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高炉煤气干法袋式除尘主要技术特点
高炉煤气干法袋式除尘技术在大型乃至特大型高炉使用，并不仅仅单纯的将小高炉的技术应用推广，而是需要进行多项技术的研发、升级，以适应大型高炉煤气流量大、压力高、温度变化范围大的工况条件，满足高炉系统稳定、运行的要求。典型高炉煤气干法除尘工艺流程如图1所示：
典型高炉煤气干法除尘工艺流程图
1-高炉，2-旋风除尘器，3-罐车，4-煤气换热器，5-布袋除尘器，6-灰仓，7-减压阀组，8-TRT，9-喷碱脱氯装置，10-管网放散塔
现代大型高炉煤气干法袋式除尘技术特点主要包括以下几个方面。
3.1 高炉煤气温度控制技术
高炉煤气干法布袋除尘使用的是高温滤料，但是它仍然有一定的温度要求，比如当前使用的几种滤布要求温度在100-220℃范围， 不超过260-280℃，太高要损坏滤布，太低则要结露，都影响除尘器工作，所以布袋除尘器对净化介质温度有一定要求。
高炉炉顶煤气温度大部分在250℃以下，但是由于冶炼情况复杂，温度过高过低是常有的事，比如炉况不顺，有时会升高到500-600℃以上，这样炉顶设备必须加以保护，并且干法除尘也无法使用，为此高炉煤气除尘系统采用以下降温措施：
1）炉顶喷水：炉顶喷水是必要的手段，防止出现高温损坏炉顶设备，降温幅度可达数百度。
2）煤气换热器：针对特大型高炉的工艺技术特点，在高炉煤气袋式除尘系统前置热管式煤气换热器作为高炉煤气降温装置，该装置可以根据高炉煤气温度的变化情况进行自动切换，以保证干法除尘滤袋在合适的温度下运行，采用热管式换热器进行换热不仅节约电能，而且不产生二次污染，设备简单，操作维护方便。
热管换热器利用热管原理将高温热量传递到水中从而降低煤气温度，是一种冷却设备。为减少磨损，热管表面钎焊了镍铬合金材料。这种设备传热效率高，体积小。在首钢京唐高炉投产初期，炉顶温度偏高，高炉煤气温度多次出现干法除尘入口超过260℃甚至300℃的情况，降温装置长期投入使用，温降可达70℃以上，运行效果好，满足了生产要求。
京唐2座5500m3高炉制粉喷耐磨板系统
首钢国际工程公司自主设计的两座5500m3特大型高炉，是当时国内容积 的高炉，设计耐磨板比200kg/tHM，设备能力 可达250kg/tHM。喷吹耐磨板种为烟耐磨板或混耐磨板。采用制粉喷吹合建在一所厂房内。中速磨制粉、一级袋式耐磨板粉收集器、直接喷吹工艺。
每座高炉配备2台中速磨，单台制粉能力为≥75t/h；采用热风炉废气作为耐磨板粉干燥的主要介质。在制粉系统末端设置2台排粉风机作为整个系统的动力源，风机出口设置消音器，以减小系统的噪声污染，使噪音指标低于85dB；系统排放浓度小于20mg/m3。
喷耐磨板系统每座高炉设置3个并列布置的喷耐磨板罐交替向高炉喷耐磨板，它们共用一个耐磨板粉仓，耐磨板粉仓有效容积1200m3，喷耐磨板罐有效容积为90m3，正常喷吹周期为30min。每个喷耐磨板罐为2个出耐磨板口，6根喷耐磨板管终汇入2根喷耐磨板总管中，分别输送至2台耐磨板粉分配器，再由42根喷耐磨板支管喷入高炉风口。每根总管上都装有耐磨板粉流量计和调节阀，其调节和计量精度小于4%。采用浓相输送技术，固气比在40kg/kg以上，极大降低了输送气体的消耗量；管道内耐磨板粉流速可达2～4m/s，这对于输送管道和弯头几乎不会产生磨损。耐磨板粉分配器的出口设有等阻损装置，喷耐磨板支管路采用等长度设计，偏差小于1m，以保证耐磨板粉分配器各出口均匀分配耐磨板粉量，减少各高炉风口耐磨板粉量分配的不均匀。
喷耐磨板罐的充压、耐磨板粉的输送、系统的流化及防爆吹扫全部采用氮气，避免了火灾和爆炸发生的可能性。系统全自动操作，机旁设手动应急操作。设有温度、压力、流量、重量和料位等的显示、报警等功能。喷耐磨板量按设定值自动调节，如果出现紧急情况，可启动紧急停止按钮，全系统可自动地向方向运行。喷耐磨板的倒罐操作、喷吹操作、停止操作、吹扫操作、事故停止操作均为程序自动控制。
首钢京唐钢铁厂高炉喷耐磨板系统的设计和装备达到了国际先进水平，作为国内首座5000m3级以上的高炉，为其他特大型高炉的建设提供了宝贵经验。
