水鋼高爐煤氣洗滌系統(tǒng)的改造

向劍，高連生，盧祖泉，李慶，莫誼，孟瑋，肖慧，易正明

（1．水城鋼鐵集團(tuán)有限公司動(dòng)力廠，貴州六盤(pán)水553028；2．武漢科技大學(xué)，湖北武漢430081）

水鋼高爐煤氣洗滌系統(tǒng)的改造

向劍1，高連生1，盧祖泉1，李慶1，莫誼1，孟瑋1，肖慧2，易正明2

（1．水城鋼鐵集團(tuán)有限公司動(dòng)力廠，貴州六盤(pán)水553028；2．武漢科技大學(xué)，湖北武漢430081）

為配合水鋼高爐爐頂余壓回收透平發(fā)電裝置（TRT）的建設(shè)，對(duì)高爐煤氣洗滌系統(tǒng)進(jìn)行了改造。經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行，高爐煤氣洗滌系統(tǒng)及TRT運(yùn)行正常，凈煤氣含塵量小于10 mg/m3，改造效果良好。

高爐煤氣洗滌系統(tǒng)；改造；TRT；含塵量

1 引言

高爐煉鐵工序是鋼鐵生產(chǎn)流程的最大能耗工序，能耗占整個(gè)流程能耗的70%~80%[1]。因此，實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵工序節(jié)能降耗是鋼鐵企業(yè)降本增效的主要形式。高爐爐頂煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置（TRT）是利用高爐爐頂?shù)挠鄩骸⒂酂幔瑢⒏郀t煤氣導(dǎo)入透平膨脹機(jī)做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的一種能量回收裝置[2-3]。該機(jī)既回收原由減壓閥組泄放的能量，又降低噪音，穩(wěn)定爐頂壓力，改善高爐生產(chǎn)條件，是國(guó)際上公認(rèn)的很有價(jià)值的二次能源回收及節(jié)能環(huán)保裝置[4]。水鋼2#高爐煤氣洗滌系統(tǒng)自1978年投運(yùn)以來(lái)，經(jīng)歷了多次大修技改，但都未引入TRT發(fā)電工藝，爐頂壓力一直是由減壓閥組控制。隨著水鋼達(dá)到500萬(wàn)t生產(chǎn)規(guī)模，2#高爐冶煉強(qiáng)度不斷加大，頂壓越高，在減壓閥組上浪費(fèi)的能量也就越多，產(chǎn)生的噪音也越大，對(duì)環(huán)境的污染程度越大。為配合1#、2#高爐增建共用型TRT發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)2#高爐煤氣洗滌系統(tǒng)進(jìn)行工藝改造，增設(shè)煤氣脫水裝置，提高文氏管煤氣壓差及噴水量，降低煤氣的含塵量，提高TRT系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

2 系統(tǒng)改造方案

TRT的發(fā)電量主要受高爐煤氣發(fā)生量、透平煤氣入口溫度、煤氣含塵量及透平出入口壓差等因素影響[5]。因此提高TRT發(fā)電量，必須重視煤氣除塵系統(tǒng)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)機(jī)組設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)。為保證新建TRT系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，高爐煤氣洗滌系統(tǒng)需滿足系統(tǒng)對(duì)煤氣含塵量及入口壓力的要求[6]；因此，需對(duì)水鋼高爐煤氣洗滌系統(tǒng)進(jìn)行了改造。水鋼高爐煤氣余壓透平發(fā)電機(jī)組TRT系統(tǒng)控制工藝參數(shù)如下：

型號(hào)：GT60×2W

入口壓力：0.11 MPa；0.09 MPa

入口溫度：~50℃；~45℃

入口含塵量：<10 mg/m3；<10 mg/m3

入口流量：120000~160000 m3/h；

180000~220000 m3/h

2#高爐煤氣洗滌系統(tǒng)原流程如圖1所示，高爐煤氣經(jīng)重力除塵器初除塵后進(jìn)入文氏管進(jìn)行再除塵及降溫，再通過(guò)減壓閥組降壓及灰泥捕集器脫水，得到凈煤氣并輸送給用戶。

