高炉煤气除尘系统的设计

２０１２年第２５期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ｏ科教前沿。　科技信息　

高炉煤气除尘系统的设计　

冯会玲　

（山东省冶金设计院股份有限公司　山东济南２５０１０１）　

【摘要】以１０００ｍ３高炉为例，本文详细介绍了高炉煤气除尘系统的设计。　

【关键词】高炉煤气；除尘；设计　

Ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｂｌａｓｔ　Ｆｕｒｎａｃｅ　Ｇａｓ　Ｄｕｓｔ　Ｒｅｍｏｖａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＦＥＮＧ　Ｈｕｉ—ｌｉｎｇ　

（Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｊｉｎａｎ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ￣￥０１０１，Ｃｈｉｎａ）　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｗｉｔｈ　１０００ｍ３　ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｇａｓ　ｄｕｓｔ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｓｙｓｔｅｍ．　

【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］Ｂｌａｓｔ　ｆｕｍａｃｅ　ｇａｓ；Ｄｕｓｔ　ｒｅｍｏｖａｌ；Ｄｅｓｉｇｎ　

０前言　

一般来说．钢铁企业的能源来源除了外购煤、电外，就是来自炼焦　

或冶炼过程产生的可燃气体。对于后者来说，高炉煤气占很大的比重。　

能否科学合理地加以利用．对钢铁企业的能源平衡和能源设施的配置　

影响很大。尤其近年来，随着我国经济的高速发展．钢铁产品需求量的　

不断增加．钢铁产业和高炉炼铁工业也得到快速发展　

从高炉炉顶排出的煤气中一般含Ｃ０２（１５％～２０％）、Ｃ０（２０％～２６％）、　

Ｈ　（１％～４％）、．其发热值在３２００ｋＪ／ｍ３以上，可作为高炉热风炉的燃料　

使用外，还可供炼钢、轧钢、焦炉、烧结机点火使用，或用于发电厂锅炉　

作燃料。但高炉生产的煤气含尘量很高．因各钢铁企业炉料的来源不　

同．筛分情况不同．鼓风量及鼓风压力的差异等．导致高炉煤气粉尘的　

数量、成分、粒度分布等都有所不同，一般为２０～４０ｇ／ｍ３，所以高炉引出　

的煤气不能直接使用，需经除尘处理．使净化后的煤气含尘量小于　

１０ｍｇ／Ｎｍｓ，才能达到高炉热风炉及其他用户的使用要求　煤气除尘系　

统的主要任务是回收高炉煤气．使其含尘量降至１０ｍｇ／ｍｓ以下．以满　

足用户对煤气质量的要求　

高炉煤气除尘系统分为二级除尘．一级为重力除尘器粗除尘．除　

尘效率约为５０％．第二级除尘为煤气净化系统．可分为传统湿式除尘　

和于式除尘两大类　本文就以１０００ｍｓ高炉为例．详细说明了高炉煤气　

除尘系统的设计　从炉顶出来的粗煤气经过重力除尘器除尘后．含尘　

量降至６－１２ｇ／ｍｓ．接着进入煤气净化系统即全干法布袋除尘系统进行　

二次除尘．从而使高炉煤气含尘量降至１０ｍｇ／Ｎｍｓ以下．达到用户要　

求。重力除尘器的除尘效率高．可减轻干式精除尘的除尘负担．提高其　

使用寿命。１０００ｍ３高炉的工艺设计条件为：高炉煤气发生量：２２００００～　

２４００００Ｎｍ３／ｈ；炉顶压力：０．２ＭＰａ；炉顶煤气温度：正常１００～２５０￣Ｃ；最　

高５５０℃（一年≤２０次，每次≤Ｏ．５ｈ）；炉尘发生量：２０ｋｇ／ｔＨＭ；　便检修和更换ＤＮ６００的炉顶煤气放散阀．在上升管顶部设有１台起　

重量为３ｔ的电动葫芦：４根上升管在炉顶检修平台位置设清灰检修人　

孔；导出管、上升管、下降管管道内壁均喷涂不定型耐火材料。防止粗　

煤气的冲刷磨损及侵蚀　

当然．现在好多高炉粗煤气管道上升管顶部采用“球形节点”的连　

接方式．也取得了很好的效果　高炉煤气经四根煤气上升管以轴线为　

４５ｏ方向倾斜向上汇交于球心。下降管以３０ｏ方向从球顶导出，下降至　

除尘器　放散管以４５￣方向从球顶导出　炉顶放散平台支撑在球节点　

上。这种布置方式连接紧凑．且下降管的方向和斜度都比较灵活，除尘　

