【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 渣口機(jī)、爐前吊車、鐵水罐車及水沖渣設(shè)備等，其任務(wù)是及時(shí)處理高爐排放出的渣、鐵，保證高爐生產(chǎn)正常運(yùn)行。 ⑤噴吹系統(tǒng)。包括原煤的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、煤粉的制備、收集及煤粉噴吹等，其任務(wù)是均勻穩(wěn)定地向高爐噴吹大量煤粉，以煤代焦，降低焦炭消耗。 高爐煉鐵所用的原料是經(jīng)過(guò)處理 后 符合化學(xué)成分及粒度要求 的 ，由上料系統(tǒng) 將原料裝入高爐；經(jīng)冶煉生產(chǎn)出來(lái)的主產(chǎn)品生鐵，可直接送煉鋼廠煉鋼或鑄成鐵塊；爐渣可制成 水渣用于水泥工業(yè)；高爐煤氣除去灰塵后可用作燃料。 高爐冶煉生產(chǎn)工藝流程如圖 所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 5 圖 高爐冶煉生產(chǎn)工藝流程 1高爐； 2熱風(fēng)爐； 3除塵器； 4鼓風(fēng)機(jī)； 5渣罐； 6鐵水罐； 7布袋除塵器； 8貯油罐； 9貯煤罐； 10煙囪 熱風(fēng)爐在高爐煉鐵中的作用 高爐煉鐵采用熱風(fēng)爐來(lái)加熱所鼓入高爐的風(fēng)，可將風(fēng)溫提高到 1350℃ 。這是高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一，其重要意義在于： ①可大幅度降低煉鐵焦化 。風(fēng)溫提高 100℃ 可提高高爐風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度60~80℃ ，可降低高爐燃料比 20~30kg/t，可允許多噴吹煤粉 15kg/t。 ②可顯著地提高高爐生鐵產(chǎn)量。因?yàn)楦郀t利用系數(shù) =冶煉強(qiáng)度 247。焦化，在焦比降低時(shí)利用系數(shù)會(huì)提高。 ③風(fēng)溫的提高不但可以替代昂貴的焦炭，而且允許噴吹煤粉，進(jìn)而取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 ④熱風(fēng)爐加熱是使用高爐的生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)品高爐煤氣來(lái)作為燃料。這樣，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 6 使高爐煉鐵系統(tǒng)成為熱效率最高的火法冶金設(shè)備。不僅降低了高爐煉鐵的生產(chǎn)成本，而且減少了煤氣排放，進(jìn)而保護(hù)了環(huán)境 [5]。 高爐煤氣對(duì)熱風(fēng)爐的影 響 熱風(fēng)爐使用高爐煤氣進(jìn)行燃燒，在爐內(nèi)蓄熱積存足夠的熱能，然后引入冷風(fēng)進(jìn)行熱交換，以獲得高爐生產(chǎn)所需要的熱風(fēng)。因此，高爐煤氣質(zhì)量的好壞直接影響著熱風(fēng)爐的使用壽命和熱風(fēng)的溫度。我國(guó)眾多的中小型高爐中絕大部分都使用球式熱風(fēng)爐。這種熱風(fēng)爐占地面積小、蓄熱能力大、換球方便，但球與球之間的孔隙度小，因此對(duì)煤氣的要求更嚴(yán)格?？v觀很多中小型高爐的生產(chǎn)實(shí)踐，熱風(fēng)爐使用壽命短的原因主要有兩個(gè)：其一是耐火球質(zhì)量差。很多高爐購(gòu)置的耐火球質(zhì)量達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，耐火度低，荷重軟化溫度低。而熱風(fēng)爐內(nèi)的溫度較高，因此耐火球發(fā)生軟化變形 ，使孔隙堵塞。其二是煤氣的質(zhì)量差，煤氣中含塵量高。