轉爐煤氣排水器運行分析及改進

王志峰 張志忠 李衛東 唐書華 曲文君 祝 勇

(安陽鋼鐵股份有限公司)

轉爐煤氣排水器運行分析及改進

王志峰 張志忠 李衛東 唐書華 曲文君 祝 勇

(安陽鋼鐵股份有限公司)

通過對轉爐煤氣排水器的擊穿和溢流管堵塞現象進行分析及改進，實踐證明操作簡單，效果良好，保證了排水器的安全運行。

排水器 擊穿 堵塞

0 前言

鋼鐵工業從節能化、清潔化到循環經濟模式，是近年來鋼鐵工業高速發展的必然結果，轉爐生產實現負能煉鋼具有降低成本、實現能源再循環等優勢，回收轉爐煤氣實現負能煉鋼已在國內外轉爐煉鋼廠廣泛應用。安鋼自2007年11月開始回收轉爐煤氣，目前噸鋼回收率穩定在100 m3左右。轉爐煤氣在回收中隨著煤氣溫度的降低，會產生大量冷凝液由排水器排出，在生產中多次出現了排水器擊穿和排水器溢流管堵塞現象。同時有多起同行業的安全事故案例發生在排水器作業中，因此排水器的運行是否安全對轉爐煤氣的回收、利用至關重要。

1 概況

1.1 設備概況

安陽鋼鐵股份公司轉爐煤氣回收系統包括一座10萬m3轉爐煤氣柜、3套電除塵器、5臺風機、29臺排水器及相關設備，其中轉爐煤氣經過的管道近1000 m。轉爐煤氣排水器采用單管雙室和雙管雙室結構，密封高度4000mm H2O，每臺風機的底部冷凝液和出口管道冷凝液排入同一排水器內，在風機的軸端采用N2密封防止轉爐煤氣的泄漏，消除了風機軸端的泄漏隱患。

1.2 轉爐煤氣回收工藝及排水器布置

轉爐煤氣在回收時由一次風機送往10萬m3轉爐煤氣柜儲存，經電除塵器凈化除塵后由二次風機加壓送往動力廠高爐、焦爐、轉爐煤氣混合加壓站。回收工藝及排水器布置如圖1所示。電除塵器前管道上有12臺單管雙室排水器，其中有6臺為氣柜底部排水器；風機進口及出口管道上有10臺雙管雙室排水器[1]。

圖1 轉爐煤氣的回收工藝及排水器布置

2 問題分析

在作業中，多次發現位于風機進口及出口管道上的排水器出現擊穿現象，大量轉爐煤氣泄漏，存在重大安全隱患。發現排水器溢流管道出現堵塞現象，外排冷凝液的埋地管道也出現了不同程度的堵塞，大量冷凝液流到地面污染環境，尤以電除塵器前管道上的12臺排水器為甚。

2.1 擊穿分析

1)蒸汽擊穿。排水器設在露天，寒冷地區應采取防凍措施，安陽市冬季氣溫在 -10℃左右。如圖2所示，排水器蒸汽伴熱管進入排水器一室底部，通過閥門和止回閥配合實現對排水器的伴熱控制。由于蒸汽壓力(0.3 M Pa～0.4 M Pa)遠大于排水器密封高度，而通過閥門控制蒸汽壓力在操作中極難實現，形成蒸汽壓力擊穿排水器后，出現轉爐煤氣泄漏。為防止煤氣串入蒸汽或氮氣管內，只有在通蒸汽或氮氣時，才能把蒸汽或氮氣管與煤氣管道連通，停用時應斷開或堵盲板[2]，可知將蒸汽管道與煤氣管道連接，在冬季使用時即開即用，存在排水器擊穿的可能性。

圖2 改進前排水器示意圖

2)N2擊穿。風機在備用狀態時，在風機軸端處會泄漏轉爐煤氣。在2008年5月分別對5臺風機軸端處進行改造，采用 N2密封軸端杜絕了煤氣泄漏。但同時會有部分N2(0.35M Pa～0.4M Pa)通過軸端處進入風機及管道內，在風機進口閥門后管道、風機及出口閥門前管道內形成壓力積聚，是造成排水器N2擊穿的原因，操作中通過增加 N2減壓閥精確控制N2壓力，消除了此泄漏隱患。

3)運行假象。排水器為單管雙室和雙管雙室結構，密封高度4000mm H2O，其單室密封高度2000mm H2O。當煤氣管道壓力大于2000mm H2O而小于4000mm H2O時，排水器一室排液管內的冷凝液被煤氣壓力壓出，進入排水器二室后溢流；當管道壓力小于2000mm H2O后，排水器一室內的冷凝液會重新進入排液管內，部分煤氣會積聚在一室的上部空間 (如圖3所示)，在壓力的反復波動下，上部氣體空間會增大，排水器一室的密封高度因而降低，最終造成排水器的有效高度降低。

圖3 排水器運行假象示意圖

人員在現場僅憑排水器溢流管運行情況無法真實了解排水器內的運行情況。若在蒸汽或N2壓力波動較大時，易形成擊穿發生；同時在風機啟動或停止瞬間，因煤氣壓力波動也易造成排水器擊穿。

