鞍鋼10#高爐煤氣系統(tǒng)的工程應(yīng)用實(shí)踐

李艷，矯繼東，盧楠

（1.鞍鋼工程技術(shù)有限公司，遼寧鞍山114003；2.鞍鋼股份公司能源管控中心，遼寧鞍山114003）

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鞍鋼10#高爐煤氣系統(tǒng)的工程應(yīng)用實(shí)踐

李艷1，矯繼東2，盧楠2

（1.鞍鋼工程技術(shù)有限公司，遼寧鞍山114003；2.鞍鋼股份公司能源管控中心，遼寧鞍山114003）

鞍鋼作為我國大型鋼鐵企業(yè)，不斷進(jìn)行技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新。鞍鋼改造的高爐煤氣除塵均采用干法布袋除塵和TRT工藝，環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益顯著。闡述了具有典型意義的鞍鋼10#高爐煤氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與投產(chǎn)效果。

荒煤氣；凈煤氣；干法袋式除塵；TRT

1 前言

鞍鋼作為我國大型鋼鐵企業(yè)，不斷進(jìn)行技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新。鞍鋼將高爐煤氣的利用作為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排的重要突破口，在達(dá)到節(jié)能減排及環(huán)境保護(hù)要求的基礎(chǔ)上，企業(yè)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展。

鞍鋼10#2580 m3高爐，1993年改造投產(chǎn)，由于那時(shí)的大型高爐干法袋式除塵工藝還不算成熟，所以采用的是濕法塔文工藝，2008年10月停爐準(zhǔn)備大修。2012年開始大修改造，目標(biāo)是擴(kuò)容為3200 m3的高爐，在采用高爐煤氣干法除塵工藝的同時(shí)增加TRT裝置。

2 高爐煤氣系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)

2.1 高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

煤氣發(fā)生量：440000～480000 m3/h；

最大煤氣發(fā)生量：520000 m3/h；

煤氣壓力：0.15～0.25 MPa；

爐頂最大壓力：0.28 MPa；

煤氣溫度：150～250℃；

荒煤氣含塵量（旋風(fēng)除塵器出口）：5 g/m3；

凈煤氣含塵量（指標(biāo)）：≤5 mg/m3；

發(fā)電機(jī)額定功率：15200 kW；

發(fā)電機(jī)額定電壓：10.5 kV；

透平額定功率：15800 kW。

2.2 高爐煤氣干法袋式除塵工藝方案

本設(shè)計(jì)采用的高爐煤氣干法袋式除塵工藝屬于國內(nèi)外高爐煤氣除塵采用的先進(jìn)工藝。10#3200 m3高爐煤氣除塵系統(tǒng)采用干法袋式除塵工藝，整個(gè)系統(tǒng)主要由低壓氮?dú)饷}沖清灰系統(tǒng)、氣力輸灰系統(tǒng)、卸灰系統(tǒng)組成。

2.3 TRT機(jī)組

原10#高爐沒有配置TRT發(fā)電系統(tǒng)，現(xiàn)拆除干法除塵北側(cè)原爐頂除塵樓新建TRT廠房。

TRT是一套通過余壓透平裝置，將高爐爐頂有余壓的煤氣壓力能與顯熱回收變成電能的裝置。該裝置在有效利用高爐煤氣余壓發(fā)電的同時(shí)，又可利用透平的可調(diào)靜葉控制高爐爐頂?shù)膲毫Α?/p>

TRT裝置主要設(shè)備：

（1）干式軸流反動式二級膨脹機(jī)：

透平最大出力：25288 kW

透平轉(zhuǎn)速：3000 r/min

（2）三相交流同步發(fā)電機(jī)：

額定功率：24276 kW

額定轉(zhuǎn)速：3000 r/min

額定電壓：10.5 kV

勵(lì)磁方式：無刷勵(lì)磁

冷卻方式：水－空氣冷卻

TRT裝置除了以上兩個(gè)主要的系統(tǒng)外，還有一系列如潤滑油系統(tǒng)、液壓伺服控制系統(tǒng)、大型閥門系統(tǒng)、氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)、給排水系統(tǒng)、高、低壓發(fā)配電系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等配套系統(tǒng)。

3 工程中解決的問題與分析

3.1 荒煤氣系統(tǒng)設(shè)施的配備

關(guān)于在荒煤氣系統(tǒng)配置什么樣的設(shè)備，不同廠家有不同的觀點(diǎn)，換熱器、重力除塵器或旋風(fēng)除塵器、荒煤氣放散塔都在考慮范圍內(nèi)，也有不配備任何裝置而直接進(jìn)入布袋除塵系統(tǒng)的，具體情況如下：

