>　　3.3.6.6儲(chǔ)罐尺寸參數(shù)匯總58</p><p>　　3.3.7 除塵自動(dòng)控制系統(tǒng)

16、設(shè)計(jì)59</p><p>　　3.3.7.1 煤氣溫度控制系統(tǒng)59</p><p>　　3.3.7.2 壓差電控儀59</p><p>　　3.3.7.3 脈沖控制儀60</p><p>　　3.3.7.4 灰位自動(dòng)控制系統(tǒng)61</p><p>　　3.3.7.5 箱體自動(dòng)檢漏系統(tǒng)61</p>

17、<p>　　3.4 高爐煤氣脫硫設(shè)計(jì)62</p><p>　　第四章 煤氣除塵凈化經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析62</p><p>　　4.1 能源評價(jià)及節(jié)能措施62</p><p>　　4.1.1 能源及能源評價(jià)62</p><p>　　4.1.2 工序能耗評價(jià)62</p><p>　　4.1.3 節(jié)能措施6

18、3</p><p>　　4.2 應(yīng)用效果63</p><p>　　4.2.1 節(jié)能環(huán)保效果好63</p><p>　　4.2.2 凈煤氣質(zhì)量好63</p><p>　　4.3 效果分析64</p><p>　　4.3.1 經(jīng)濟(jì)效益64</p><p>　　4.3.2 環(huán)境效益65&l

19、t;/p><p>　　第五章 結(jié)論與展望65</p><p>　　第六章 感想與體會(huì)66</p><p><b>　　致謝68</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：68</b></p><p><b>　　第一章 概論</b></p&

20、gt;<p><b>　　1.1 問題的提出</b></p><p>　　能源一般分為兩大類：即一次能源和二次能源。其中，一次能源主要有煤、石油、天然氣和水能等；二次能源多為由一次能源轉(zhuǎn)化而來，主要有電能、焦炭、煤氣和蒸汽等。能源是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、提高人民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。能源問題在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國面臨著能源供應(yīng)緊張的

21、局面。如何解決好能源問題呢？我國對能源工作的基本方針：一是開發(fā)和節(jié)約并重，二是技術(shù)改造和結(jié)構(gòu)改革要以節(jié)能為重點(diǎn)。</p><p>　　近年來，由于冶金行業(yè)產(chǎn)量大幅增長，這使得能源需求不斷增加，然問題在于一次能源是有限的。為此尋求可用的二次能源成為解決能源問題關(guān)鍵。</p><p>　　我國鋼鐵工業(yè)的能源構(gòu)成情況大致如下：煤72.2%、電20.25%、重油6.4%、天然氣1.15%[1]。在

22、以煤為主的能源結(jié)構(gòu)中，毫無疑問，副產(chǎn)煤氣則是解決能源問題的關(guān)鍵。為此，如何充分回收與利用副產(chǎn)煤氣，在鋼鐵企業(yè)能耗平衡中占有重要的地位。</p><p>　　高爐煤氣是鋼鐵企業(yè)重要的二次能源,本課題主要研究高爐煤氣的凈化與應(yīng)用。</p><p>　　1.2 課題來源、背景及研究對象</p><p>　　1.2.1 課題來源</p><p>　　

23、“高爐煤氣凈化及凈化后的高爐煤氣合成氨”的研究應(yīng)用</p><p>　　1.2.2 xx6#高爐煤氣凈化和應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　目前，xx6#高爐煤氣主要采用濕法除塵技術(shù)對噶路煤氣進(jìn)行凈化，凈化后的高爐煤氣用作熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料使用。</p><p>　　存在的問題主要有以下兩方面：</p><p>　?、倮脻穹ǔ龎m

24、技術(shù)處理高爐煤氣，其出口溫度較低，且含濕量較大，作為燃料燃燒存在一定熱量的浪費(fèi)；</p><p>　?、诓捎脻穹ǔ龎m耗水量較大，且污水需進(jìn)行凈化處理。</p><p>　?、鄹郀t煤氣中的有效燃燒氣分含量較低（CO、CH4、H2），一般僅占30%左右，熱值為3200～4000KJ/Nm3，作為燃料使用熱值低。</p><p>　　1.2.3 研究對象</p>

25、;<p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以高爐煤氣為載體，選擇合適的除塵工藝，最大限度的凈化高爐煤氣，科學(xué)控制高爐煤氣的含塵量，使下游用戶安全使用，并降低對環(huán)境的污染。</p><p><b>　　1.3 項(xiàng)目意義</b></p><p>　　高爐煤氣雖然CO含量低（24%～28%），但是產(chǎn)生量很大，其潛含有巨大的能源資源，每噸焦炭產(chǎn)高爐煤氣3500～3600m3，換

26、算為CO量為840～1008m3。然而，高爐荒煤氣中高粉塵含量和含水率，這直接影響了高爐煤氣的利用。若直接向環(huán)境排放,將會(huì)造成區(qū)域生態(tài)環(huán)境的破壞；但若將高爐煤氣除塵后循環(huán)利用,既能降低鋼鐵生產(chǎn)的能耗，也是鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要途徑。為此，研究高爐煤氣的除塵技術(shù)及在實(shí)際中的應(yīng)用，以最大限度的保住高爐煤氣中的顯熱，減少含塵量及含水率，充分利用高溫煤氣能源，減少環(huán)境污染，對鋼鐵工業(yè)的良性循環(huán)發(fā)展、以及解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的矛盾具有非常現(xiàn)

27、實(shí)的意義。</p><p>　　焦?fàn)t煤氣合成氨研究的成功實(shí)踐為高爐煤氣的利用提供了指導(dǎo)[2]。為此，凈化后的高爐煤氣一方面可以作為鋼鐵系統(tǒng)中的燃料使用，另一方面可以作為合成氨的原料氣。</p><p>　　目前，合成氨的原料氣的主要源于焦炭[3]、煤、重油、天然氣等通過氣化爐制取滿足氨合成氣要求的水煤氣。為此，利用高爐煤氣制合成氣，替代了焦炭、煤、天然氣和重油等主要耗能原料，項(xiàng)目的實(shí)施對節(jié)

28、能減排具有很大的意義。</p><p><b>　　第二章 設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p><b>　　2.1煤氣除塵技術(shù)</b></p><p>　　高爐煤氣除塵一般分為兩步除塵，即粗除塵和精除塵。</p><p>　　高爐煤氣精除塵：即對預(yù)除塵后的煤氣進(jìn)一步除塵，以達(dá)到更低的濃度，常見的精除塵

29、技術(shù)有干法除塵和濕法除塵，一般除塵效率可達(dá)90%以上。</p><p>　　2.1.1 高爐煤氣粗除塵</p><p>　　高爐煤氣粗除塵一般采用慣性除塵的方法，即利用塵粒的慣性力（重力或者離心力）將固體顆粒從氣體中分離出來，除塵效率為45%～85%，出口煤氣含量為2.5～12.0%g/m3[4]。常用的粗除塵設(shè)備有重力除塵器和旋風(fēng)除塵器。</p><p>　　2.

