第七章 高炉煤气处理系统设计

7.2.2 半精细除尘设备
一. 洗涤塔 1. 结构： 内设三层喷水管，每层都设有均布的 喷头，最上层逆气流方向喷水，喷水量占 总水量的50％，下面两层则顺气流方向喷 水，喷水量各占25％。 结构图：
1－煤气导入管； 2－洗涤塔外壳；
3－喷嘴；
4－煤气导出管； 5－人孔； 6－给水管
2. 工作原理
i——布袋允许的过滤负荷，一般取30～ 35m3/m2· h。 布袋的总条数：
除尘器总过滤面积除以每条布袋的表面积。
7.3 煤气除尘系统附属设备
7.3.1 脱水器
1 重力式脱水器
一. 工作原理 气流进入脱水器后，由于气流流速 和方向的突然改变，气流中吸附有尘泥 的水滴在重力和惯性力作用下沉降，与 气流分离。
二. 干法除尘 一种是用耐热尼龙布袋除尘器（BDC）； 一种是用干式电除尘器（EP）
干法净化系统流程图
三. 评价煤气除尘设备的主要指标： 1. 生产能力
指单位时间处理的煤气量，一般用 每小时所通过的标准状态的煤气体积流 量来表示。
2. 除尘效率
指标准状态下单位体积的煤气通过 除尘设备后所捕集下来的灰尘重量占除 尘前所含灰尘重量的百分数。
（4）喷水冲洗沉淀极上的尘粒，可以提高除 尘效率。 （ 5）灰尘本身的性质和数量。
4. 特点 （1）除尘效率高，煤气含尘量降至 5mg/m3以下；
（2）除尘效果不受高炉操作条件的影响；
（3）压力损失小；
（4）一次投资高。
三. 布袋除尘器
1. 除尘原理：
为过滤除尘，含尘煤气流通过布袋 时，灰尘被截留在纤维体上，而气体通 过布袋继续运动，通过振动或反吹将粉 尘清落卸出，属于干法除尘。
（2）压力损失70～200Pa
二. 溢流文氏管
1. 结构
溢流文氏管示意图 1－煤气入口；
2－溢流水箱；
3－溢流口； 4－收缩管； 5－喉口； 6－扩张管
2. 工作原理
工作时溢流水箱的水不断沿溢流口流入收 缩段，保持收缩段至喉口连续地存在一层水膜， 当高速煤气流通过喉口时与水激烈冲击，使水 雾化，雾化水与煤气充分接触，使粉尘颗粒湿 润聚合并随水排出，并起到降低煤气温度的作 用。
75％。
7.3.2 粗煤气管道
一. 概念
1.荒煤气管道： 从粗除尘设备到半精细除尘设备之间的煤气 管道称为荒煤气管道。 2. 半净煤气管道： 从半精细除尘设备到精细除尘设备之间的煤 气管道称为半净煤气管道。
3. 净煤气管道：
精细除尘设备以后的煤气管道称为净煤气管道。
二. 高炉炉顶煤气管道示意图
式中
m1 m2 100 % m1

——除尘效率，%；
m1、m2——分别为入口和出口煤气标态 含尘量，g/m3
3. 压力降 指煤气压力能在除尘设备内的损失， 以入口和出口的压力差表示。
4. 水的消耗和电能消耗
水、电消耗一般以每处理1000m3 标态煤气所消耗的水量和电量表示。
7.2 煤气除尘设备及原理
煤气调压阀组 1－电动蝶式调节阀； 2－常通管； 3－自动控制蝶式调 节阀； 4－给水管； 5－煤气主管；
6－终点开关
三. 组成——2150mm煤气主管 由四个调节阀和一个常通管道组成：
①3个750mm电动蝶式调节阀：
用于粗调或分档调节，以实现不同的炉 顶压力和高压、常压之间的转换。 ②1个400mm自动控制蝶式调节阀： 用于细调 ，维持稳定的炉顶压力； ③1个250mm常通管：起安全保护作用 四. 结构示意图
三. 煤气导出管：
均匀分布在炉头处。小型高炉设置两根
导出管，大型高炉设四根导出管。
导出管总截面积大于炉喉截面积的40％，
煤气在导出管内流速为3～4m/s。
导出管倾角应大于50，一般为53
四. 煤气上升管 导出管上部成对地合并在一起的垂直部
分称为煤气上升管。
煤气上升管的总截面积为炉喉截面积的
25～35％，上升管内煤气流速为5～7m/s。
双文氏管串联清洗系统（P204）
环缝洗涤器清洗系统（P204） 1-重力除尘器；2-环缝洗涤器；3-脱水器；4-旁通阀；5-透平机组
塔后文氏管系统（P204） 1-重力除尘器；2-洗涤塔；3-文氏管； 4-调压阀组；5-脱水器
滤袋干式除尘系统（P204） 1-重力除尘器；2-1次滤袋除尘；3-2次滤袋除尘； 4-蝶阀；5-闸阀；6-净煤气管道
负极为电晕极，正极为沉淀极。
2. 结构形式：
有单管式、套筒式和平板式三种类型。
a－单管式；b－板式；c－套筒式
3. 影响除尘效率的因素 （1）荷电尘粒的运动速度。 （2）沉淀极比表面积愈大除尘效率愈高。
概念：沉淀极比表面积是指在1s内净化1m3煤 气所具有的沉淀极面积。 （3）煤气流速与入口煤气含尘量。
2. 结构
布袋除尘器示意图 1－布袋；
2－反吹管；
3－脉冲阀； 4－脉冲气包； 5－箱体； 6－排灰口
3. 计算 总过滤面积根据布袋可能承受的过滤负 荷进行计算。
概念：
过滤负荷是指每平方米布袋每小时允许 过滤的煤气量。
布袋总面积计算：
式中：
Q A i
A ——除尘器总过滤面积，m2；
Q——除尘器过滤煤气总流量，m3/h；
10-40g/m3, 0.1-0.2MPa, 200℃ 洗涤塔80-200Pa 4-5t水/m3 溢流文氏管>5μm ΔP1.5-3KPa 3.5-4t水/m3
高压阀组 余压发电
<10mg/m3, 常温0.020.035MPa 文氏管8-10KPa 0.5-1t水/m3 静电除尘器 0.8KPa 0.3-0.4KWh
7 高炉煤气处理系统
7.1 概述