（1）換熱器壽命短、易堵塞、易磨損、不容易切換等問題，不是很成熟且投資很大；

（2）旋風(fēng)除塵器比重力除塵器除塵效率高，可以減輕布袋的除塵壓力；

（3）配備荒煤氣放散塔，可以在高爐煤氣溫度低期間在除塵系統(tǒng)前進(jìn)行較長時(shí)間放散，對周邊安全不構(gòu)成威脅。

因此，認(rèn)為比較合理的荒煤氣系統(tǒng)設(shè)備配置如圖1所示。

圖1 合理的荒煤氣系統(tǒng)設(shè)備配置

3.2 關(guān)于煤氣溫度的控制

通過大量生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出來，日常的細(xì)化操作、高爐煤氣布袋除塵系統(tǒng)與高爐操作的相互協(xié)調(diào)，是保證煤氣的溫度在布袋承受的范圍內(nèi)的前提條件。

正常生產(chǎn)的情況下，主要應(yīng)當(dāng)防止溫度過低，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量縮短荒煤氣和半凈煤氣管道的長度，并做好管道的保溫。另外，輸灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要提高對輸灰管道堵塞的應(yīng)急能力，后期經(jīng)過改造，將兩條輸灰管道改造為4條輸灰管道。見圖2。

圖2 輸灰管道改造示意圖

3.3 關(guān)于瓦斯灰自燃的探討

高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)產(chǎn)生的瓦斯灰和空氣接觸后會發(fā)生燃燒現(xiàn)象，導(dǎo)致瓦斯灰自燃的是成分中的碳粉含量過高，高爐操作應(yīng)研究如何讓碳粉充分地燃燒，消除瓦斯灰中的易燃物。

針對這個(gè)問題，對瓦斯灰做了成分全分析，見表1。

表1 瓦斯灰成分全分析數(shù)據(jù)

瓦斯灰自燃在煤氣系統(tǒng)中是一項(xiàng)重大安全隱患，在處理煤氣過程中要高度注意，可能導(dǎo)致系統(tǒng)爆炸。處理煤氣時(shí)要避免直接自然通風(fēng)，要設(shè)計(jì)通氮?dú)庀到y(tǒng)冷卻系統(tǒng)。

3.4 關(guān)于主煤氣管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

干法除塵系統(tǒng)的主煤氣管道在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮盡量減少末端和分支，防止末端管道積灰的問題。

3.5 除塵器粉塵分析儀和料位計(jì)的選用

從干法除塵系統(tǒng)的運(yùn)行情況看，粉塵分析儀的技術(shù)還不成熟，市場上還沒有真正反映粉塵濃度變化的分析儀，只能反映粉塵濃度變化趨勢。

料位計(jì)選用熱電偶料位計(jì)，效果較好。

3.6 卸、輸灰系統(tǒng)

輸灰管線的三通部位嚴(yán)重磨損，每天都有除塵器退出運(yùn)行進(jìn)行焊漏作業(yè)，給生產(chǎn)、維護(hù)帶來極大的困難并且輸灰管線的泄漏對周圍環(huán)境造成了污染。改造輸灰管線及其三通部位，輸灰管線由原來的內(nèi)襯陶瓷改為高鉻鉬合金耐磨材質(zhì)，將三通部位改為高鉻鉬合金耐磨材質(zhì)和箱體式三通，增加其耐磨度，防止磨損泄漏。

3.7 大型閥門的選用

干法除塵目前普遍存在開關(guān)不動、閥門箱體集灰、磨損等問題。經(jīng)過研究蝶閥選擇形式為鑄造、軸承外置、配套優(yōu)質(zhì)大功率的電動頭的形式運(yùn)行效果較好，另外要根據(jù)使用情況進(jìn)行定期更換。

4 工程運(yùn)行情況

4.1 10#高爐2013年5月15日投產(chǎn)運(yùn)行，凈化后的高爐煤氣含塵量低于5 mg/m3。TRT機(jī)組于10月20日投產(chǎn)，發(fā)電量比濕法增加30%。高爐煤氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行、達(dá)標(biāo)排放、增加發(fā)電量的目標(biāo)。

我們將鞍鋼新1#3200 m3高爐濕式TRT和10#3200 m3高爐干式TRT發(fā)電量做一個(gè)比較，見表2。

App lication of Dry Bag Dust Removers and TRT in the Blast Furnace Gas System s of Anshan Steel

LI Yan1，JIAO Jidong2，LU Nan2
(1.AngangEngineeringTechnologyCo.,Ltd.;2.EnergyControlCenterofAnshanIronandSteelCo.,Ltd., Anshan,Liaoning114003,China)

As a giant steel enterprise,Anshan Steel has continuously carried out technical reform and innovation.All of its blast furnace gas systems adopted dry bag dust removers and TRT process,bringing significant environmental and economic benefit.The design approach and operation performance of the typical No.10 BF gas system of Anshan Steel are presented.

raw gas;clean gas;dry bag dust removal;TRT

X757

B

1006-6764(2014)12-0017-02