30、1.2 高爐煤氣精除塵</p><p>　　高爐煤氣精除塵：即對預(yù)除塵后的煤氣進(jìn)一步除塵，以達(dá)到更低的濃度，常見的精除塵技術(shù)有干法除塵和濕法除塵，一般除塵效率可達(dá)95%以上。</p><p>　　2.1.2.1 高爐煤氣濕法除塵</p><p>　　高爐煤氣除塵凈化的傳統(tǒng)工藝為濕法除塵，如圖2.1所示。高爐煤氣的濕法除塵是水洗煤氣，要耗用大量的水資源。煤氣洗滌水中含

31、懸浮物達(dá)1000～4000mg/L和大量的酚、氰化物及其他有機(jī)物，處理這些有毒物要用化學(xué)藥物或引入水渣池。用化學(xué)藥物處理的系統(tǒng)龐大，處理難度大；用沖渣水稀釋后進(jìn)行閉路循環(huán)，沖渣過程中氰化物會(huì)隨蒸汽擴(kuò)散到大氣中而污染大氣。此外濕法除塵將2500C左右的煤氣降到500C以下，損失能量達(dá)30%以上，且煤氣含水含塵較高(10mg/m3左右)，煤氣品質(zhì)下降，使煤氣的物理有效能(溫度和壓力)下降；同時(shí)產(chǎn)生的大量污泥難以清理和利用。</p>

32、;<p>　　圖2.1 高爐煤氣濕法除塵工藝</p><p>　　2.1.2.2 高爐煤氣干法除塵</p><p>　　高爐煤氣的干法除塵幾乎不用水，不會(huì)帶來水污染和污泥的處理，干的粉塵可直接返回?zé)Y(jié)作為原料使用，除塵過程中煤氣的壓力損失小，配TRT煤氣壓差發(fā)電，發(fā)電量可達(dá)50kw.h/噸鐵[1]。煤氣溫度高，比濕法高1000C以上，經(jīng)干法除塵后的煤氣熱值高、水分低、煤氣的理

33、論燃燒溫度高，用于熱風(fēng)爐可以提高熱風(fēng)溫度高400C～900C，相應(yīng)降低焦比8Kg/t～16Kg/t[5]。除塵效果好，對環(huán)境友好，且煤氣的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大。干法除塵工藝如表2.2所示。</p><p>　　圖2.2 干法除塵技術(shù)工藝</p><p>　　2.1.2.3 高爐煤氣精除塵工藝比選[1,6]</p><p>　?、偻顿Y方面：干法投資較濕法投資低，其投資僅為濕法

34、投資的50～70%，投資省，建設(shè)速度快；</p><p>　　②占地面積方面：干法除塵省去了濕法除塵的洗滌塔和沉淀池等的投資和所占空間，占地少、一般不到濕法的50%，節(jié)省征地費(fèi)用；</p><p>　?、酃?jié)水方面：濕法除塵耗新水0.2m3/Fe，干法除塵工藝技術(shù)不用水洗和冷卻，只在輸灰的加濕過程中用很少的水；</p><p>　?、芄?jié)電方面：濕法除塵用電主要為連續(xù)運(yùn)

35、轉(zhuǎn)的各種循環(huán)水泵、冷卻水泵和一些輔助設(shè)備，水泵的功率較大，其耗電為6.2lKwh/t Fe,干法除塵主要是一些間斷運(yùn)行的輸灰設(shè)備,耗電少,只有0.3Kwh/t Fe,較濕法節(jié)電90%以上；</p><p>　?、輪T工人數(shù)方面：干法除塵工藝較濕法工藝所需工作人員少，一般人員減少為濕法的50%；</p><p>　?、薰?jié)能方面：由于干法除塵后的凈煤氣溫度較濕法工藝高出約1000C。例如：用于加

36、熱爐可能省煤氣量，用于熱風(fēng)爐至少可使熱風(fēng)濕度提高50～700C,節(jié)焦8kg/t Fe,還可使高爐增產(chǎn)，用于TRT發(fā)電可提高發(fā)電30%以上；</p><p>　?、吒郀t煤氣質(zhì)量高，較濕法除塵工藝而言，干法除塵凈化后的氣體含塵量低，含水少，不易堵塞和腐蝕用戶設(shè)備；</p><p>　　綜上所述：由于干法除塵工藝沒有諸如洗滌塔、沉淀池等設(shè)施，既杜絕了大量污水、污泥的產(chǎn)生，也減少了建設(shè)的占地面積和

37、建設(shè)費(fèi)用，且除塵灰可直接用于燒結(jié)工段循環(huán)使用，環(huán)保經(jīng)濟(jì)效果明顯；同時(shí)，干法除塵工藝對高爐的適應(yīng)性強(qiáng)，煤氣回收率高，煤氣質(zhì)量高。相反，濕法高爐煤氣凈化系統(tǒng)具有能耗高、凈煤氣含水量高(煤氣熱效率低)、高爐煤氣余壓發(fā)電設(shè)施出力低等缺點(diǎn)。為此，本次設(shè)計(jì)采用干法除塵工藝凈化高爐煤氣。</p><p>　　對于干法除塵工藝，目前使用的方法主要為靜電除塵和布袋除塵。由于此次設(shè)計(jì)主要對高爐煤氣進(jìn)行除塵凈化，而從高爐粉煤灰成分可知

38、，其中的Al203和SiO2含量較多[7]，為此煤氣的比電阻較大，若采用靜電除塵工藝，其除塵效果不會(huì)達(dá)到理論除塵效率。除此之外，靜電除塵較布袋除塵工藝一次性投資大，維護(hù)管理技術(shù)要求高，運(yùn)行費(fèi)用高[1]。</p><p>　　目前國內(nèi)的高壓靜電除塵工藝進(jìn)有兩套，其中武鋼于1987年從日本引進(jìn)一套應(yīng)用于3200m3高爐；1998 年邯鋼在1260m3高爐上也應(yīng)用了靜電除塵工藝。兩套系統(tǒng)都備用了一套濕法除塵工藝，其靜電

39、除塵作業(yè)率都小于70%[8]。</p><p>　　綜上所述，在同時(shí)考慮投資成本、除塵效率、環(huán)境保護(hù)以及能源利用的多重效應(yīng)下，布袋除塵技術(shù)成為我國大中型高爐煤氣除塵技術(shù)主流趨勢。此次的設(shè)計(jì)業(yè)圍繞布袋除塵技術(shù)展開設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.2 干法布袋除塵技術(shù)</p><p>　　2.2.1 干法布袋除塵技術(shù)進(jìn)展</p><p>　　2.2

40、.1.1國外運(yùn)用進(jìn)展</p><p>　　布袋除塵器屬于過濾式除塵器的一種，早在早在18世紀(jì)80年代德國就開始商業(yè)化生產(chǎn)[9]。</p><p>　　20世紀(jì)70年代以后，美、日、澳及歐州等國家，結(jié)合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，相繼開發(fā)了大型袋式除塵器并應(yīng)用于燃煤電站、干法水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾和電爐除塵[10]。上個(gè)世紀(jì)的50年代，美國采用石棉和玻璃纖維濾袋過濾高爐煤氣，高爐容積為1100m3，處理煤氣量1

41、65000m3/h，工作溫度達(dá)到3500C；50年代到70年代，西德德馬克公司在常壓高爐上大量使用了袋式除塵器；1981年，日本在德國幫助下，成功地把該技術(shù)應(yīng)用到小倉鐵廠1850m3高爐，從而使該技術(shù)得到飛躍發(fā)展并推廣到4000m3高爐，濾料為耐熱尼龍或玻璃纖維[1]。1954年的逆噴型吹氣環(huán)清灰技術(shù)和1957年的脈沖袋式除塵器技術(shù)使得袋式除塵器實(shí)現(xiàn)了除塵、清灰連續(xù)操作。特別是脈沖袋式除塵器技術(shù)，它的應(yīng)用不但使操作和清灰連續(xù)，濾袋壓力損