器布置也灵活．而且可以降低炉顶高度。但做设计时，要综合考虑总图　

布置、炉顶框架布置等相关条件，选择合适的管道布置形式。　

重力除尘器的设计：直径ｑｂｌ０５００ｍｍ，直段高度为１２ｍ，煤气在除　

尘器内的最大流速为ｌｍ／ｓ．煤气在除尘器内停留１２ｓ以上．喇叭口管　

径下口为Ｄｉ４１００ｍｍ　由于高炉煤气自炉顶风罩进入上升管，再转１８０。　

后进入下降管．然后进入重力除尘器．断面扩大使流速降低．煤气中粗　

尘粒因质量较大．在惯性力作用下做沉降运动，实现尘、气分离；高炉　

煤气通过重力除尘器沉降后，煤气含尘量约为６－１２ｇ／ｍ３。重力除尘器　

除尘效率约为５０％。　

在重力除尘器上部安装有一个ＤＮ２４６０ｍｍ钟式煤气遮断阀。以　

保证休风时将高炉与除尘器隔断保压．并由一台电动卷扬机操纵．卷　

扬机安装在重力除尘器下部５．０００ｍ检修平台上．并设卷扬机防雨棚；　

在重力除尘器顶部还安装有１个ＤＮ２５０ｍｍ煤气放散阀及１个　

ＤＮ４００ｍｍ煤气放散阀．各配带一台电动卷扬机　卷扬机安装在重力除　

尘器下部５．Ｏ００ｍ检修平台上　除重力除尘器下锥体外．除尘器及喇叭　

管内壁均喷涂不定型耐火材料．防止粗煤气的冲刷磨损及侵蚀：除尘　

器灰仓内的煤气灰经过清灰阀进入双轴搅拌加湿机．经加水均匀混合　

后，卸人汽车外运：卸灰平台下封闭防止二次扬尘。　

１　粗煤气系统的设计　２高炉煤气净化系统的设计　

煤气导出管的设置应有利于煤气在炉喉截面上的均匀分布．减少　

炉尘携出量。煤气在导出管的流速为３－４ｍ／ｓ．导出管倾角应大于５０￣．　

一般为５３。。导出管上部成对的合并在一起。过渡到其上部的垂直部　

分，此垂直部分称为煤气上升管．上升管内煤气标态流速为６－８ｍ／ｓｏ下　

降管煤气标态流速应大于上升管煤气流速．同时应保证下降管倾角大　

于４Ｏ。。重力除尘器直径．应保证煤气在标准状态下上升的流速不超过　

０．６～１．０ｍ／ｓ，并保证煤气的停留时间不少于ｌ２～１５ｓ：除尘器内下降管喇　

叭口圆锥角应为５￣－６．５。．下口直径按除尘器直径０．６５～Ｏ．７倍设计　喇　

叭管上部直段长度为直径的４倍：除尘器下部圆锥角应不小于５Ｏｏ．一　

般应取５３。，以利于下灰　

粗煤气管道设计：在炉顶圆周均匀布置４根Ｄｉ１９００ｍｍ煤气导出　

管，保证高炉内煤气均匀分布　导出管角度为４８．９６４。　在４根　

Ｄ。１９００ｍｍ煤气导出管上各设一个波纹补偿器．用于吸收由于温度变　

化引起炉体上涨的膨胀量及减少上升管对炉顶封罩的作用力　波纹补　

偿器以上的上升管、下降管的部分重量通过在炉顶框架上的管道支撑　

传递给高炉基础。煤气导出管引出炉顶框架外后．即垂直向上升合并　

为两根Ｄｉ２５００的上升管．炉顶顶部两根上升管合并为１根Ｄｉ２９００下　

降管，进入重力除尘器。在上升管顶部设２台ＤＮ６００的炉顶液压煤气　

放散阀，通过液压缸驱动。该阀的液压动力源由炉顶液压站提供：为方　高炉煤气经过重力除尘器粗除尘后的煤气称为荒煤气．荒煤气含　

尘量为６－１０ｇ／ｍ３．必须经过煤气净化系统后使高炉煤气含尘量降到　

１０ｍｇ／ｍｓ以下才能供用户使用　目前高炉的煤气净化工艺分为干法和　

湿法两大类。《规范》条文说明规定了ｌＯ００ｍ　高炉必须采用全干法除　

尘系统，不得备用湿式除尘：２０００ｍ３级高炉用采用全干式煤气除尘。　

不宜备用湿式除尘：３０００ｍ３级和大于３０００ｍ３级的高炉研究开发采用　

全干式煤气除尘．为稳妥起见．可备用临时湿式除尘。　

２．１干式脉冲布袋除尘器系统　

１０００ｍ　高炉煤气布袋除尘器处理最大煤气量为２４００００Ｎｍ３／ｈ，适　

应的正常煤气温度为：大于１００℃．小于２５０℃。滤袋材质为超细氟美　

斯９８０６，对于１５０￣Ｃ左右的高炉煤气．使用寿命达２年，经过布袋除尘　

器的煤气含尘量降到５ｍｇ／Ｎｍ３以下。　

设计采用低压脉冲喷吹布袋除尘器　箱体数量可根据总图布置、　

过滤风速及投资额等条件综合考虑选用的简体直径和布袋长度。筒体　

直径一般有＋３５００ｍｍ、＋４０００ｍｍ、６４４ＯＯｍｍ、＋５２００ｍｍ；选用的布袋规　

格有：　１３０ｍｍ×６０００ｍｍ、＋１３０ｍｍｘ７ＯＯＯｍｍ、＋１５２ｍｍｘ８０００ｍｍ等；过　

滤风速可按０．３ｍ／ｍｉｒ卜０．８ｍ／ｍｉｎ选取　布袋除尘器采用双排布置，来自　

于重力除尘器的荒煤气经过ＤＮ６００ｍｍ横向型波纹（下转第７１页）