煤气成分CO20-24%，H22%，CH40.5%， CO214-18%，N255-58%。 1300-1600m3煤气/t铁，有毒，含尘1040g/m3,0.1-0.2MPa,温度约200℃
煤气除尘工艺流程
荒煤气—粗除尘—半精细除尘—精除尘—压力利用—净煤气
器壁上、积聚并向下流动而被除去。
二. 结构示意图
入口煤气
标态速度为
12m/s；
筒内速度 为4m/s。 一般安装 在调压阀组 后 面。
3 填料式脱水器
一. 脱水原理 靠煤气流中的水滴与填料相撞失 去动能，从而使水滴与气流分离。
二. 结构示意图 设二层填料——
塑料环，每层厚0.5m，
每层塑料环层压力损 失为0.5KPa。 作为最后一级脱 水设备，脱水效率为
1. 工作原理 含尘煤气以10～20m/s的标态流速从切线 方向进入后，在煤气压力能的作用下产生回旋 运动，灰尘颗粒在离心力作用下，被抛向器壁 积集，并向下运动进入积灰器。 2. 结构示意图
旋风除尘器
3. 特点： 旋风除尘器可以除去大于20µ m 的粉尘颗粒，压力损失较大，为 500～1500Pa。
Q D 1.13 v
式中： Q ——煤气流量，m3/取高值。
（2） 圆筒部分高度（H）：
Qt H F
式中： t ——煤气在圆筒部分停留时间，
一般12～15s，大高炉取低值；
F——除尘器截面积，m2； （3）核核高径比 ：
一般在1.00～1.50之间，大高炉取低值。
3. 溢流文氏管主要设计参数
收缩角 20º～25º
扩张角 6º～7º
喉口长度，mm 300
喉口流速，m/s 50～70
喷水量， 3m3 t/10 3.5～4.0
溢流水量，t/103m3 0.5
7.2.3 精细除尘设备
一. 文氏管
1. 除尘原理： 与溢流文氏管相同，只是通过喉口部 位的煤气流速更大，气体对水的冲击更加 激烈，水的雾化更加充分，可以使更细的 粉尘颗粒得以湿润凝聚并与煤气分离。
二. 结构示意图
煤气在重力脱 水器内标态流速为 4～6m/s；
进口煤气流速
15～20m/s。
重力式脱水器
三. 特点： 结构简单，不易堵塞，但脱泥、脱水 的效率不高。
安装在文氏管后。
2 挡板式脱水器
一. 工作原理 煤气从切线方向进入后，经曲折 挡板回路，尘泥在离心力和重力作用
下与挡板、器壁接触被吸附在挡板和
2. 影响除尘效率的因素 （1）喉口处煤气流速：
当耗水量一定时，喉口流速越高则 除尘效率越高； （2）耗水量有关：
当喉口流速一定时，耗水量多，除 尘效率也相应提高。
3. 特点 压力损失较大，适用于高压高炉。
二. 静电除尘器
1. 除尘原理：
当气体通过两极间的高压电场时，由 于产生电晕现象而发生电离，带阴离子的 气体聚集在粉尘上，在电场力作用下向阳 极运动，在阳极上气体失去电荷向上运动 并排出，灰尘沉积在阳极上，用振动或水 冲的办法使其脱离阳极。
高炉休风时关闭， 阀盘落下，将高炉与 煤气除尘系统隔开。
三. 要求： 1. 密封性能良好；
2. 开启时压力降要小。
7.3.4 煤气放散阀
一. 位置： 设置在炉顶煤气上升管的顶端、除尘器 的顶端和除尘系统煤气放散管的顶端。 为常关阀，当高炉休风时打开放散阀。 操作时应注意不同位置的放散阀不能同时打 开。 二. 结构示意图
7.2.1 粗除尘设备
一. 重力除尘器 1. 除尘原理：
煤气经中心导入管后，气流突然转向，流 速突然降低，煤气中的灰尘颗粒在惯性力和重 力作用下沉降到除尘器底部。
2. 结构示意图
重力除尘器
1－煤气下降管，2－除尘器；3－清灰口；4－中心导入管；5－塔前管
3. 主要尺寸——圆筒部分直径和高度 （1）圆筒部分直径（D）：
结构示意图
三. 要求： 密封性能良好，工作可靠，放散时
噪音小。
7.3.5 煤气切断阀
一. 作用 把高炉煤气清洗系统与钢铁联合企