文氏洗滌塔及灰泥捕集器屬老式的除塵、脫水裝置，除塵、脫水效果較差。煤氣接入TRT后將造成靜葉葉片積灰，影響發(fā)電效率，因此需對(duì)煤氣洗滌系統(tǒng)進(jìn)行改造。通過(guò)對(duì)減小文氏管喉口直徑，提高煤氣流速以提高除塵效率，增設(shè)旋流脫水器對(duì)煤氣進(jìn)一步干燥，并將減壓閥組移至灰泥捕集器后，改造后的高爐煤氣洗滌系統(tǒng)流程如圖2所示。

圖1 高爐煤氣洗滌系統(tǒng)原流程圖

圖2 改造后煤氣洗滌系統(tǒng)流程圖

3 系統(tǒng)改造內(nèi)容

（1）文氏管的改造

文氏洗滌塔由三根喉口通徑不同的定徑文丘里管組成，1#喉口為DN500，2#為DN400，3#為DN300，流通總面積為0.942 m2。文氏管設(shè)計(jì)壓差為10~15 kPa，實(shí)際運(yùn)行壓差在9~10 kPa之間，嚴(yán)重影響了煤氣除塵效果。TRT機(jī)組建成投產(chǎn)后，將造成TRT的葉片積灰，影響發(fā)電效率，并有可能堵塞用戶火嘴，影響用戶正常生產(chǎn)。

經(jīng)計(jì)算，將洗滌塔1#文氏管由DN500改為DN350，流通總面積縮小為0.824 m2，可達(dá)到壓差為10~15 kPa的設(shè)計(jì)水平。同時(shí)，在2#、3#文氏管喉口處增加噴淋水管，增大噴淋水量，以達(dá)到提高煤氣除塵、降溫效果的目的，文氏管改造后參數(shù)如表1所示。

表1 改造后文氏管參數(shù)

（2）灰泥捕集器的改造

①2#灰泥捕集器內(nèi)部傘形帽與遮流板間增加500 mm高的塑料花環(huán)填料層，填料層塑料花環(huán)與1#洗滌系統(tǒng)二級(jí)文氏管內(nèi)部填料層材質(zhì)相同，經(jīng)濟(jì)耐用。

②2#灰泥捕集器增設(shè)填料層后，為清除塑料花環(huán)上的積灰，增設(shè)一根噴淋水管，在填料層上方均勻布置6個(gè)噴頭進(jìn)行間斷噴水，灰泥捕集器內(nèi)部積水通過(guò)外設(shè)機(jī)械浮球式高壓排水裝置進(jìn)行自動(dòng)排水。

（3）增設(shè)脫水裝置

在送TRT的新建煤氣管道上設(shè)置一臺(tái)旋流脫水器，并配置一套高壓排水裝置，利用氣流的回旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力去除煤氣中的水分。旋流脫水器的水位控制采用機(jī)械浮球式的高壓排水裝置進(jìn)行自動(dòng)排水，水位監(jiān)控信號(hào)引入控制室，設(shè)有高、低位報(bào)警信號(hào)。旋流脫水器的參數(shù)如表2所示。

表2 旋流脫水器設(shè)計(jì)參數(shù)

（4）增設(shè)煤氣管道

在旋流脫水器后煤氣分為兩支，一支通過(guò)移位后的減壓閥組連接到現(xiàn)有煤氣管網(wǎng)，另一支通過(guò)新增煤氣管道至TRT發(fā)電機(jī)組。TRT運(yùn)行時(shí)，減壓閥組關(guān)閉，起到旁路作用，高爐頂壓控制權(quán)交共用型TRT，由TRT靜葉控制頂壓；TRT停機(jī)或故障時(shí)，高爐收回頂壓控制權(quán)，由減壓閥組開(kāi)度控制高爐頂壓。新增煤氣管道按經(jīng)濟(jì)流速核算，管徑取DN1600，最大可滿足240000 m3/h的輸送量。

