分段處理煤氣方法在鞍鋼鲅魚圈高爐的應用

趙立軍，孟凡杰，姜彥冰，李偉偉，宋守強

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口115007）

高爐生產(chǎn)是高壓狀態(tài)下的連續(xù)運行過程，在對運行設(shè)備進行檢查維護時，必須停止生產(chǎn)并待至常壓休風狀態(tài)［1］。為了保證檢修人員和設(shè)備的安全，防止事故的發(fā)生，并為施工創(chuàng)造有利條件，休風作業(yè)程序中要求，完成除塵凈化系統(tǒng)的煤氣處理和爐頂點火作業(yè)后，才能進行爐頂設(shè)備檢修［2］。傳統(tǒng)除塵凈化系統(tǒng)煤氣處理時間較長，直接影響高爐休風時間，休風時間長，則高爐產(chǎn)量損失大。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉鐵部（以下簡稱鞍鋼鲅魚圈）為了解決高爐傳統(tǒng)除塵凈化系統(tǒng)煤氣處理時間長的問題，對除塵凈化系統(tǒng)進行了改造，應用分段處理煤氣方法替代傳統(tǒng)處理煤氣方法，效果良好。

1 傳統(tǒng)處理煤氣存在的問題

鞍鋼鲅魚圈有兩座4038 m3高爐，分別于2008年9月和2009年4月開爐投產(chǎn)。初始設(shè)計的高爐煤氣除塵凈化系統(tǒng)中，粗除塵部分采用重力除塵器除塵，精細除塵部分采用高爐煤氣環(huán)縫洗滌塔(比肖夫法)除塵，均為典型的濕法除塵工藝［3］。該方法是將整個高爐煤氣除塵凈化系統(tǒng)內(nèi)的煤氣全部處理完畢后進行爐頂點火［4］，處理時間為2.5～3 h。過長的煤氣處理時間將影響爐頂點火作業(yè)，致使檢修作業(yè)無法盡快進行，同時也延長了整個高爐的休風檢修時間。

為了節(jié)省能源并提高煤氣溫度，分別于2013年和2014年對兩座高爐的煤氣除塵系統(tǒng)進行改造，將精細除塵部分由濕法除塵改為干法除塵。改造后，按照國家安全標準化（《GB6222-2005工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》）要求，點火前必須首先對整個煤氣凈化系統(tǒng)通氮氣進行管路吹掃，導致煤氣處理時間有所增加。1#高爐多次休風處理煤氣記錄的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，濕法時處理煤氣時間為160～170 min左右，改為干法處理后為230～250 min，增加了70 min左右。為了保證每次定修設(shè)備檢修項目的順利完成，將定修時間由原來的16 h增加到18 h，即每次檢修作業(yè)將造成高爐產(chǎn)量損失300～500 t。

2 解決措施

為了避免檢修時間延長對高爐產(chǎn)量造成的影響，鞍鋼鲅魚圈對高爐煤氣處理系統(tǒng)進行了改造，應用分段處理煤氣方法替代傳統(tǒng)處理煤氣方法。高爐煤氣除塵凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 高爐煤氣除塵凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 煤氣凈化系統(tǒng)分段

煤氣除塵凈化系統(tǒng)中直接和高爐爐頂聯(lián)通的只有荒煤氣管道和回壓管道，如果荒煤氣管道和回壓管道與煤氣除塵凈化系統(tǒng)的其他部分之間有可靠的切斷裝置，處理煤氣時只要將荒煤氣管道和回壓管道的煤氣處理完畢，就可以進行爐頂點火。因此，提出分段處理煤氣的方式，將煤氣凈化系統(tǒng)分成五段：