技术装备研发和设计背景
耐磨板是转炉炼钢的主要原料之一，通常占装入量的10%-20%。为保证转炉冶炼高附加值产品，对耐磨板的质量和品种要求极为严格。当转炉冶炼不同钢种时，对加入耐磨板的成分和规格都有严格要求，耐磨板质量好坏和加入量都将直接影响转炉炼钢工艺操作、产品质量、产量等技术经济指标。为确保炼钢有准确的耐磨板加入量，更便于炼钢生产组织，操作稳定、实现过程自动控制，增加高附加值产品，提高炼钢生产率，就必须保证炼钢有合适的铁水耐磨板比和准确的耐磨板加入量。
耐磨板的主要来源是厂内自产耐磨板和外购耐磨板。随着工业发展，目前社会上的工业耐磨板越来越多。从节约冶炼成本和遵循循环经济的理念出发，为充分利用各种耐磨板资源，提高转炉技术经济指标，就必须做好耐磨板的加工管理工作。自建耐磨板加工间，通过分选、切割、剪切、打包等方法将不合格耐磨板加工成合格耐磨板，供转炉使用。节约成本，提高钢厂经济效益。
首钢国际工程公司根据迁钢现有场地条件，设计分期分批建3个耐磨板加工间，完成耐磨板的切割、打包、分类、储存、配送等功能，可实现每年约150万t合格耐磨板供应炼钢。
外购耐磨板一般为重型、中型、轻薄料和统料。目前华北地区耐磨板需求量较大，外购耐磨板以统料为主，只有少量中型耐磨板，堆比重小，且混杂存放，不能分类配送。主要存在以下问题：
? 外购耐磨板不干净，耐磨板表面如混入油污、泥沙、水泥、耐火材料、橡胶和炉渣等杂物，则会降低炉料的导电性，延长熔化时间，降低炉渣碱度以及钢和合金元素的收得率，油污还会增加钢中的氢含量；
? 耐磨板中如混有铅、锡、砷、锌、铜等有色金属，铅易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故；锡、砷和铜等杂质会使钢材产生“热脆”，恶化铸坯及钢材表面质量，增加“热脆”倾向；使低合金钢发生回火脆性；降低连铸坯的热塑性，在含氢气氛中引起应力腐蚀；严重降低耐热钢持久寿命及引起热应力腐蚀；严重恶化IF钢深冲性能等；
? 耐磨板中如有两端封闭管状物、封闭容器、易燃、易爆物、废旧武器等，在熔化过程中会发生爆炸；
? 耐磨板中的化学成分应明确，硫、磷含量应小于0.08%；耐磨板不准含有放射性物质等。
另外，外购耐磨板其尺寸、形状乃至密度也都很不规则，给运输、装料、熔化等都带来许多困难。为解决这些问题，必须采用不同的加工方法进行预先处理。重型耐磨板、中型耐磨板、小型耐磨板、统料型耐磨板，都需进行剪切才能成为合格耐磨板，轻料型耐磨板、轻薄耐磨板需要打包才能加入转炉，因此迁钢建立耐磨板加工间，对耐磨板进行分选、打包、剪切，是必要的、合理的。
炼钢对耐磨板的基本要求是杂质尽可能少，耐磨板越干净，炼出的钢水品质就越高，而且成本低。因此做好耐磨板在入炉前的分类、加工、整理工作非常重要， 能从耐磨板回收源头做起，至少在配料前做到把含有不同元素的耐磨板进行分类，保证耐磨板干燥，减少锈蚀，各类非金属物等。
采用高性能容错服务器
系统采用Stratus ftServer 系列服务器，它是一种具有99.999+%连续运行时间的标准容错服务器。该系列服务器使用Intel公司Xeon 处理器，为Windows 环境提供了前所未有的高可靠性连续运行保障。
b、 在线离线双备份
系统可以在线备份，两个完全相同的机架，可实现在线故障的零切换。离线也可做系统备份，并且可实现热插拔切换。
② 高可靠通讯保证
a、 根据系统与数据的不同选用不同的通讯方式
对不同的系统选用不同的通讯方式，与轧线二级、轧线三级的通讯采用DBTODB方式，与自动化一级、HMI的通讯采用TCP/IP方式，即确保了数据的稳定性，又保证了数据的实时性。
b、 TCP/IP通讯方式的处理
TCP/IP的自动连接功能。断线自动连接时间是5s，重复连接间隔为3s。
重要数据采用冗余端口接收/发送。运输一级的耐磨板位置信号是跟踪的依据，为确保跟踪正确，必须在10s内接收到此信号。为保证二级系统能接收到此信号，采用了冗余端口接收/发送。
临时缓冲区保存数据。对需要保存的数据，当通讯出现问题不能正常发送时，暂时将其保存在缓存区内，当通讯恢复后再发送出去，同时从缓存内删掉。