4 改造效果分析

2011年10月21日，系統(tǒng)新增旋流脫水器調(diào)試成功。增設(shè)旋流脫水器后，2#高爐煤氣引入TRT發(fā)電機(jī)組。運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，增設(shè)旋流脫水器后，文氏管后溫度維持在40℃~47℃，煤氣流量175~180 103m3/h，壓力90.6~97.5 kPa，基本符合TRT系統(tǒng)控制工藝參數(shù)，出口含塵量19.6~29.6 mg/m3，含塵量偏高。

2012年4月28日，文氏管及灰泥捕集器改造完成，2#洗滌系統(tǒng)投入運(yùn)行一周統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表3所示。可以看出，改造后文氏管壓差維持在9.8~13.6 kPa，文管后壓力約92.5~96.5 kPa，高爐煤氣含塵量控制在約10 mg/m3，含塵量比改造前顯著下降，符合TRT系統(tǒng)運(yùn)行要求，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

運(yùn)行數(shù)據(jù)表明2#高爐煤氣洗滌系統(tǒng)改造后，煤氣質(zhì)量得到明顯改善和提高，降低了含塵量（≤10mg/m3），解決了用戶火嘴堵塞的問(wèn)題，2012年7月30日共用型TRT揭蓋檢修時(shí)，葉片輕微積灰，系統(tǒng)改造效果良好。同時(shí)，TRT投入運(yùn)行后，解壓閥移至灰泥捕集器，減壓閥組不再頻繁動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境明顯改善，噪音降低，解決了噪音污染問(wèn)題。

表3 文氏管及灰泥捕集器改造后系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)2#高爐煤氣洗滌系統(tǒng)的改造，降低了系統(tǒng)高爐煤氣的含塵量（≤10 mg/m3），減少了靜葉片積灰，確保了TRT系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。TRT系統(tǒng)將以往消耗在減壓閥組處的煤氣余壓回收，并轉(zhuǎn)化為電能，降低運(yùn)行成本消耗；同時(shí)，減少了減壓閥組頻繁動(dòng)作產(chǎn)生的噪聲，改善了工作環(huán)境，系統(tǒng)改造取得良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

[1]馬進(jìn)生.馬鋼4000 m3高爐煤氣環(huán)縫洗滌及TRT的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，煉鐵.2008（4）：27.

[2]舒藝，任國(guó)慶.八鋼2500 m3高爐TRT生產(chǎn)實(shí)踐，新疆鋼鐵. 2010（2）.

[3]李先才，吳成林，何平等.攀鋼四高爐TRT“全干式”除塵的探索，冶金動(dòng)力.2001（5）.

[4]蔡富良.干式TRT在韶鋼2500 m3高爐的應(yīng)用，煉鐵.2007（5）：26.

[5]袁學(xué)恭，路天恩，費(fèi)棟等.高爐煤氣洗滌系統(tǒng)一文喉口的改進(jìn)，河南冶金.2006（2）：14.

[6]牟慶云，余晨.高爐煤氣洗滌污水及污泥處理系統(tǒng)的改進(jìn)，包鋼科技.2005（S1）.

The Revamping of BF Gas Scrubbing System at Shuicheng Steel

XIANG Jian1，GAO Liansheng1，LU Zuquan1，LI Qing1，MENG Wei1，XIAO Hui2，YI Zhengming2
(1.Shuicheng Iron&Steel Group,Liupanshui,Guizhou 553028,China;2.Wuhan University of Science and Technology,Wuhan,Hubei 430081,China）

To coordinate with the construction project of the BF top gas pressure recovery turbine(TRT)system of Shuicheng Steel,the blast furnace gas scrubbing system was transformed.After the transformation both the scrubbing system and TRT system have been operating normally for one year,showing good results with the dust content of BFG less than 10 mg/m3.

BFG scrubbing system；revamping；TRT；dust content

TQ546.5

B

1006-6764(2014)01-0018-03

2013－07－23

向劍（1967－），男，1990年畢業(yè)于北京科技大學(xué)熱能動(dòng)力專(zhuān)業(yè)，工程師，現(xiàn)從事熱能與動(dòng)力工程技術(shù)工作。