在熱風(fēng)爐燒爐過(guò)程中，煤氣中大量的粉塵積聚在球床中的空隙間，久而久之，使空隙堵塞，熱風(fēng)爐無(wú)法使用。因此，煤氣的質(zhì)量就成為熱風(fēng)爐的壽命和風(fēng)溫使用水平較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 高爐煤氣的產(chǎn)生及其特性 高爐煤氣的產(chǎn)生 [6] 經(jīng)熱風(fēng)爐預(yù)熱后的高溫空氣進(jìn)入高爐后，與白熱狀態(tài)的焦炭相遇，鼓風(fēng)中的氧氣，水蒸汽與焦炭發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng) : 22C O CO?? () 222C O CO?? () 22C H O CO H? ? ? () 2 2CO C CO?? () 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 7 鼓風(fēng)中蒸汽量較少 (增濕鼓風(fēng)時(shí)，水 蒸汽量相對(duì)多一些 )，由上述反應(yīng)式可知，生成氣體中氫氣含量較少；鼓風(fēng)中的氮?dú)獠粎⒓踊瘜W(xué)反應(yīng)，仍以氮?dú)鉅顟B(tài)混在生成氣中。生成氣體與鐵礦石 (包括燒結(jié)礦，球團(tuán)礦 )中氧化鐵起還原反應(yīng)如下 : 2 3 3 4 2Fe O C O Fe O C O? ? ? () 3 4 2Fe O CO FeO CO? ? ? () 2FeO CO Fe CO? ? ? () 2 3 2 3 4 2Fe O H Fe O H O? ? ? () 3 4 2 2Fe O H FeO H O? ? ? () 22FeO H Fe H O? ? ? () 隨著氧化鐵還原反應(yīng)的進(jìn)行，氣相中的 CO 及 H2 逐漸減少， CO2 和 H2O 逐漸增加，在高爐內(nèi)部氣流的作用下，入爐料中的細(xì)粉及反應(yīng)產(chǎn)物粉塵也進(jìn)入氣相，到達(dá)爐頂?shù)暮瑝m氣體就是高爐煤氣。 高爐煤氣的特性 高爐煤氣是高爐煉鐵的副產(chǎn)品。主要可燃成分是 CO 約占 20～ 30％ ，其余為 CON2 及少量的 H 微量氣體雜質(zhì) 。高爐煤氣 無(wú)色、無(wú)味、有劇毒 。 燃點(diǎn)約為 700℃ ，低位發(fā)熱量為 。另外由于高爐煤氣中含有大量煉鐵原、燃料固體顆粒組成的灰 粉 ，使用前須清洗，而清洗方式多采用濕法，故煤氣中含水較多，且灰 粉 有部分 殘留，一般 高爐煤氣的 含水率在 7g/m3 以上。 高爐煤氣除塵技術(shù) 高爐煤氣的濕法除塵 高爐煤氣除塵凈化的傳統(tǒng)工藝為濕法除塵，如圖 為高爐煤氣濕法除塵工藝流程。煤氣的濕法除塵是水洗煤氣，要耗 費(fèi) 大量的水資源。煤氣洗滌水中懸浮物達(dá) 1000～內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 8 4000mg/L，并且含有 大量的酚、氰化物及其他有機(jī)物 [7]，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(guò)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 250℃ 左右的煤氣降到 50℃ 以下，損失能量 達(dá) 30%以上 [8]，且 除塵后的 煤氣含水含塵較高，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。 濕法除塵是通過(guò)洗滌塔與文氏管來(lái)進(jìn)行除塵的。該方法可將出口煤氣含塵量降至 10 mg/m3 以下，除塵效率為 94%～ 98%， 但煤氣流速與用水情況直接影響文氏管的工作效率。當(dāng)高爐生產(chǎn)波動(dòng)或水量不穩(wěn)定時(shí) ， 文氏管的工作效率將明顯下降。 