42、失更趨于穩(wěn)定，處理氣量進(jìn)一步增大，且內(nèi)部無運(yùn)動(dòng)部件，濾布壽命更長、結(jié)構(gòu)簡單[11]。</p><p>　　2.2.1.2 國內(nèi)運(yùn)用進(jìn)展</p><p>　　布袋除塵在我國應(yīng)用的比較普遍，尤其是中小高爐，其效果較好，運(yùn)行成本低。目前，國內(nèi)350m3級以下高爐煤氣除塵90%以上是采用布袋除塵技術(shù)[4]。</p><p>　　布袋除塵工藝主要有反吹風(fēng)布袋除塵和脈沖布袋除塵

43、兩種。</p><p>　　我國太鋼、攀鋼等企業(yè)引進(jìn)的除塵工藝都是反吹風(fēng)布袋除塵[8]。反吹風(fēng)布袋除塵工藝是利用反吹風(fēng)機(jī)定期將濾袋積灰吹掉，恢復(fù)其過濾性能。低壓脈沖布袋除塵工藝的含塵煤氣自濾袋外表面向內(nèi)過濾，干灰積于濾袋外表面，反吹氣體在極短時(shí)間內(nèi)向?yàn)V袋內(nèi)噴射，使濾袋迅速膨脹、抖動(dòng)而清灰。</p><p>　　脈沖除塵和反吹風(fēng)布袋除塵反吹方式不同, 但脈沖除塵在煤氣凈化上具有顯著技術(shù)優(yōu)勢,

44、 如設(shè)備簡單、反吹力度大、能耗低、操作靈活、濾袋排列緊密, 安裝方式合理、安全性好等。</p><p>　　低壓脈沖除塵工藝從90年代實(shí)驗(yàn)成功后,得到快速推廣，它的成功使高爐煤氣干法除塵技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍[12]。此后, 國內(nèi)中小型高爐基本采用低壓脈沖布袋除塵工藝來凈化回收煤氣。</p><p>　　1984年，我國太鋼1200m3高爐從日本引進(jìn)該技術(shù)后，國內(nèi)有關(guān)專家在太鋼考察、消化該技術(shù)

45、，使我國大中型高爐袋式除塵器得到了較大發(fā)展[1]。</p><p>　　2002年，萊鋼、韶鋼等企業(yè)將全干式煤氣布袋除塵技術(shù)推廣應(yīng)用到750m3級高爐獲得成功；2004年，三鋼、首秦、萊鋼、長鋼等企業(yè)先后將其推廣到1000m3 級高爐；2005～2006 年，韶鋼、包鋼、遷鋼等企業(yè)又先后將其推廣到2000m3級高爐；2007年9月8日唐鋼3200m3高爐的投產(chǎn)，使干法除塵應(yīng)用的高爐容積提高到了3000m3[12]

46、。</p><p>　　初步統(tǒng)計(jì)目前我國1000m3以上的高爐采用干法布袋除塵技術(shù)的有近40座,包括太鋼、攀鋼、首鋼、萊鋼、韶鋼、三鋼、首秦、柳鋼、包鋼、唐鋼、濟(jì)鋼、鞍鋼、遷鋼、通鋼、承鋼、寶鋼不銹、長鋼、濰鋼等企業(yè)，其中已實(shí)現(xiàn)全部高爐都采用煤氣全干法除塵的企業(yè)有首秦、包鋼、萊鋼、韶鋼、承鋼等。隨著一批即將采用全干法高爐煤氣除塵技術(shù)的大型高爐的建設(shè)與大修改造,我國干法除塵在4000m3級以上大型高爐應(yīng)用的數(shù)量將進(jìn)

47、一步增加。</p><p>　　2.2.2 大型干法高爐煤氣除塵技術(shù)總結(jié)</p><p>　　干法除塵不斷在大型高爐上成功應(yīng)用，但其理論、技術(shù)及裝備還需要進(jìn)一步研究與完善，如工藝路線選擇、過濾風(fēng)速確定、箱體直徑與數(shù)量選擇、濾袋的規(guī)格尺寸與材質(zhì)選擇、煤氣灰排放運(yùn)輸方式的確定等。目前各企業(yè)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的情況并不相同，因此有必要對一些技術(shù)成熟的項(xiàng)目近早制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。下面對干法除塵的工藝路線、控溫

48、方式、布袋除塵灰的輸送進(jìn)行簡要總結(jié)。</p><p>　　2.2.2.1 工藝路線</p><p>　　根據(jù)煤氣粗除塵器的設(shè)置與否，目前，我國的干法除塵技術(shù)工藝路線主要有四種[12]。</p><p>　?、俑郀t→重力除塵器→旋風(fēng)除塵器→布袋除塵器工藝路線：</p><p>　　高爐煤氣經(jīng)重力除塵器后經(jīng)過旋風(fēng)除塵器，然后進(jìn)入布袋除塵器，形成了

49、重力除塵一級預(yù)除塵、旋風(fēng)式除塵器二級預(yù)除塵除塵、布袋除塵器三級精除塵的三級除塵模式。這種工藝路線減輕了布袋除塵的過濾負(fù)荷，延長布袋使用壽命，保證了煤氣凈化的質(zhì)量。目前采用這種工藝路線有包鋼的6座高爐及首秦1號高爐等。</p><p>　?、诟郀t→重力除塵器→布袋除塵器工藝路線：</p><p>　　高爐煤氣經(jīng)過重力除塵器除塵后的含塵氣體如果濃度達(dá)到10mg/m3以下，即可直接采用布袋除塵器

50、進(jìn)行精除塵。目前濟(jì)鋼3#1750m3高爐、長鋼8#1080m3高爐、三鋼4#1050m3高爐，以及韶鋼、萊鋼等企業(yè)均采用這種工藝路線。</p><p>　?、鄹郀t→旋風(fēng)除塵器→布袋除塵器工藝路線：</p><p>　　由于旋風(fēng)除塵器的除塵效率比重力除塵器的高，采用旋風(fēng)除塵器可使半凈煤氣的含塵濃度相對于重力除塵器的低，有利于降低布袋除塵器的負(fù)荷。目前，鞍鋼4#2850m3高爐以及首鋼京唐鋼鐵

51、公司5500m3均采用這條工藝路線。</p><p>　?、芨郀t→布袋除塵器工藝路線：</p><p>　　取消了煙氣預(yù)除塵工藝，進(jìn)布袋除塵器的煤氣中的大顆粒瓦斯灰附著于布袋上，增強(qiáng)了布袋的透氣性，降低了布袋除塵器承受的壓力，在一定程度上延長了布袋除塵器的使用壽命。這種工藝路線創(chuàng)造性的取消了傳統(tǒng)的煙氣預(yù)除塵工序，直接采用布袋除塵器對高爐煤氣進(jìn)行一步除塵工作。目前采用這種工藝路線的有承鋼鋼鐵

