王志峰 張志忠 李衛(wèi)東 唐書華 曲文君 祝 勇

(安陽鋼鐵股份有限公司)

轉(zhuǎn)爐煤氣排水器運(yùn)行分析及改進(jìn)

王志峰 張志忠 李衛(wèi)東 唐書華 曲文君 祝 勇

(安陽鋼鐵股份有限公司)

通過對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣排水器的擊穿和溢流管堵塞現(xiàn)象進(jìn)行分析及改進(jìn)，實(shí)踐證明操作簡(jiǎn)單，效果良好，保證了排水器的安全運(yùn)行。

排水器 擊穿 堵塞

0 前言

鋼鐵工業(yè)從節(jié)能化、清潔化到循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，是近年來鋼鐵工業(yè)高速發(fā)展的必然結(jié)果，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼具有降低成本、實(shí)現(xiàn)能源再循環(huán)等優(yōu)勢(shì)，回收轉(zhuǎn)爐煤氣實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼已在國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煉鋼廠廣泛應(yīng)用。安鋼自2007年11月開始回收轉(zhuǎn)爐煤氣，目前噸鋼回收率穩(wěn)定在100 m3左右。轉(zhuǎn)爐煤氣在回收中隨著煤氣溫度的降低，會(huì)產(chǎn)生大量冷凝液由排水器排出，在生產(chǎn)中多次出現(xiàn)了排水器擊穿和排水器溢流管堵塞現(xiàn)象。同時(shí)有多起同行業(yè)的安全事故案例發(fā)生在排水器作業(yè)中，因此排水器的運(yùn)行是否安全對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣的回收、利用至關(guān)重要。

1 概況

1.1 設(shè)備概況

安陽鋼鐵股份公司轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)包括一座10萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜、3套電除塵器、5臺(tái)風(fēng)機(jī)、29臺(tái)排水器及相關(guān)設(shè)備，其中轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)過的管道近1000 m。轉(zhuǎn)爐煤氣排水器采用單管雙室和雙管雙室結(jié)構(gòu)，密封高度4000mm H2O，每臺(tái)風(fēng)機(jī)的底部冷凝液和出口管道冷凝液排入同一排水器內(nèi)，在風(fēng)機(jī)的軸端采用N2密封防止轉(zhuǎn)爐煤氣的泄漏，消除了風(fēng)機(jī)軸端的泄漏隱患。

1.2 轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝及排水器布置

轉(zhuǎn)爐煤氣在回收時(shí)由一次風(fēng)機(jī)送往10萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜儲(chǔ)存，經(jīng)電除塵器凈化除塵后由二次風(fēng)機(jī)加壓送往動(dòng)力廠高爐、焦?fàn)t、轉(zhuǎn)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(tái)單管雙室排水器，其中有6臺(tái)為氣柜底部排水器；風(fēng)機(jī)進(jìn)口及出口管道上有10臺(tái)雙管雙室排水器[1]。

圖1 轉(zhuǎn)爐煤氣的回收工藝及排水器布置

2 問題分析

在作業(yè)中，多次發(fā)現(xiàn)位于風(fēng)機(jī)進(jìn)口及出口管道上的排水器出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，大量轉(zhuǎn)爐煤氣泄漏，存在重大安全隱患。發(fā)現(xiàn)排水器溢流管道出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，外排冷凝液的埋地管道也出現(xiàn)了不同程度的堵塞，大量冷凝液流到地面污染環(huán)境，尤以電除塵器前管道上的12臺(tái)排水器為甚。

2.1 擊穿分析

1)蒸汽擊穿。排水器設(shè)在露天，寒冷地區(qū)應(yīng)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(jìn)入排水器一室底部，通過閥門和止回閥配合實(shí)現(xiàn)對(duì)排水器的伴熱控制。由于蒸汽壓力(0.3 M Pa～0.4 M Pa)遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)，形成蒸汽壓力擊穿排水器后，出現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣泄漏。為防止煤氣串入蒸汽或氮?dú)夤軆?nèi)，只有在通蒸汽或氮?dú)鈺r(shí)，才能把蒸汽或氮?dú)夤芘c煤氣管道連通，停用時(shí)應(yīng)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(shí)即開即用，存在排水器擊穿的可能性。

圖2 改進(jìn)前排水器示意圖

2)N2擊穿。風(fēng)機(jī)在備用狀態(tài)時(shí)，在風(fēng)機(jī)軸端處會(huì)泄漏轉(zhuǎn)爐煤氣。在2008年5月分別對(duì)5臺(tái)風(fēng)機(jī)軸端處進(jìn)行改造，采用 N2密封軸端杜絕了煤氣泄漏。但同時(shí)會(huì)有部分N2(0.35M Pa～0.4M Pa)通過軸端處進(jìn)入風(fēng)機(jī)及管道內(nèi)，在風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥門后管道、風(fēng)機(jī)及出口閥門前管道內(nèi)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(yùn)行假象。排水器為單管雙室和雙管雙室結(jié)構(gòu)，密封高度4000mm H2O，其單室密封高度2000mm H2O。當(dāng)煤氣管道壓力大于2000mm H2O而小于4000mm H2O時(shí)，排水器一室排液管內(nèi)的冷凝液被煤氣壓力壓出，進(jìn)入排水器二室后溢流；當(dāng)管道壓力小于2000mm H2O后，排水器一室內(nèi)的冷凝液會(huì)重新進(jìn)入排液管內(nèi)，部分煤氣會(huì)積聚在一室的上部空間 (如圖3所示)，在壓力的反復(fù)波動(dòng)下，上部氣體空間會(huì)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(yùn)行假象示意圖