噴 霧洗 滌 塔文 丘 里洗 滌 塔T R T減 壓 閥 組煤 氣 管 網(wǎng)沉 淀 池 污 泥 泵 過(guò) 濾 機(jī)清 水 池清 水用 戶渣 場(chǎng)泥 水絮 凝 劑補(bǔ) 充 新 水重 力 除塵 器 圖 高爐煤氣濕法除塵凈化工藝流程 高爐煤氣的干法除塵 高爐煤氣的干法除塵幾乎不用水， 不會(huì)帶來(lái)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(guò)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) 50kwh/噸鐵 [9]。除塵效果好，對(duì)環(huán)境 污染少 ，且煤氣的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大。高爐煤氣的干法除塵包括電除塵技 方式 和袋式除塵 方式 。 圖 為高爐煤氣的干法袋式除塵工藝流程圖。高爐荒煤氣經(jīng)重力除塵器后進(jìn)入袋內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 9 式除塵器，在袋式除塵器內(nèi)利用濾袋本身的織孔和濾袋外表面的粉塵層對(duì)含塵煤氣進(jìn)行過(guò)濾，達(dá)到凈化煤氣的目的，經(jīng)袋式除塵器除塵后的煤氣經(jīng)調(diào)壓閥組或 TRT 煤氣壓差發(fā)電機(jī)后，入煤氣管網(wǎng)到用戶。 重 力 除 塵 器袋 式 除 塵 器 進(jìn)氣 總 管袋 式 除 塵 器調(diào) 壓閥 組T R T煤 氣 管 網(wǎng)冷 熱 交 換 器灰 斗 輸 灰 機(jī) 斗 式 提 升 機(jī) 灰 倉(cāng)煤 氣用 戶外 運(yùn)高 爐 荒煤 氣 圖 高爐煤氣的干法除塵工藝流程 高爐煤氣干法布袋除塵的優(yōu)點(diǎn) 1) 高爐煤氣采用干法布袋除塵比傳統(tǒng)的濕法除塵可以多回收和利用煤氣顯熱。高爐煤氣溫度按 180℃ 計(jì) ， 每噸鐵可回收煤氣約 30 萬(wàn) kJ 的顯熱 ， 相當(dāng)于多回收了 10 kg 的標(biāo)準(zhǔn)煤。 2) 高爐煤氣采用干法布袋除塵比傳統(tǒng)濕法除塵可以提高煤氣的熱值。采用干法凈化后的煤氣不含機(jī)械水 ， 因而煤氣熱值可提高 126～ 209 kJ/m3， 煤氣顯熱可使理論燃燒溫度提高 90～ 120℃ ， 熱風(fēng)爐或鍋爐的效率提高 2%～ 3%。 3) 高爐煤氣采用干法布袋除塵比傳統(tǒng)的濕法除塵可以節(jié)約水、電 。 據(jù)測(cè)量 ， 對(duì)于大型高爐 ， 高爐煤氣采用干法布袋除塵可以節(jié)約工業(yè)循環(huán)水約 6 m3/噸 鐵。 4）干法除塵比濕法除塵效率高。大型高爐干式布袋除塵后凈煤氣含塵量一般在 3 mg/m3 以下 ， 平均不超過(guò) 1 mg/m3， 而濕式除塵后凈煤氣含塵量一般在 5～ 10 mg/m3， 有的甚至?xí)^(guò) 10 mg/m3。干法除塵凈煤氣質(zhì)量的提高有利于高爐凈煤氣用戶的生產(chǎn) 和使用 [10]。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 10 第三章 除塵器 各種除塵器原理 除塵技術(shù)就是利用兩相流動(dòng)的氣固或液固分離原理 (包括重力分離、慣性力分離、 離心力分 離、庫(kù)侖力分離、水膜除塵和過(guò)濾 ) 捕集氣體中的固態(tài)或液態(tài)顆粒物。常用的除塵裝置有機(jī)械式除塵器、濕式除塵器、靜電除塵器、過(guò)濾式除塵器 和袋式除塵器。 機(jī)械式除塵器是利用重力、慣性力和離心力作用使粉塵與氣流分離沉降的裝置，包括重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等。重力沉降室和慣性除塵器屬于低效除塵器 ,旋風(fēng)除塵器屬于中等效率除塵器。 濕式除塵器是利用液滴或液膜洗滌含塵氣流使粉塵與氣流分離沉降的裝置。濕式除塵器有水膜除塵器、噴淋塔、文丘里洗滌器沖擊式除塵器和旋流板塔等。