52、公司的六座高爐上，其中包括4座小高爐、1座1260m3高爐以及1座2500m3高爐[13]。</p><p>　　工藝路線的選擇：綜上上述四種工藝路線，并結(jié)合xx高爐煤氣的實(shí)際現(xiàn)狀，即xx高爐產(chǎn)生的煤氣含塵量較高，且大粒徑顆粒含量較多，故采用高爐→重力除塵器→旋風(fēng)除塵器→布袋除塵器工藝路線。</p><p>　　2.2.2.2 控溫方式</p><p>　　由于濾袋

53、合理的工作溫度都有一定范圍，煤氣溫度過高會(huì)損傷濾袋，煤氣溫度過低則可能結(jié)露，影響除塵器正常工作，因此控制進(jìn)入布袋除塵箱體的煤氣溫度對保證布袋除塵系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行極為重要。針對煤氣溫度過高或過低的情況，目前主要采用半凈煤氣點(diǎn)火放散或控溫兩種方式，控溫包括升溫和降溫。對于低溫煤氣，主要是利用熱風(fēng)爐高溫?zé)煔馔ㄟ^熱交換器來給煤氣升溫，如萊鋼4#高爐等。對于高溫煤氣的降溫方式主要有爐頂打水降溫、重力除塵器噴霧降溫、間接降溫器降溫(外冷噴淋式或熱管換熱

54、器)。國外采用的是重力除塵器噴霧降溫，國內(nèi)企業(yè)引進(jìn)的最初也都是重力除塵器噴霧降溫方式，應(yīng)用過程中經(jīng)常出現(xiàn)瓦斯灰板結(jié)等問題。</p><p>　　國內(nèi)企業(yè)設(shè)計(jì)的溫度控制方式主要可分為兩種：一種是爐頂打水降溫+半凈煤氣放散的組合方式，當(dāng)系統(tǒng)遇高溫煤氣, 高爐爐頂進(jìn)行打水降溫，溫度仍降不下來時(shí)，采用放散荒煤氣的方式；同樣，當(dāng)系統(tǒng)遇低溫煤氣時(shí)，也可采用放散荒煤氣的方式。保證高爐的正常運(yùn)行。包鋼、三鋼等企業(yè)都采用的這種控溫

55、方式。另一種是爐頂打水降溫+間接降溫器降溫的組合方式，當(dāng)煤氣溫度過高，高爐爐頂進(jìn)行打水降溫，溫度仍降不下來時(shí)，將煤氣通過間接降溫器進(jìn)行進(jìn)一步降溫， 如濟(jì)鋼3#高爐、首秦1、2#高爐等高爐均采用這種方式。</p><p>　　大型高爐爐況穩(wěn)定性好，爐頂煤氣溫度波動(dòng)比較小，從部分大型高爐運(yùn)行實(shí)際看，爐頂打水的降溫方式基本能保證進(jìn)入布袋除塵箱體的煤氣溫度不超過溫度上限。因此很多企業(yè)的間接降溫器常年都沒有使用。對于高爐休

56、風(fēng)后復(fù)風(fēng)等爐頂煤氣較低的情況，一些企業(yè)進(jìn)行了干法引氣溫度低于400C的嘗試, 大幅度縮短了引氣時(shí)間, 也表明干法除塵低于露點(diǎn)溫度仍可安全操作。</p><p>　　2.2.2.3 布袋除塵灰的輸送</p><p>　　高爐煤氣干法布袋除塵灰的輸送方式按輸送裝置的動(dòng)力可分為機(jī)械輸送方式和氣力輸送方式。機(jī)械輸送方式又包括螺旋輸送機(jī)輸送方式及埋刮板輸送機(jī)輸送方式等。以下為分別為機(jī)械輸送方式和氣力

57、輸送方式的基本工藝流程。</p><p>　　機(jī)械輸送方式: 布袋集灰斗→中間灰斗→螺旋輸送機(jī)(或埋刮板輸送機(jī)）→斗式提升機(jī)→高位灰倉→加濕機(jī)→汽車運(yùn)輸。氣力輸送方式: 布袋集灰斗→氣力流化輸送→大集灰倉→吸排車運(yùn)輸。</p><p>　　高爐煤氣除塵灰采用氣力輸送方式比機(jī)械輸送方式有明顯優(yōu)勢，如投資少、輸送量大、輸送距離遠(yuǎn)、布置自由、運(yùn)行可靠、密封性好、可避免卸輸灰過程中煤氣外泄和二次揚(yáng)

58、塵等，大型高爐應(yīng)首選采用氣力輸送方式。</p><p>　　2.3 各種除塵器簡介</p><p>　　2.3.1 重力除塵器</p><p>　　2.3.1.1 簡介</p><p>　　重力除塵設(shè)備是粉塵顆粒在重力作用下而沉降分離的設(shè)備[14]。利用重力除塵室一種最古老簡易的方法。基本構(gòu)造如圖2.3所示：</p><p

59、>　　圖2.3 重力沉降室</p><p>　　重力除塵器主要優(yōu)點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)容易；阻力低，一般為50～150Pa，主要是氣體進(jìn)口和出口的壓力損失；維護(hù)費(fèi)用低，經(jīng)久耐用；可靠性優(yōu)良，很少出現(xiàn)故障。</p><p>　　重力除塵器的缺點(diǎn)在于：除塵效率低，一般在40%～60%之間適宜捕集大于50um的粉塵顆粒；設(shè)備體積龐大，適合處理中等氣量的常溫或者高溫氣體，多作為多級除塵的預(yù)除

60、塵使用[15]。</p><p>　　2.3.1.2 重力除塵的分類與形式</p><p>　　①按照氣流方向分為：水平氣流重力除塵器和垂直氣流重力除塵器；</p><p>　　②按照內(nèi)部有無擋板分為：有擋板重力除塵器和無擋板重力除塵器；</p><p>　?、郯凑沼袩o隔板分為：隔板式多層重力除塵器和無隔板重力除塵器；</p>

61、<p>　　目前，應(yīng)用最多的重力除塵器形式有煙道式重力除塵器、隔板式重力除塵器、降塵管式重力除塵器和立式重力除塵器[14,15]。對于高爐煤氣的凈化，目前使用最為廣泛的是立式重力除塵器。</p><p>　　2.3.2 旋風(fēng)除塵器</p><p>　　2.3.2.1 簡介</p><p>　　旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流對粉塵產(chǎn)生離心力，使粉塵從氣流中分離出來

62、的設(shè)備。其分離的最小粒徑可達(dá)到5～10um，除塵效率為70%以上。</p><p>　　旋風(fēng)除塵器具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、占地面積小、造價(jià)低、維護(hù)方便、可耐高溫高壓等優(yōu)點(diǎn)，并且適用于較高濃度的粉塵處理。其主要缺點(diǎn)是對粒徑小于5um的顆粒除塵效率不高。</p><p>　　2.3.2.2 旋風(fēng)除塵器工作機(jī)理</p><p>　　如圖2.4所示：氣體從進(jìn)氣管進(jìn)入旋風(fēng)筒體后，

63、由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并在流體壓力及筒體內(nèi)壁形狀影響下螺旋下行，朝錐體運(yùn)動(dòng)。含塵氣體在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力，是重度大于氣體的粉塵顆?？朔饬髯枇σ葡蜻叡?。顆粒一旦與器壁接觸，便失去慣性力而在重力作用即旋轉(zhuǎn)流體的帶動(dòng)下貼壁面向下滑落，最后從錐底排灰管排出旋風(fēng)筒。旋轉(zhuǎn)下降的氣流到達(dá)錐體底端部附近某一位置以后，以同樣的旋轉(zhuǎn)方向在除塵器中由下折返向上，在下行氣流內(nèi)側(cè)螺旋上行，做種連同一些違背分離的細(xì)小顆粒一同排出排氣管。</p>