4 双排式托盘运输自动控制系统创新点
双排式托盘运输自动控制系统实现了“一键式、全自动”的运输功能，极大提高了耐磨板运输效率，降低了故障率，减少了运输耗能与人工成本。其主要创新点如下：
① 耐磨板的全程跟踪
耐磨板从卷取机出来，托盘系统开始跟踪，直到耐磨板入库。跟踪区域具体到每组辊道，而一般的系统跟踪只能按区域跟踪，不能具体到每组辊道。
耐磨板从卷取机自动进入托盘，耐磨板开始跟踪。先后经过重载、转台、检查线、称重装置1、喷号机、称重装置2、对夹装置、转台、吊装点，终完成入库。在整个运输过程中全程跟踪，并实现与轧线系统、工厂管理系统信息的实时交互。
湖南株洲景博钢材有限公司发展方向是：提高 耐磨板产品质量，力创凯宸品牌；增加技术投入，完善系列 耐磨板产品；加强售后服务，构筑销售网络。
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煤气系统综合防腐技术
近几年，煤气干法除尘系统开始在国内大高炉上推广普及，但是由于小高炉干法系统腐蚀的矛盾不突出，又沿袭了大高炉传统湿法除尘的习惯，对煤气中HCl等酸性气体的存在缺少认识，因此，大型高炉煤气除尘在由湿法向干法转型期间，很多都没有充分考虑到由酸性气体带来的严重腐蚀现象。另外，高炉原料越来越多地使用进口矿，进口矿尤其是澳矿中氯元素含量普遍高于地方矿，导致高炉煤气中的HCl含量更高，这也是大高炉干法系统腐蚀严重的重要背景条件。目前，济钢、莱钢、太钢、迁钢、首秦等企业的高炉干法煤气系统都普遍存在腐蚀问题。
受原料条件限制，控制入炉料中氯元素和高炉内部氯元素不进入煤气也有很大难度。首钢国际工程公司根据高炉生产操作实际情况，在迁钢2号高炉中进行喷水喷碱液工厂试验，并进行多种防腐蚀涂料的实验室实验，进一步深入分析腐蚀的原因，找出了相应的解决方法与措施。喷碱工厂试验装置实施后，对煤气冷凝水及系统腐蚀情况进行跟踪和进一步分析后，优化了工艺参数与结构，并进一步在京唐工程中实施应用。目前高炉煤气冷凝水PH值均大于6.5，运行效果良好。
4.干法除尘技术经济效益及应用前景
干法袋式除尘技术与湿法除尘技术相比，具有煤气净化质量高、节水、节电、运行费用低、无污水排放、提高TRT发电等优点，经济效益和社会效益显著（经济效益计算以2500m3高炉为例）。
1）煤气洁净度高：采用全干法布袋除尘技术处理后的净煤气洁净度高，正常情况下净煤气含尘量≤ 5mg/m3，煤气含尘量低可减少加热炉用户等堵塞，提高加热设备的热效率和使用寿命。
2）煤气热值高：干法后煤气温度高，含水量低，显著提高了煤气热值，可提供热风炉理论燃烧温度约40℃。热风温度提高，降低了燃料比、提高回收利用水平，降低了工序能耗，每年减少CO2排放约2万t。
3）生产能耗下降：采用全干法除尘工艺，与湿法除尘相比，吨铁新水消耗降低约0.40 m3，吨铁电量消耗降低约4-6 kWh。年节约新水约80万t，节电1000×104 kWh，大大减少了运行成本。
4）TRT发电量显著提高：干法除尘后净煤气温度（约150℃），比湿法除尘煤气温度（约50℃）提高100℃以上，且煤气含水量低，阻力损失小，可相应提高TRT发电量35%-40%以上。年可增加发电量约2000×104 kWh。
5）社会和环境效益良好：采用全干法布袋除尘工艺，经济效益显著，社会效益良好。湿法除尘产生大量污水，水中含有有毒物质，经处理后排放的水中仍含有氰、硫、酚和重金属等有害物质，造成土壤和水污染，形成毒害作用。采用全干法袋式除尘技术，完全避免了湿法除尘过程中大量有毒污水、污泥的产生，从根本上解决了二次水污染及污泥的处理问题。
干法除尘显著提高了TRT发电量，提高了高炉煤气热值，对提高热风温度具有重要意义，为企业创造了巨大的经济效益、社会效益和环境效益。该项目是创建环境友好型、资源节约型循环社会经济的成功范例，完全符合低碳、循环经济的发展要求。目前高炉煤气干法袋式除尘技术已应用在京唐、宣钢、济钢等多座高炉上，推广前景良好。
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