其原理為利用水形成液網(wǎng)、液膜或液滴與塵粒 發(fā)生慣性碰撞、擴(kuò)散效應(yīng)、黏附、擴(kuò)散漂移與熱漂移、凝聚等作用，達(dá)到捕集、分離塵粒，并兼?zhèn)湮諝鈶B(tài)污染物的目的；可以處理高溫廢氣、黏性顆粒和液滴 ， 除塵效率較高。 靜電除塵器是利用高壓電場(chǎng)使顆粒荷電，在庫(kù)侖力作用下使顆粒與氣流分離沉降的裝置。靜電除塵器幾乎可以捕集一切細(xì)微粉塵及霧狀液滴 ， 其捕集粒徑范圍在 0． 01～ 100 um， 粉塵粒徑 ＞ 0． 2um 時(shí)，除塵效率可高達(dá) 99 %以上；由于靜電除塵器利用庫(kù)侖力捕集粉塵，流經(jīng)除塵器的阻力很小，約 98～ 294 Pa ；并可處理從低溫、低壓到高溫、高壓的含塵氣流。 各種除塵 器性能比較 靜電除塵器、濕式文丘里除塵器和袋式除塵器是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較廣的 3 種高效除塵器；重力沉降室和慣性除塵器屬于低效除塵器；旋風(fēng)除塵器和除文丘里以外的濕式除內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 11 塵器屬于中等效率除塵器。各種除塵器基本性能如表 。 表 各種除塵器基本性能類 別 型 式 阻 力 / P a 效 率 / ％ 設(shè) 備 費(fèi) ( 比 值 )機(jī) 械 式 除塵 器濕 式 除塵 器過(guò) 濾 式 除 塵器靜 電 除 塵 器重 力 除 塵 器慣 性 除 塵 器旋 風(fēng) 除 塵 器袋 式 除 塵 器水 膜 除 塵 器多 管 旋 風(fēng) 除 塵 器噴 淋 洗 滌 器文 丘 里 除 塵 器自 激 式 除 塵 器顆 粒 層 除 塵 器干 式 靜 電 除 塵 器濕 式 靜 電 除 塵 器5 0 ～ 1 5 01 0 0 ～ 5 0 04 0 0 ～ 1 3 0 08 0 0 ～ 1 5 0 01 0 0 ～ 3 0 05 0 0 0 ～ 2 0 0 0 08 0 0 ～ 2 0 0 05 0 0 ～ 1 5 0 08 0 0 ～ 2 0 0 08 0 0 ～ 2 0 0 01 0 0 ～ 2 0 01 2 5 ～ 5 0 04 0 ～ 6 05 0 ～ 7 07 0 ～ 9 28 0 ～ 9 57 5 ～ 9 59 0 ～ 9 88 5 ～ 9 88 5 ～ 9 88 5 ～ 9 9 . 98 5 ～ 9 98 5 ～ 9 99 0 ～ 9 81 . 0/1 . 0 ～ 4 . 02 . 5 ～ 5 . 01 . 0 ～ 2 . 41 . 5 ～ 1 63 . 0 ～ 6 . 02 . 5 ～ 83 . 0 ～ 6 . 0/6 ～ 2 5/ 袋式除塵器的過(guò)濾機(jī)理 袋式除塵器從 19世紀(jì)中葉開(kāi)始用于工業(yè)生產(chǎn)以來(lái) ， 不斷發(fā)展 ， 特別是 20世紀(jì) 50年代 ,脈沖噴吹的清灰方式以及合成纖維濾料的應(yīng)用 ， 為袋式除塵器的進(jìn)一步發(fā)展提供了有利條件。目前在各種高效除塵 器中，袋式除塵器是最有競(jìng)爭(zhēng)力的一種。 袋式除塵是采用過(guò)濾技術(shù)將空氣中的固體顆粒物進(jìn)行分離的過(guò)程，袋式除塵器是采用過(guò)濾技術(shù)進(jìn)行氣固分離的設(shè)備 [11]。 氣體過(guò)濾技術(shù)目前主要有纖維過(guò)濾、膜過(guò)濾和顆粒過(guò)濾。盡管這三種方式都能達(dá)到將氣 體 中固體顆粒分離出來(lái)的目的，但它們的機(jī)理是不一樣的，袋式除塵為纖維過(guò)濾，膜過(guò)濾或膜過(guò)濾與顆粒過(guò)濾的組合。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 12 袋 式 除塵器的濾料是由大量纖維疏松地充填在一起組成的過(guò)濾介質(zhì)，纖維的取向與空氣流方向垂直，粒子大多數(shù)沉積在介質(zhì)內(nèi)部，布袋