64、<p>　　圖2.4 旋風(fēng)除塵器工作機(jī)理</p><p>　　2.3.2.3 旋風(fēng)除塵器的類型及特點(diǎn)</p><p>　　旋風(fēng)除塵器的類型較多，其分類方式主要有一下幾種。</p><p>　?、侔葱阅芊譃楦咝С龎m器、大流量除塵器和通用除塵器。其中高效除塵器一般筒體直徑較小，筒體和錐體高度相對集中，主要用于分離粒徑較小的顆粒物，除塵效率可達(dá)95%以上；大流

65、量除塵器筒體直徑較大，用于處理較大的氣體流量你，其除塵效率為50～80%，多用于預(yù)收塵；通用除塵器性能介于二者之間，處理氣體流量適中，除塵效率一般為80～95%之間，使用廣泛。</p><p>　?、诎礆怏w流動(dòng)形態(tài)可分為切向反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)除塵器和軸流式除塵器。其中切向效率高但壓降大，其適用于處理流量適中的氣體，而軸向除塵器效率較切向低但壓降較小，適于處理流量較大的氣體。如圖2.5所示：</p><

66、p>　　圖2.5 氣流不同流動(dòng)方式旋風(fēng)除塵器</p><p>　　③按旋風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)形式可分為圓筒體、長錐體、旁通式及擴(kuò)散式除塵器。其機(jī)構(gòu)形式如圖2.6所示.</p><p>　　圖2.6 不同結(jié)構(gòu)的旋風(fēng)除塵器</p><p>　?、馨葱L(fēng)筒的組合方式可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和多管式除塵器。</p><p>　?、莅闯隹谛问娇煞譃槲鍪剑╔型

67、，帶出口蝸殼）和壓入式（Y型，不帶出口蝸殼）。</p><p>　　⑥氨氣流在旋風(fēng)筒內(nèi)的旋轉(zhuǎn)方向可分為右旋式（S）和左旋式（N）等。</p><p>　　2.3.2.4 旋風(fēng)除塵器性能</p><p>　　旋風(fēng)除塵器的主要性能包括臨界分割粒徑、除塵效率和壓降損失等。</p><p>　　其中，臨界粒徑指旋風(fēng)除塵器理論上能100%分離處理的最小

68、顆粒物粒徑。</p><p>　　不同形式的旋風(fēng)除塵具有高低不同的除塵效率，一般地，旋風(fēng)分離器的除塵效率為50%～95%不等。</p><p>　　旋風(fēng)除塵器的壓力損失主要包括進(jìn)口損失，出口損失及漩渦場損失，其中排氣管中的損失占較大分量。</p><p>　　影響旋風(fēng)除塵的性能參數(shù)的因素很多，主要包括二次效應(yīng)、比例尺寸、物理性質(zhì)及工作參數(shù)。</p>&

69、lt;p>　?、俣涡?yīng)主要來源于兩個(gè)方面，一是已分離物料的反混及二次飛揚(yáng)，二是顆粒間的凝聚及較大顆粒在分離過程中對較小顆粒的夾裹使得部分小于臨界粒徑的顆粒物也被分離。</p><p>　?、诒壤叽鐚πL(fēng)除塵器的性能影響最為關(guān)鍵，器尺寸變化對性能影響效果如表2.1所示：</p><p>　　表2.1 旋風(fēng)除塵器尺寸變化對其性能的影響</p><p>　?、塾?/p>

70、響旋風(fēng)除塵器性能參數(shù)的物理特性主要有流體的溫度、粘度、顆粒密度和粒度。</p><p>　?、苡绊懶L(fēng)除塵器性能參數(shù)的工作參數(shù)主要包括入口風(fēng)速和含塵濃度，其中入口風(fēng)速一般取值為12～20m/s。</p><p>　　2.3.2.5 旋風(fēng)除塵器的選型與設(shè)計(jì)</p><p>　　旋風(fēng)除塵器的性嫩可由有關(guān)技術(shù)指標(biāo)（如處理氣體量Q、分級效率η以及阻力損失ΔP）和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（如

71、氣體性質(zhì)、含塵濃度、占地面積及使用壽命等）來衡量。在具體選型時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況（如氣體的性質(zhì)、含塵濃度、顆粒性質(zhì)及粒徑分布等），處理好有關(guān)技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)系。</p><p>　　旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)主要包括結(jié)構(gòu)尺寸的確定及性能參數(shù)的計(jì)算。其中，在旋風(fēng)除塵器機(jī)構(gòu)尺寸中，以旋風(fēng)筒直徑、氣體入口及排氣管尺寸對除塵器的性能影響最為明顯。切向入口旋風(fēng)除塵器標(biāo)準(zhǔn)尺寸比例如表2.2所示：</p><p&

72、gt;<b>　　表2.2</b></p><p>　　2.3.3 布袋除塵器</p><p>　　2.3.3.1 概述</p><p>　　布袋除塵室采用過濾技術(shù)獎(jiǎng)氣體中的固體顆粒物進(jìn)行分離的過程。它是采用過濾技術(shù)進(jìn)行氣固分離的設(shè)備。由于布袋除塵器具有除塵效率高、除塵后煤氣質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用。</p><p>　

73、　2.3.3.2 除塵機(jī)理</p><p>　　布袋除塵器的過濾機(jī)制主要包括篩分、慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散和靜電吸引等作用。篩分作用是布袋除塵器的主要濾塵機(jī)理之一。當(dāng)粉塵粒徑大于濾料中纖維間的間隙或者濾料上沉積的塵粒間的間隙是，粉塵即被篩濾下來。通常的織物濾布，由于纖維間的孔隙遠(yuǎn)大于粉塵粒徑，所以剛開始過濾式，篩分作用很小，主要靠觀星碰撞、攔截、擴(kuò)散和靜電作用進(jìn)行除塵。但是的那個(gè)濾布上逐漸形成一層粉塵粘附層后，布袋主

74、要靠篩濾作用除塵。</p><p>　　隨著粉塵在濾料表面的積聚，除塵器的效率和阻力都相應(yīng)的增加，當(dāng)濾料兩側(cè)的壓力差很大時(shí)，會(huì)把有些已附著在濾料上的細(xì)小塵粒擠壓過去，使除塵器效率下降。另外，除塵器的阻力過高會(huì)使除塵系統(tǒng)的風(fēng)量顯著下降。因此，除塵器的阻力達(dá)到一定數(shù)值后，要及時(shí)清灰。清灰時(shí)不能破壞初層，以免效率下降。</p><p>　　為此布袋除塵器工作機(jī)理主要包括過濾和清灰。</p&

75、gt;<p>　　2.3.3.3 布袋除塵器的分類</p><p>　　按清灰方式的不同可分為機(jī)械振動(dòng)清灰除塵器、逆氣流清灰除塵器、脈沖噴吹布袋除塵器和氣環(huán)反吹布袋除塵器，目前運(yùn)用最廣泛的是脈沖布袋除塵器。</p><p>　　按照濾袋的形狀可分為圓袋和扁袋，其中扁袋結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制作要求高且易被堵塞，但圓袋具有受力均勻，制成骨架及連接簡單，清灰所需動(dòng)力小，檢查維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)