人員在現(xiàn)場(chǎng)僅憑排水器溢流管運(yùn)行情況無法真實(shí)了解排水器內(nèi)的運(yùn)行情況。若在蒸汽或N2壓力波動(dòng)較大時(shí)，易形成擊穿發(fā)生；同時(shí)在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)或停止瞬間，因煤氣壓力波動(dòng)也易造成排水器擊穿。

2.2 堵塞分析

在一次風(fēng)機(jī)房測(cè)量得到煤氣中粉塵濃度 80mg/m3左右，經(jīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)爐煤氣中粉塵粒子可分為氣柜內(nèi)和管道內(nèi)兩種情況，當(dāng)煤氣由管道內(nèi)進(jìn)入氣柜，空間突然擴(kuò)大煤氣速度減慢，氣柜內(nèi)的流態(tài)為層流，此時(shí)的氣柜內(nèi)部相當(dāng)于一個(gè)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(nèi)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(jié)在排水器及溢流管內(nèi)壁，故遠(yuǎn)離氣柜進(jìn)口的排水器溢流管出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，而靠近氣柜進(jìn)口的排水器溢流管無堵塞發(fā)生。

圖4 粉塵粒子在氣柜內(nèi)的沉降機(jī)理

在煤氣回收時(shí)的管道內(nèi)，流態(tài)為紊流。因回收系統(tǒng)管道近1000 m，隨著煤氣溫度的降低，產(chǎn)生大量冷凝液呈膜狀附著在管道內(nèi)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(shí)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(zhuǎn)爐煤氣間隔期，管道內(nèi)的粉塵粒子和在重力沉降室內(nèi)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(jié)在排水器及溢流管內(nèi)壁，這也就是電除塵器前管道上的12臺(tái)排水器溢流管堵塞嚴(yán)重的原因。

含有粉塵的冷凝液經(jīng)溢流管進(jìn)入埋地管道，粉塵粒子黏結(jié)在管道內(nèi)壁，埋地管道也出現(xiàn)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(huán)境。

3 改進(jìn)措施

book=7,ebook=87和跟蹤，實(shí)現(xiàn)從客戶到銷售，從銷售到軋材，從軋材到煉鋼各個(gè)環(huán)節(jié)的追溯；根據(jù)批次屬性值對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行查詢，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品庫存的精細(xì)化管理。

當(dāng)它們的析出量增大，在偏析帶中形成線狀時(shí)非常危險(xiǎn)。各廠 H13鍛后退火態(tài)高倍組織如圖2所示。

表2 國內(nèi)外 H13鋼的非金屬夾雜物

圖2 國內(nèi)外 H13鋼交貨狀態(tài)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(xì)；德國1.2344、國內(nèi)某廠 H13高倍率下部分球狀、棒狀珠光體，可看到網(wǎng)絡(luò)分布的小條狀碳化物。

3.4 沖擊韌性

將經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后的鋼樣做強(qiáng)度和沖擊韌性檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表3。

表3 熱處理狀態(tài)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(jié)論

1)萊鋼現(xiàn)有的相關(guān)生產(chǎn)裝備能夠保證生產(chǎn)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(chǎn)過程采用一系列先進(jìn)技術(shù)和工藝提高鋼的純凈度，并采用細(xì)晶?？刂萍夹g(shù)、六面鍛造等技術(shù)改善碳化物的偏析，使鍛后組織進(jìn)一步均勻，從而提高鋼材的各項(xiàng)性能。

3)通過對(duì)比檢測(cè)國內(nèi)外幾家 H13模具鋼的成分、非金屬夾雜物、顯微組織、橫向強(qiáng)度和沖擊功等指標(biāo)，萊鋼模具鋼質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到或超過國外進(jìn)口鋼材水平，完全可以替代進(jìn)口材料。

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

[2]謝蔚，許珞萍，吳曉春，徐明華.用高新技術(shù)進(jìn)一步提高模具鋼質(zhì)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(jié)語

通過 SAP的實(shí)施方法 ASAP，實(shí)現(xiàn)了安鋼 ERP質(zhì)量模塊的順利上線，達(dá)到了系統(tǒng)預(yù)期目標(biāo)，并且將系統(tǒng)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)降到了最低。ASAP方法高效、實(shí)用、快速，使企業(yè)的有限資源得到了充分利用，并將先進(jìn)的管理理念引入到了企業(yè)的管理當(dāng)中，是實(shí)施 SAP項(xiàng)目的首選方法。

5 參考文獻(xiàn)

[1]黃佳.SAP基礎(chǔ)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.

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2010—1—22