第一段為連接高爐爐頂與粗除塵設(shè)施的荒煤氣管道（切斷閥1到高爐）；

第二段為高爐爐頂上料使用的回壓管道及均排壓系統(tǒng)（切斷閥3到稱量罐）；

第三段為粗除塵設(shè)施（重力除塵器）和連接粗除塵設(shè)施與精細除塵設(shè)施的半凈煤氣管道 （切斷閥 1、2 之間）；

第四段為精細除塵設(shè)施 （干法除塵各箱體）（切斷閥 2、4 之間）；

第五段為連接精細除塵設(shè)施與煤氣管網(wǎng)的凈煤氣管道（切斷閥4、5之間）。

2.2 安裝切斷裝置

在以上五段之間安裝可靠的切斷裝置 （切斷閥1～5），各切斷閥均為盲板閥，是可靠的切斷裝置符合《GB6222-2005工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》、《AQ 2048-2012煤氣隔斷裝置安全規(guī)范》要求。其中高爐重力除塵器切斷閥（切斷閥1）將荒煤氣管道與重力除塵器和半凈煤氣管道分開，使荒煤氣管道成為單獨的一段；干法除塵各箱體出入口閥（切斷閥2、4）使重力除塵器和半凈煤氣管道成為單獨的一段，干法除塵各箱體成為單獨的一段；干法除塵各箱體至煤氣管網(wǎng)入口盲板閥（切斷閥5）為單獨的一段；2014年 5～6月分別將 2#高爐和 1#高爐的回壓管道改到凈煤氣管道，同時增加了盲板閥（切斷閥3），使回壓管道及均排壓系統(tǒng)也成為單獨的一段，除塵系統(tǒng)基本具備分段處理煤氣的條件。

2.3 安裝吹掃介質(zhì)

分別在每段安裝一路氮氣，高爐休風處理煤氣時，關(guān)閉各切斷閥，分別使用氮氣對每段內(nèi)的煤氣進行處理，即分段處理煤氣得以實施。

采取分段處理煤氣方法后，由原來把整個高爐煤氣除塵凈化系統(tǒng)的煤氣全部處理完畢再進行爐頂點火作業(yè)，改為把煤氣除塵凈化系統(tǒng)分為五段分別進行處理。當高爐休風需要處理煤氣時，關(guān)閉重力除塵器切斷閥1和回壓管道與凈煤氣管道之間的切斷閥3后，只需使用氮氣處理直接和高爐爐頂聯(lián)通的荒煤氣管道和回壓管道內(nèi)的煤氣后就可以進行爐頂點火。半凈煤氣管道和重力除塵器的煤氣、凈煤氣管道的煤氣、干法除塵各箱體的煤氣可根據(jù)需要進行處理，不必每次都處理，即便是需要處理也不影響爐頂點火，能夠有效縮短高爐休風檢修時間。

3 實施效果

鞍鋼鲅魚圈兩座高爐經(jīng)過煤氣除塵系統(tǒng)改造以及安裝可靠閥門和吹掃介質(zhì)后，均開始采用分段處理煤氣方法進行煤氣處理，其中1#高爐煤氣除塵系統(tǒng)傳統(tǒng)方法處理煤氣時間、分段方法處理煤氣時間分別如表1、表2所示，1#高爐煤氣除塵系統(tǒng)改造前后指標情況如表3所示。

表1 1#高爐煤氣除塵系統(tǒng)傳統(tǒng)方法處理煤氣時間 min

表2 1#高爐煤氣除塵系統(tǒng)分段方法處理煤氣時間 min

表3 1#高爐煤氣除塵系統(tǒng)改造前后技術(shù)指標情況

結(jié)合表1、2看出，1#高爐自分段處理煤氣技術(shù)開始實施以來，煤氣處理時間由原來的的247 min以上縮短為70 min左右，節(jié)省了約3 h，爐頂點火時間和高爐爐頂設(shè)備的檢修作業(yè)均提前，大大地提高了工作效率。由表3看出，1#高爐煤氣系統(tǒng)改造后，高爐休風時間縮短了3.5 h，高爐產(chǎn)量損失平均降低了349 t/d；而且提前對電動鼓風機停機，高爐電耗和風耗分別減少了2.04 kW·h/t、30 m3/t。

4 結(jié)語

高爐冶煉工藝中處理煤氣是一項重要的作業(yè)程序，由于煤氣凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，為了保障生產(chǎn)和檢修的安全，處理煤氣時必須嚴格執(zhí)行工藝技術(shù)規(guī)程，在爐頂點火前對整個煤氣凈化系統(tǒng)通氮氣進行管路吹掃。鞍鋼鲅魚圈高爐原采用干法傳統(tǒng)煤氣處理方法，由于處理煤氣時間長，影響高爐生鐵產(chǎn)量，提出對煤氣除塵凈化系統(tǒng)進行改造，將煤氣凈化系統(tǒng)分為五段，每段之間安裝完全切斷裝置（切斷閥）并安裝吹掃介質(zhì)。分段處理煤氣技術(shù)實施后，煤氣處理時間節(jié)省了3 h，爐頂點火時間提前，提高了工作效率，高爐休風時間縮短了3.5 h，高爐產(chǎn)量損失平均降低了349 t/d，高爐電耗和風耗分別減少了2.04 kW·h/t、30 m3/t，使得工藝更加靈活，具有推廣意義和借鑒價值。