2.2 堵塞分析

在一次風機房測量得到煤氣中粉塵濃度 80mg/m3左右，經電除塵器凈化，煤氣中粉塵濃度由65mg/m3降到了3mg/m3～5mg/m3，目前每月回收轉爐煤氣量約3000萬m3，3×107m3×(80-65) ×10-6mg/m3=450 kg，每月約有450 kg粉塵隨冷凝液由排水器排出。

轉爐煤氣中粉塵粒子可分為氣柜內和管道內兩種情況，當煤氣由管道內進入氣柜，空間突然擴大煤氣速度減慢，氣柜內的流態為層流，此時的氣柜內部相當于一個重力沉降室。粉塵粒子是由不同粒徑組成的集合體，粒徑大的粒子在其極限軌跡內沉降至氣柜底板被捕集，而粒徑小的粒子隨煤氣送往電除塵器凈化(如圖4所示)，粒徑大的粉塵粒子在極限軌跡以下被捕集，隨冷凝液由排水器排出，粉塵粒子黏結在排水器及溢流管內壁，故遠離氣柜進口的排水器溢流管出現堵塞現象，而靠近氣柜進口的排水器溢流管無堵塞發生。

圖4 粉塵粒子在氣柜內的沉降機理

在煤氣回收時的管道內，流態為紊流。因回收系統管道近1000 m，隨著煤氣溫度的降低，產生大量冷凝液呈膜狀附著在管道內壁上，只要粉塵粒子于“壁”接觸，這里所說的“壁”是指粒子所接觸的液體表面，粒子就粘在上面，這時和“壁”相碰撞的粒子在瞬間離開了氣體空間，可理解為沿著壁面的粒子濃度等于零[3]。在兩次回收轉爐煤氣間隔期，管道內的粉塵粒子和在重力沉降室內相同，部分粉塵粒子在極限軌跡以下被捕集，含有粉塵的冷凝液由排水器排出，粉塵粒子黏結在排水器及溢流管內壁，這也就是電除塵器前管道上的12臺排水器溢流管堵塞嚴重的原因。

含有粉塵的冷凝液經溢流管進入埋地管道，粉塵粒子黏結在管道內壁，埋地管道也出現了不同程度的堵塞，人員疏通埋地管道困難。堵塞后，大量冷凝液由溢流管處流到地面污染環境。

3 改進措施

book=7,ebook=87和跟蹤，實現從客戶到銷售，從銷售到軋材，從軋材到煉鋼各個環節的追溯；根據批次屬性值對產品進行查詢，實現對產品庫存的精細化管理。

當它們的析出量增大，在偏析帶中形成線狀時非常危險。各廠 H13鍛后退火態高倍組織如圖2所示。

表2 國內外 H13鋼的非金屬夾雜物

圖2 國內外 H13鋼交貨狀態組織形貌

萊鋼 H13、瑞典 8407高倍率下基本全是球狀、棒狀珠光體，基本看不出晶粒晶界，退火組織很細；德國1.2344、國內某廠 H13高倍率下部分球狀、棒狀珠光體，可看到網絡分布的小條狀碳化物。

3.4 沖擊韌性

將經過調質處理后的鋼樣做強度和沖擊韌性檢驗，數據見表3。

表3 熱處理狀態下鋼樣沖擊韌性

由表3可以看出，在相同熱處理工藝下，萊鋼和ASSAB8407的鋼樣橫向沖擊韌性較高。

4 結論

1)萊鋼現有的相關生產裝備能夠保證生產的H13模具鋼具有高的純凈度、致密性、均勻性和等向性。

2)萊鋼 H13模具鋼生產過程采用一系列先進技術和工藝提高鋼的純凈度，并采用細晶粒控制技術、六面鍛造等技術改善碳化物的偏析，使鍛后組織進一步均勻，從而提高鋼材的各項性能。

3)通過對比檢測國內外幾家 H13模具鋼的成分、非金屬夾雜物、顯微組織、橫向強度和沖擊功等指標，萊鋼模具鋼質量已經達到或超過國外進口鋼材水平，完全可以替代進口材料。

[1]康愛軍，陳芳.我國模具鋼生產與使用現狀.中國鋼鐵業，2004 (1)：31-34.

[2]謝蔚，許珞萍，吳曉春，徐明華.用高新技術進一步提高模具鋼質量.上海金屬，2006，28(3)：1-5.

[3]賀景春，弓文生，任新建.鋼中殘余有害元素的影響及其控制.包鋼科技，2007，33(增刊)：1-4.

4 結語

通過 SAP的實施方法 ASAP，實現了安鋼 ERP質量模塊的順利上線，達到了系統預期目標，并且將系統實施風險降到了最低。ASAP方法高效、實用、快速，使企業的有限資源得到了充分利用，并將先進的管理理念引入到了企業的管理當中，是實施 SAP項目的首選方法。

5 參考文獻

[1]黃佳.SAP基礎教程.北京：人民郵電出版社，2008：77-95.

CONVERTER GAS DRA INAGE DEV ICE OPERAT ION ANALY SIS AND IM PRO VEM ENT

W ang Zhifeng Zhang Zhizhong L iW eidong Tang Shuhua QuW enjun Zhu Yong (Anyang Iron＆Steel Stock Co.，L td)

Through analyzing and imp roving the breakdown and stoppage in converter gas d rainage，the p ractice showSthat the imp rovem entw ith simp le operation can assure the safety operation of drainage.

Converter gas drainage device breakdown stoppage

2010—1—22