鞍鋼10#高爐煤氣系統的工程應用實踐

李艷，矯繼東，盧楠

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

燃氣

鞍鋼10#高爐煤氣系統的工程應用實踐

李艷1，矯繼東2，盧楠2

（1.鞍鋼工程技術有限公司，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，不斷進行技術改造和技術創新。鞍鋼改造的高爐煤氣除塵均采用干法布袋除塵和TRT工藝，環保和經濟效益顯著。闡述了具有典型意義的鞍鋼10#高爐煤氣系統的設計思路與投產效果。

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，不斷進行技術改造和技術創新。鞍鋼將高爐煤氣的利用作為發展循環經濟、節能減排的重要突破口，在達到節能減排及環境保護要求的基礎上，企業的發展實現了協調與可持續發展。

鞍鋼10#2580 m3高爐，1993年改造投產，由于那時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月停爐準備大修。2012年開始大修改造，目標是擴容為3200 m3的高爐，在采用高爐煤氣干法除塵工藝的同時增加TRT裝置。

2 高爐煤氣系統基本設計

2.1 高爐煤氣干法除塵系統設計參數

煤氣發生量：440000～480000 m3/h；

最大煤氣發生量：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（旋風除塵器出口）：5 g/m3；

凈煤氣含塵量（指標）：≤5 mg/m3；

發電機額定功率：15200 kW；

發電機額定電壓：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

本設計采用的高爐煤氣干法袋式除塵工藝屬于國內外高爐煤氣除塵采用的先進工藝。10#3200 m3高爐煤氣除塵系統采用干法袋式除塵工藝，整個系統主要由低壓氮氣脈沖清灰系統、氣力輸灰系統、卸灰系統組成。

2.3 TRT機組

原10#高爐沒有配置TRT發電系統，現拆除干法除塵北側原爐頂除塵樓新建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電的同時，又可利用透平的可調靜葉控制高爐爐頂的壓力。

TRT裝置主要設備：

（1）干式軸流反動式二級膨脹機：

透平最大出力：25288 kW

透平轉速：3000 r/min

（2）三相交流同步發電機：

額定功率：24276 kW

額定轉速：3000 r/min

額定電壓：10.5 kV

勵磁方式：無刷勵磁

冷卻方式：水－空氣冷卻

TRT裝置除了以上兩個主要的系統外，還有一系列如潤滑油系統、液壓伺服控制系統、大型閥門系統、氮氣密封系統、給排水系統、高、低壓發配電系統、自動控制系統等配套系統。

3 工程中解決的問題與分析

3.1 荒煤氣系統設施的配備

關于在荒煤氣系統配置什么樣的設備，不同廠家有不同的觀點，換熱器、重力除塵器或旋風除塵器、荒煤氣放散塔都在考慮范圍內，也有不配備任何裝置而直接進入布袋除塵系統的，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前進行較長時間放散，對周邊安全不構成威脅。

因此，認為比較合理的荒煤氣系統設備配置如圖1所示。

圖1 合理的荒煤氣系統設備配置

3.2 關于煤氣溫度的控制

通過大量生產實踐總結出來，日常的細化操作、高爐煤氣布袋除塵系統與高爐操作的相互協調，是保證煤氣的溫度在布袋承受的范圍內的前提條件。

正常生產的情況下，主要應當防止溫度過低，設計時應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，輸灰系統的設計要提高對輸灰管道堵塞的應急能力，后期經過改造，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 關于瓦斯灰自燃的探討

高爐煤氣干法除塵系統產生的瓦斯灰和空氣接觸后會發生燃燒現象，導致瓦斯灰自燃的是成分中的碳粉含量過高，高爐操作應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據

瓦斯灰自燃在煤氣系統中是一項重大安全隱患，在處理煤氣過程中要高度注意，可能導致系統爆炸。處理煤氣時要避免直接自然通風，要設計通氮氣系統冷卻系統。

3.4 關于主煤氣管道系統的設計

干法除塵系統的主煤氣管道在設計時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的選用

從干法除塵系統的運行情況看，粉塵分析儀的技術還不成熟，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。

料位計選用熱電偶料位計，效果較好。

3.6 卸、輸灰系統

輸灰管線的三通部位嚴重磨損，每天都有除塵器退出運行進行焊漏作業，給生產、維護帶來極大的困難并且輸灰管線的泄漏對周圍環境造成了污染。改造輸灰管線及其三通部位，輸灰管線由原來的內襯陶瓷改為高鉻鉬合金耐磨材質，將三通部位改為高鉻鉬合金耐磨材質和箱體式三通，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不動、閥門箱體集灰、磨損等問題。經過研究蝶閥選擇形式為鑄造、軸承外置、配套優質大功率的電動頭的形式運行效果較好，另外要根據使用情況進行定期更換。

4 工程運行情況

4.1 10#高爐2013年5月15日投產運行，凈化后的高爐煤氣含塵量低于5 mg/m3。TRT機組于10月20日投產，發電量比濕法增加30%。高爐煤氣系統實現了穩定運行、達標排放、增加發電量的目標。

我們將鞍鋼新1#3200 m3高爐濕式TRT和10#3200 m3高爐干式TRT發電量做一個比較，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