76、而被廣泛運(yùn)用。</p><p>　　按照濾塵方向可分為外濾式布袋除塵器和內(nèi)濾式布袋除塵器。目前使用廣泛的脈沖布袋除塵器主要采用外濾式，其內(nèi)部設(shè)有骨架支撐以防止濾袋被吸癟。</p><p>　　按照通風(fēng)方式可分為吸出式除塵器和壓入式除塵器。其區(qū)別主要在于引風(fēng)機(jī)的設(shè)置位置，一般地，若進(jìn)口濃度較低可采用壓入式，其靜氣不需要采取密封結(jié)構(gòu)、構(gòu)造簡單、節(jié)省管道、造價(jià)相對于吸入式除塵器低20%～30%。

77、當(dāng)進(jìn)氣濃度較高時(shí)，一般采用吸入式除塵方式，這樣可以延長引風(fēng)機(jī)的使用壽命。</p><p>　　按照進(jìn)風(fēng)口位置的不同可分為上進(jìn)風(fēng)除塵器和下進(jìn)風(fēng)除塵器，目前應(yīng)用較多的為下進(jìn)風(fēng)除塵設(shè)備。</p><p>　　2.3.3.4 布袋除塵器的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　典型的布袋除塵器主要由煙氣室、凈氣室、濾袋、清灰裝置等幾部分組成。</p><p>

78、　　箱體一般由5mm或者6mm[18]的鋼板焊接而成，以花板為界，花板以上為上箱體、以下為中箱體，中箱體以下鏈接灰斗，上箱體是除塵后的煙氣外排通道，內(nèi)裝噴吹管；中箱體（即凈氣室）內(nèi)放置濾袋，懸掛在花板上。</p><p>　　花板是懸掛濾袋的主要裝置，排列方式一般有直線排列方式和交錯(cuò)排列方式兩種，目前應(yīng)用較多的為直線排列方式。直線排列的花板厚度一般不低于6mm?；ò蹇字苓厬?yīng)光滑無毛刺，并用彈性漲圈固定濾袋。其中近

79、年使用的6～8m的濾袋，要求濾袋間間距應(yīng)取75mm左右。</p><p>　　灰斗用于收集清灰時(shí)從濾袋上落下的粉塵以及進(jìn)入除塵器的氣體中直接落入灰斗的粉塵。由于灰斗的粉塵需要及時(shí)排除，所以灰斗要逐漸收縮，四壁是便于粉塵向下流動(dòng)的斜坡，下端行車出口?；叶分饕绣F形和槽式兩種形式，其中較為廣泛運(yùn)用的是錐形灰斗。</p><p>　　輸灰系統(tǒng)主要用于及時(shí)清除灰斗排除的灰塵。輸灰系統(tǒng)有機(jī)械輸灰和氣

80、力輸灰方式。對于大型除塵器，主要采用氣力輸灰方式。</p><p>　　2.3.3.5 布袋除塵器的性能</p><p><b>　?、倥艍m濃度</b></p><p>　　布袋除塵器具有很高的除塵效率，一般排塵濃度不高于10mg/m3。</p><p><b>　?、趬毫p失</b></p&

81、gt;<p>　　布袋除塵器的壓力損失主要來源于除塵器結(jié)構(gòu)壓力損失、清潔濾袋的壓力損失和濾袋上粉塵層的壓力損失。其中過濾風(fēng)速和清灰方式對壓力損失的貢獻(xiàn)最大。為此，選擇合適的過濾風(fēng)速，并采取一定的清灰機(jī)制對布袋除塵器壓力損失的減小具有很大意義。</p><p><b>　　③除塵效率</b></p><p>　　除塵效率是衡量布袋除塵器性能最基本的參數(shù)，表

82、示除塵器處理氣流中粉塵的能力，器與濾料運(yùn)行狀態(tài)、粉塵性質(zhì)、濾料種類、粉塵層厚度、過濾風(fēng)速以及清灰方式有密切的關(guān)系。</p><p><b>　?、車姶祲毫?lt;/b></p><p>　　噴吹壓力是指脈沖清灰時(shí)壓縮空氣空氣的阻力，其直接影響著清灰效果，通常的噴吹壓力為0.4～0.5MPa。</p><p>　?、菝}沖時(shí)間與脈沖周期</p>

83、;<p>　　脈沖時(shí)間指每次噴吹的時(shí)間，一般來說，脈沖時(shí)間越長，噴吹的壓縮氣體越多，清灰效果越好。但脈沖時(shí)間達(dá)到一定的數(shù)值后，對清灰效果的影響不是很明顯。</p><p>　　對于脈沖周期的選擇，一般的當(dāng)過濾風(fēng)速小于3m/min，入口濃度為5～10g/m3，脈沖周期可取60～120s，當(dāng)含塵濃度小于5g/m3時(shí)，脈沖周期可增至180s，當(dāng)含塵濃度高于10g/m3，過濾風(fēng)速大于3m/min時(shí)，脈沖周期

84、可取30～60s[17]。</p><p>　　2.3.3.6 布袋除塵器的設(shè)計(jì)及選型</p><p>　　設(shè)計(jì)選型的過程如下：</p><p>　?、俅_定布袋除塵器的形式，即選擇布袋除塵器的除塵方式；</p><p>　?、诟鶕?jù)含塵氣體特性，選擇合適的濾料</p><p>　　選擇時(shí)應(yīng)考慮濾料捕集指定粉塵的性能、耐氣

85、體和粉塵腐蝕的能力、耐高溫能力等，選擇最適合的濾料，以求達(dá)到最好的除塵效果。</p><p><b>　?、矍寤曳绞降拇_定</b></p><p>　　主要根據(jù)除塵器的形式、濾料的種類。氣體含塵濃度、允許的壓力損失等確定清灰方式。</p><p>　?、芨鶕?jù)濾料和清灰方式確定氣速，計(jì)算過濾面積、并確定濾袋尺寸和數(shù)目</p><

86、;p>　?、轂V袋排列及安裝設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.3.7 設(shè)計(jì)過程中采取的對策[17]</p><p>　?、俑邷馗邼駳怏w的處理</p><p>　　設(shè)計(jì)布袋除塵器時(shí)，濾料的選擇時(shí)很重要的。選擇好的濾料可以達(dá)到期望的除塵效果。然而在實(shí)際運(yùn)行中，難免會(huì)遇到高爐運(yùn)行不正常產(chǎn)生高溫高濕的氣體、或者氣體溫度過低等特殊情況，為此必須采取一定的方法加以控制。常用

87、的方法為氣體放散和氣體加溫?fù)Q熱處理。</p><p>　　②預(yù)防爆炸和火災(zāi)的措施</p><p>　　設(shè)置預(yù)除塵器，采用冷卻噴霧塔均可達(dá)到預(yù)防爆炸和火災(zāi)的效果。</p><p>　?、鄹吆瑝m濃度氣體的處理</p><p>　　一般地，當(dāng)氣體含塵濃度過高時(shí)，一般采用兩級除塵措施，而當(dāng)氣體含塵濃度不是很高時(shí)，可直接采用布袋除塵器加以除塵，這樣可以

