25t氧气顶吹转炉煤气的安全回收利用

学术论文 2007-11-15 23:25:34

王涤非

    摘  要:简述25t氧气顶吹转炉在吹炼过程中存在的问题;介绍了煤气回收工艺,从炉口微差压调节装置、顺序控制装置、气体分析装置、检测运行参数和安全装置等方面阐明煤气回收系统的自控、检测与安全设施的特点;对系统可能出现的故障提出了对策,并归纳了系统在运行后出现的不安全因素。
    关键词:氧气顶吹转炉;CO;煤气;安全回收;故障;预测;对策
    中图分类号:TF724    文献标识码:B

    氧气顶吹转炉在吹炼过程中,排出含有大量CO与固体尘粒的烟气(煤气),过去水钢炼钢厂将这部分烟气直接排放到大气中,既污染环境,又浪费能源,却不得不外购大量的焦炉煤气用于铁水、盛钢桶等物件保温。为降低生产成本,保护环境,合理利用资源,炼钢厂实现转炉煤气回收以来,在保证供给年轧制40万t钢材的加热炉用煤气的同时,内部主要煤气使用点也实现了自给。
    一、煤气回收工艺
    在氧气顶吹转炉吹炼过程中,产生的煤气通过OG(湿法)装置净化回收。即冶炼中产生的近1 450℃的高温煤气,通过冷却烟罩与烟道冷却到约900℃后进入溢流定径文氏管进行水雾处理,使煤气中80%左右的固体颗粒脱离煤气进入重力脱水器脱水,同时煤气温度降至约70℃。在风机的抽引下煤气流速突增进入R-D文氏管,经水雾处理去除8μm以上的固体颗粒后再水雾分离,让纯净的煤气进入风机。当煤气质量合格时,三通阀切换至回收状态,煤气经水封逆止阀、V型水封送入气柜;如不合格则三通阀切换至放散状态,经放散塔点燃后排放到大气中。
    二、回收系统自控、检测与安全设施的特点
    1.炉口微差压调节装置
    为提高煤气回收的质量和数量,OG装置采用炉口微差压调节装置控制炉口烟气的未燃烧状态。炉口煤气压力信号由差压变送器转换成电信号,输入调节仪,与设定值比较后,驱动R-D文氏管液压执行机构,并调节R-D文氏管喉口挡板,使炉口压力恒定,达到风机风量与转炉煤气量同步,以减少煤气过量燃烧或溢出。
    2.顺序控制装置
    转炉吹炼过程是根据时间顺序控制装置运行的。吹炼周期中,由顺序控制装置进行吹炼和非吹炼、回收和放散等阶段各种阀门的定时启闭、活动烟罩的升降以及二次除尘系统风机的调速。在非吹炼期由顺序控制装置自动对R-D文氏管等水雾喷淋孔、风机叶轮进行清洗。在特殊情况下,也可实现手动控制。
    3.气体分析装置
    为确保系统回收煤气的质量与安全运行,设有气体成分分析仪,对煤气中的CO、O2浓度全过程在线分析,若符合回收条件,通过自控装置指令水封逆止阀打开,三通阀切换至回收位置;反之,分析装置会立即发出指令使三通阀由回收位置转到放散位置,水封逆止阀关闭,同时升起活动烟罩,停止煤气回收。
    4.运行参数的检测
    为提供转炉吹炼时的运行参数,并进行有效控制,对OG装置内煤气的温度、压力及流量进行检测。
    5.安全装置
    为保证系统按顺序控制,有条不紊,回收系统设有一系列联锁:转炉与R-D文氏管捅针之间,当转炉在出钢位置时捅针动作两次,确保R-D文氏管侧喷水正常;出钢时炉口微差压系统取压管自动吹扫,防止阻塞;R-D文氏管喉口挡板开度与炉口微差压联锁,自动调整风量,防止煤气外溢;在线煤气分析仪与三通阀、三通阀与水封逆止阀联锁,防止煤气成分不合格时阀门误动作。
    自控系统设有UPS备用电源,当系统突然失电时,UPS自动投用,以确保计算机及时发出完成操作各类阀门的紧急动作指令的电源需要。
    回收系统实现全过程预定参数变化的动态监控,并通过CRT画面显示。当预定参数高于或低于正常值时,CRT画面提示报警部位、记录报警内容,同时产生警音提示。在CRT上可实现手动、自动控制操作。
    三、煤气回收系统可能出现的故障预测与对策(见表1)
           表 1

    四、运行实践
    回收系统运行以来,主要技术指标均达到设计水平,但也出现了一些不安全因素。
    1.三通阀出现故障而旁通阀不能立即投用。如阀门断轴、阀板与轴联接销断裂等导致阀工作不正常。通过定期高线检查三通阀,较好地防范了此类故障。
    2.接近开关传输错误信号。由于接近开关安装在室外,曾出现指令水封逆止阀开启,但阀门动作未到位,接近开关反馈传输错误信号,导致回收时风机正压区气压过高,高压煤气从水封逆止阀溢流水管中喷出;也出现过三通阀在未开启状态下,接近开关传输错误信号致使系统处于回收状态。增加防潮保护设施后解决了此问题。
    3.气柜内煤气回流。不回收时V型水封应注满水,若水封补水量小于排水量时,气柜内煤气将回流。图1为V型水封改进前排水方案,当低位排水阀出现故障时不能直观体现出是管5或管6在工作,极易导致未回收时V型水封储水量不足,为此发生因气柜内煤气回流,人员中毒的恶性事故。后将管5、管6由原设计的同一出水口改为分别排水,避免了此问题的出现。

    4.V型水封补水管安装位置与安全系数欠佳。由于受场地影响,将补水管安装在气柜侧,更换水阀时补水管露出水面,气柜内煤气顺补水管回流。将补水管移至风机侧并增设U型水封,杜绝了此隐患。
    5.风机房安全设施差。由于机房属旧厂房改造且靠近多尘区,在解决设备防尘时未充分考虑机房通风与人员安全脱离,致使煤气大量泄漏至机房时通风不利,危及人身全通道,消除了隐患。
    6.监控操作不合理。三套OG系统都在同一CRT界面上,当出现既回收又多点报故障时,给操作人员造成不便,且影响系统的安全运行。增加一个操作站后一旦出现类似情况可在另一CRT上完成操作。
    7.管道内残余煤气未彻底排除而盲目切换风机。三套OG系统中风机按“三备一”配置,当其中一台风机出现故障时,管道内残余煤气未彻底排除就进行切换操作,导致操作人员在拆卸阀门时因煤气外溢而中毒。后采取在停机前先将转炉炉口偏离烟罩,风机高速运转20min以上,抽空管道内残余煤气,再检测管道内CO浓度,符合要求后才允许切换的防范措施,杜绝了人员煤气中毒现象。
    水钢炼钢厂在转炉煤气回收系统的运行实践中,十分注重系统安全工作的综合治理,对影响系统安全运行的隐患进行改进后,2003年1~10月回收转炉煤气热值保持在6.54-7.57GJ/km3,创效1.786元//t钢的佳绩。

参考文献
[1]成立良,王忠智,沙博辉.炼钢转炉烟气的回收利用技术[M].中国环境科学出版社,1991.

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