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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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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。
耐磨板二次处理工艺
首钢迁钢建成投产后每年产生耐磨板约90万t。按照循环经济理念，推进固体废物综合利用，实现节约资源和环境保护，在首钢迁钢循环经济产业园内建设一条年处理能力为 90万t的耐磨板处理生产线，对耐磨板进行资源化利用，实现渣与钢的分离，以及尾渣综合利用。首钢国际工程公司自主研发了耐磨板二次处理系统， 限度地回收耐磨板中的金属铁，降低耐磨板尾渣中金属铁的含量。根据对渣钢的质量要求，所设置的破碎、筛分、磁选作业可对产品粒度和质量随时调节，达到所要求的产品性能指标。耐磨板二次处理生产线主要设备充分利用首钢在 1997 年从德国 KHD 公司引进的一套年加工能力为 120 万t的耐磨板处理生产线的旧有设备，进行必要的修、配、改，并配套完善综合设施。使原16条皮带机改为6条皮带机参与运行，原工序复杂、设备多的耐磨板处理生产线创新变成了占地面积小，工序简单，投资少，既经济又合理的耐磨板处理生产线，对推进固体废物综合利用，大力发展循环经济起着重要的作用，取得良好的经济效益和社会效益。完全实现了钢铁企业固体废弃物“零”排放的目标。
5.1 产品规格
渣钢系列
规格：大于300mm、300-70mm、70-35mm、35-10mm、小于10mm。主要用途：品位高于90%的渣钢回转炉炼钢，品位低于90%，进入渣钢处理生产线进行提纯。
尾渣系列
规格：小于35mm的尾渣、小于10 mm的粒化渣。
主要用途：1）用于制砖和路基材料的原料以及混凝土骨料使用；2）用于格栅板原料以及做水泥的生料等。
5.2 耐磨板二次处理工艺设计特点
首钢迁钢耐磨板二次处理工艺设计从紧凑型、节能型、环保型原则出发，采用 “两级破碎－四级筛分－六级磁选”工艺。在工艺选择中增加磁选工序，提高耐磨板对金属的回收率，实现效益 化，并为后期渣钢提纯工序提供可靠的原料来源。主要特点如下：
1) 具有先进性、实用性和环保性；
2) 耐磨板二次处理生产线工序简单、工艺流程短、设备少、占地面积小、建设周期快，投资少，既经济又合理；
3) 采用除尘设施，减少耐磨板二次污染、改善周围环境（生态环境、经营环境）；
4) 渣钢回收率高，尾渣含铁量低，尾渣应用范围广；
5) 渣钢品位高，利用率大；
6) 延长了耐磨板利用的产业链条，对提高耐磨板利用的附加值、扩大其应用领域有重大意义；
7) 生产线运行均采用全程自动化控制和检测系统，确保系统、可靠运行；
8) 生产运行采用视频监控，减少管理及岗位人员，节约消耗，降低成本。
5.3耐磨板二次处理工艺流程
耐磨板在炼钢厂经热泼打水处理后，由装载机将耐磨板装入火车运至耐磨板处理料场堆存备用。生产线料台面上装有格筛，小于300 mm的耐磨板进入生产线原料仓。需处理的耐磨板在1号皮带机上，由磁选机选出 <300mm的渣钢。磁选后的耐磨板由1号皮带机送往1号振动筛，筛上>70 mm的耐磨板进入破碎机破碎，破碎到<70 mm的耐磨板到达3号皮带机；筛下<70 mm 的耐磨板进入2号振动筛，筛出>35 mm的耐磨板进入3号皮带机。3号皮带机安装有磁选机，选出<70 mm的渣钢。磁选后< 70 mm的耐磨板进入破碎机破碎，破碎成 <35 mm 的耐磨板送到4号皮带机，4号皮带机上安装有磁选机，选出<35mm渣钢。磁选后的耐磨板进入3号振动筛，筛下<10mm的耐磨板进入5号皮带机，把耐磨板料送入料场。筛上>10mm的耐磨板进入6号皮带机；2号振动筛筛下的耐磨板进入2号皮带机，2号皮带机上安装有磁选机，选出粒度 <35mm的渣钢，磁选后的耐磨板进入3号振动筛，筛下<10mm的耐磨板进入5号皮带机，由5号皮带机将耐磨板料送入料场，筛上耐磨板进入6号皮带机，由6号皮带机把>10mm的耐磨板料送入料场。整个过程经过4次跨带磁选和2次磁辊磁选，获得不同品位和粒级的产品。
炼钢自动化要求
自动化炼钢是炼钢发展的趋势。迁钢转炉配有副枪、烟气分析、转炉下渣检测和复吹系统等先进装备。如果炼钢耐磨板原料加入没有分类，则影响炼钢终点控制水平，进而严重制约自动化炼钢发展和品种钢的冶炼。
2.2自产耐磨板要求
厂内自产耐磨板，主要是炼钢厂的连铸废坯、钢包、中间包内的残钢、铸坯的切头切尾；轧钢厂的切头切尾、耐磨板板的切边；机械加工废品、车屑；以及废旧设备等。这些耐磨板质量好，成分清楚，质量波动较小，对冶炼工艺的稳定性影响也较小。但由于体积大，无法正常加入转炉，必须经过切割，剪切到合格的耐磨板，使耐磨板单块重量≤800kg，耐磨板 边长≤1000mm的入炉要求。
2.3耐磨板精细化管理
采用耐磨板管理模式，建立专门的耐磨板配送间，有利于耐磨板质量检验和准确配送；同时增加相应的计量设备，有利于入炉耐磨板的精准配加，提高转炉自动化炼钢水平和品种钢的冶炼。
2.4耐磨板使用要求
1) 满足质量要求，提高金属收得率；
2) 经济合理利用，满足品种要求，降低制造成本；
3) 合理搭配，计量准确，满足自动化炼钢要求；
4) 提高堆比重，提高转炉生产率，实现多吃耐磨板目标。
2.5炼钢厂现场耐磨板间的传统管理不利于低成本生产
炼钢厂常规设计需要内部存放耐磨板；但受场地小的限制，现场耐磨板不分级，统一堆放；同时存放分散，影响转炉生产率和优质品种的冶炼，耐磨板得不到经济合理使用，增加了生产成本。
3. 冶炼用耐磨板的标准要求
炼钢冶炼用耐磨板无论在耐磨板质量和耐磨板规格方面均有严格要求。
3.1转炉炼钢对耐磨板的质量要求
1）耐磨板应清洁干燥，耐磨板表面尽量不混入油污、泥沙、水泥、耐火材料、橡胶和炉渣等杂物，杂质含量见表1；
表1 杂 质 含 量
油脂类
涂料类
土沙
木材
水分
S
P
≤0.002%
≤0.005%
≤0.5%
≤1%
≤3%
≤0.08%
≤0.08%
2）渣钢中的夹渣量应小于10%；
3）对不同耐磨板应分类存放，以免贵重合金损失或造成熔炼废品；合金钢及有色金属（如pb、Zn、Sn、Cu等）、硅及特殊合金元素含量高的耐磨板应与一般耐磨板分开堆存管理；
4）耐磨板中不准有两端封闭管状物、封闭容器、易燃、易爆物、废旧武器及有毒物品；
5）耐磨板不准含有放射性物质。
3.2炼钢对耐磨板的规格要求
1）耐磨板应具有合适的外形尺寸和重量。轻薄耐磨板应打包或压块达到一定密度后使用；重型耐磨板需切割加工，达到能顺利装炉和损坏炉衬，以保证在冶炼期能全部熔化。
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