88、減少運(yùn)行費(fèi)用的同時(shí)達(dá)到預(yù)期除塵效果。</p><p>　?、?低含塵濃度氣體的處理</p><p>　　當(dāng)氣體的進(jìn)口濃度較低時(shí)，一般采用延長清灰周期的方式進(jìn)行煙氣除塵處理。</p><p>　　2.4 高爐煤氣脫硫處理</p><p><b>　　2.4.1 概述</b></p><p>　　硫化

89、氫(H2S)在天然氣、煉廠氣、合成氣等工業(yè)氣體中是一種有害雜質(zhì)。各種氣體中H2S的含量因工藝和原料不同有所差異。它的存在不僅嚴(yán)重地威脅人身安全，而且會(huì)引起設(shè)備和管路的腐蝕和催化劑中毒，因此必須進(jìn)行脫除。工業(yè)上有效的脫除方法很多，主要有干法脫硫和濕法脫硫兩大類[19]。</p><p>　　多年來，國內(nèi)外研究工作者對尾氣硫問題進(jìn)行了大量研究。目前常見的脫硫方法很多，一般可分為干法和濕法脫硫。其中干法包括鐵系、鋅系、

90、銅錳系脫硫劑、克勞斯法及活性炭法等；濕法包括碳酸鈉吸收—加熱再生、液相催化法、雜多化合物氧化法、醇胺吸收法，還有近幾年發(fā)展起來的生物脫硫法[20]。</p><p>　　2.4.2 濕法脫硫技術(shù)</p><p>　　濕法脫硫是利用特定的溶劑與氣體逆流接觸而脫除其中的H2S，溶劑可通過再生后重新進(jìn)行吸收。根據(jù)吸收機(jī)理的不同，又分為化學(xué)吸收法、物理吸收法、物理化學(xué)吸收法以及濕式氧化法。濕法脫硫

91、流程復(fù)雜、投資大，適合于氣體處理量大、H2S含量高的場合。</p><p>　　2.4.2.1 化學(xué)吸收法：</p><p>　　化學(xué)吸收法是脫硫中使用較多的方法，它利用H2S(弱酸)與化學(xué)溶劑(弱堿)之間發(fā)生的可逆反應(yīng)來脫除H2S，比較適合于較低的操作壓力或原料氣中烴含量較高的場合，化學(xué)吸收較少依賴于組分的分壓，同時(shí)，化學(xué)溶劑具有相對較低的吸收烴的傾向。常用的化學(xué)溶劑法包括各種胺法、熱碳

92、酸鹽法和氨法等。</p><p><b>　?、侔肺辗ǎ?lt;/b></p><p>　　胺吸收法一般采用烷醇胺類作為溶劑，是最常用的方法。該方法脫除H S等酸氣的過程主要為化學(xué)過程所控制，因此在低操作壓力下，比物理溶劑或混合溶劑更適用。常用的醇胺類溶劑有：一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二甘醇胺(DGA)、二異丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等。胺

93、吸收法是一種發(fā)展比較成熟的天然氣處理方法，但該法存在設(shè)備笨重、投資費(fèi)用高、再生和環(huán)境污染等問題。其中最大的問題就是吸收液的再生。目前所應(yīng)用的再生方法主要是高溫減壓蒸餾，該方法回收耗能高，投資大，再生液回收率不高。近年來，胺法氣體脫硫技術(shù)上的研究主要在于對各種烷醇胺溶劑及與之復(fù)配的溶劑和添加劑的選擇和改進(jìn)，從而形成多種可供選擇的配方溶劑，以適應(yīng)不同的脫硫要求。同時(shí)，尋找性能更好的胺的努力也一直在進(jìn)行著。</p><p&

94、gt;<b>　?、跓崽妓猁}法：</b></p><p>　　熱碳酸鹽法是最早用于從氣體中脫除CO2和H2S等酸性氣體的方法，它可以完全脫除COS(羰基硫)，但不適用于不含CO2或CO2含量很少的場合。碳酸鹽溶液在化學(xué)上較穩(wěn)定，不會(huì)與COS、O2等發(fā)生降解反應(yīng)。該技術(shù)在處理含氧氣體等特定的工況條件下，具有一定的優(yōu)勢。目前的研究主要集中在新型活化劑的開發(fā)以改善吸收劑的某些性能。</p&g

95、t;<p><b>　?、郯狈ǎ?lt;/b></p><p>　　氨法采用氨水作為吸收劑，對設(shè)備腐蝕較大，且污染環(huán)境，但在處理焦?fàn)t煤氣時(shí)，因可以利用焦化廠自產(chǎn)的堿源而具有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢。</p><p>　　2.4.2.2 物理吸收法</p><p>　　物理吸收法是利用不同組分在特定溶劑中溶解度的差異而脫除H2S，然后通過降壓閃蒸等措

96、施析出H2S而再生，溶劑循環(huán)使用[21]。該法適合于較高的操作壓力，與化學(xué)吸收法相比，其需熱量一般較低，主要由于溶劑依靠閃蒸再生，很少或無須供熱，也由于H2S溶解熱比較低，大部分物理溶劑對H2S均有一定的選擇脫除能力。因H2S溶解度隨溫度降低而增加，故物理吸收一般在較低溫度下進(jìn)行。但物理溶劑對烴類的溶解度較大，因此不適合處理含烴含量較高的氣體。</p><p>　　2.4.2.3 物理化學(xué)吸收法</p>

97、;<p>　　物理化學(xué)吸收法是將物理溶劑和化學(xué)溶劑混合，將化學(xué)溶劑的特性(可獲得較高處理氣純度)和物理溶劑的特性(溶劑再生過程所需熱量較小)結(jié)合，使其兼有化學(xué)溶劑和物理溶劑的特性，但也具備二者的缺點(diǎn)。目前以砜胺法為常用。</p><p>　　2.4.2.4 濕式氧化法</p><p>　　濕式氧化法是以含氧化劑的中性或弱堿性溶液吸收氣流中的H2S，溶液中的氧載體將H2S氧化為

98、單質(zhì)硫，溶液以空氣再生后循環(huán)使用。此法將脫硫和硫回收連為一體，具有流程較簡單、投資較低等優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)硫氧化催化劑的不同，濕式氧化法主要有鐵基和釩基兩種工藝。</p><p>　　2.4.3 干法脫硫</p><p>　　干法脫硫通常用于低含硫氣體處理，特別是用于氣體精細(xì)脫硫。干法脫硫是利用粉狀或粒狀吸收劑、吸附劑或催化劑來脫硫，或利用H2S的物理性質(zhì)采用膜分離法、分子篩法、變壓吸附(PSA)

99、法、低溫分離法。</p><p>　　2.4.3.1 膜分離法</p><p>　　膜分離法是利用氣體中不同組分通過特制薄膜的速率差異而實(shí)現(xiàn)脫除H2S。膜分離技術(shù)適合處理原料氣流量較低、含酸氣濃度較高的天然氣，對原料氣流量或酸氣濃度發(fā)生變化的情況也同樣適用，但不能作為獲取高純度氣體的處理方法。對原料氣流量大、酸氣含量低的天然氣不適合，而且過多水分與酸氣同時(shí)存在會(huì)對膜的性能產(chǎn)生不利影響。其優(yōu)

100、點(diǎn)是操作簡單、無須外加能源、方便靈活、操作費(fèi)用低、環(huán)境友好等。目前的研究重點(diǎn)在于提高膜的選擇性、降低膜的制造成本、延長膜的使用壽命等方面。</p><p>　　2.4.3.2 分子篩法</p><p>　　分子篩吸附劑已廣泛應(yīng)用于脫除氣體中H2S。一般來說，天然氣中的硫化物比氣體中其他組分具有更高的沸點(diǎn)和更大的極性，分子篩對極性分子有吸附選擇性，對硫化物產(chǎn)生了高的容量。它對有機(jī)硫化物、H2

101、S、CS2、硫醇等有很好的去除效率，處理后氣體中硫含量降至0.4×10-6。當(dāng)分子篩床層被H2S飽和后，一般用高溫(260～370℃)的熱氣體再生后再重復(fù)使用，再生氣通常用濕法脫硫。</p><p>　　2.4.2.3 其他方法</p><p>　　變壓吸附（PSA）是基于吸附劑在不同壓力下對不同物質(zhì)的吸附能力的差異來脫除H2S的，它同時(shí)也能脫除CO2。</p>&

102、lt;p>　　低溫分離是一種高能耗工藝，但當(dāng)處理的氣體含有大量CO2和H2S(如CO2驅(qū)油伴生氣)時(shí)，具有一定的競爭力。</p><p>　　2.4.4 微生物法</p><p>　　微生物分解法的原理是通過微生物菌群的作用，經(jīng)過生物化學(xué)過程將硫化氫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫并回收。自然界中能夠氧化硫化物的微生物主要有：絲狀硫細(xì)菌、光合硫細(xì)菌與硫桿菌。他們能將硫化物氧化成硫酸鹽，同時(shí)以單質(zhì)硫、硫代

103、硫酸鹽、連多硫酸鹽、亞硫酸鹽等為中間產(chǎn)物。微生物法是近年來才發(fā)展起來的脫硫新工藝，用以替代常規(guī)脫硫技術(shù)，此法雖優(yōu)于傳統(tǒng)的物理化學(xué)脫硫法，但在提高脫硫效率、提高單質(zhì)硫的產(chǎn)率、優(yōu)化工藝等方面仍需加大研究力度[22]。</p><p>　　2.4.5 臭氧氧化法</p><p>　　臭氧(03)去除硫化氫、硫醇等臭味物質(zhì)的基本原理是利用臭氧在催化劑存在或紫外線照射下快速分解出來的具有極高化學(xué)活性

104、的原子氧的強(qiáng)氧化性，將硫化氫、硫醇等惡臭物質(zhì)氧化，使之生成高價(jià)態(tài)硫化物。氧化過程中即使臭氧過量，也會(huì)因?yàn)榇呋瘎?如鋼鐵屑)的存在而迅速分解。另外廢氣中的硫化氫和硫醇在氧化過程中不會(huì)生成二氧化硫，避免了二次污染。但由于目前臭氧的工業(yè)化制備比較困難，因此此法的運(yùn)行成本比較高[23]。</p><p>　　2.4.6 電化學(xué)法</p><p>　　電化學(xué)法是利用電極氧化還原反應(yīng)脫除硫化氫和二氧化

105、硫的一種新方法。該方法因其處理效率高、操作簡便、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、環(huán)境兼容好、無副產(chǎn)物產(chǎn)生和二次污染等優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)展前景非常廣闊。其脫除H2S 的原理是：首先將硫化氫溶于堿性水溶液中生成硫化物溶液，電解該水溶液，在陽極可得單質(zhì)硫，陰極產(chǎn)生氫氣[24]。</p><p>　　第三章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算與選型</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用重力—旋風(fēng)—布袋聯(lián)合除塵工藝系統(tǒng)，其流程如下：</p&g

106、t;<p>　　3.1重力除塵器設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1重力除塵器及粗煤氣管道</p><p>　　3.1.1.1粗煤氣管道及重力除塵器結(jié)構(gòu)與布置</p><p>　　重力除塵器一般設(shè)置在高爐爐體附近，并采用高架式布置在鐵罐線一側(cè)，且清灰口以下的凈空能滿足火車或者汽車通過的要求。</p><p>　　我國大中型高爐爐

107、頂一般設(shè)置四根煤氣導(dǎo)出管，其沿爐頂圓周成對稱布置，具體布置方式如下圖3.1所示：</p><p>　　圖3.1：重力除塵器及粗煤氣管道結(jié)構(gòu)與布置</p><p>　　3.1.1.2 粗煤氣管道的布置及主要尺寸的確定</p><p>　　大、中型高爐應(yīng)采用四根導(dǎo)出管，并沿爐圓周對稱布置。小型高爐采用兩根導(dǎo)出管對稱布置。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，高爐爐頂導(dǎo)出口處的總截面積，一般不應(yīng)

108、小于爐喉截面積的40％，導(dǎo)出管與水平面的傾角不小于500，一般大中型高爐為530。上升管垂直不分(兩根管匯合前)的總截面積一般為爐喉截面積的25％～35％，下降總管的截面積約為上升管總截面積的80％。與此同時(shí)，要驗(yàn)算煤氣流速，見表2.1。</p><p>　　表3.1：重力除塵器及粗煤氣管道中煤氣流速范圍</p><p>　　3.1.1.3重力除塵器的布置及主要尺寸的確定</p>

109、;<p>　　①除塵器直徑必須保證煤氣在標(biāo)況下的流速不超過0.6～1.0m/s；</p><p>　　②除塵器直筒部分的高度，要求能保證煤氣停留時(shí)間不小于12～15s；</p><p>　?、鄢龎m器下部圓錐面與水平面的夾角應(yīng)做成≥50°；</p><p>　?、艹龎m器內(nèi)喇叭口以下的積灰體積應(yīng)能具有足夠的富余量(一般應(yīng)能滿足三天的積灰量)；&l

110、t;/p><p>　　⑤在確定粗煤氣管道與除塵器直徑時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算使煤氣流速符合表2.1所列的流速范圍；</p><p>　?、蕹龎m器內(nèi)喇叭管垂直傾角5°～6.5°，下口直徑按除塵器直徑的0.55～0.7倍設(shè)計(jì)，喇叭管上部直段長度為管徑的4倍；</p><p>　　3.1.2 粗煤氣管道及除塵器設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　高爐煤

111、氣參數(shù)如表3.2所示：</p><p>　　表3.2高爐煤氣參數(shù)：</p><p>　　3.1.2.1粗煤氣管道設(shè)計(jì)計(jì)算[15]</p><p><b>　?、倜簹獍l(fā)生量：</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，重力除塵器應(yīng)設(shè)計(jì)的處理量為：</p><p><b>　?。?.1）&l

112、t;/b></p><p>　　式中，Q—高爐煤氣標(biāo)況下的體積流量，m3/h；</p><p>　　QG—重力除塵器設(shè)計(jì)處理量，m3/h；</p><p>　　T0—標(biāo)況溫度，273.15K；</p><p>　　TG—爐頂煤氣溫度，0C；</p><p>　　P0—標(biāo)況大氣壓力，101.325KPa；</

113、p><p>　　B—當(dāng)?shù)卮髿鈮海?0.6KPa；</p><p>　　代入相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得：</p><p><b>　?、趯?dǎo)出管管徑：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)高爐容積較大，采用四根導(dǎo)出管，并沿高爐四周對稱布置。</p><p><b>　?。?.2）</b></