永通公司2号高炉煤气管道系统改造

2巷 山 西 冶 金 S H A N X I M E n L L U R G Y T otal 137 N o 3，2 01 2 文章编 号： 1 6 7 2 1 1 5 2 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 6 8 0 2 永通公司 2号高炉煤气管道系统改造 任利 民 ( 安钢集团永通球墨铸铁管有限责任公司， 河南安阳4 5 5 1 3 3) 摘要： 对永通公司新建2号高炉煤气管道系统存的问题进行了分析， 并提出了相应的改造方案。对煤气管道 系统改造后， 提高了炉硕压力， 降低了焦比， 为高炉高产、 稳产、 低耗奠定了基础。 关键词 ： 煤气管道 系统工艺改进顶压 中图分类号： T F 5 3 8 1 文献标识码： c 收稿日期： 2 0 1 2 0 4 2 1 高炉高压操作有利于增加入炉风量，提高冶炼 强度 ， 降低生铁焦比； 有利于低硅冶炼， 有效回收利 用二次能源。煤气输送系统稳定是保证高压操作 的 前提条件 ， 净煤气与荒煤气管道布置是否合理 ， 补偿 器工作是否有效稳定 ，是制约煤气输送系统的关键 环节 。 1 2号高炉概况 永通公司 2号高炉于 2 0 0 7年 5月 2 8 13投产 ， 有效容积为 5 8 8 m3 炉顶采用无料钟设备 ， 便于煤气 利用率 的提高和燃料消耗 的降低 。2 0 0 8年元月 2 1 日， B P R T( B l a s t F u rna c e P o w e r R e c o v e r y T u r b i n e ) 机 组，即高炉鼓风机和高炉煤气余压透平发电装置同 轴系的高炉能量回收装置投运，为提高高炉顶压和 经济地 回收炉顶煤气 的压力能奠定 了设备基 础 。 B P R T投用前 ， 高炉顶压在 8 0 k P a 左右 ， 工序能耗为 4 2 4 k g c e t ， 硅含量 W( S i ) 为 0 6 。B P R T投用后 ， 在 高炉提高顶压的过程中，煤气管道系统 出现 了一系 列问题 ， 高压操作无法稳定实施 ， 限制 了 B P R T机组 性能的发挥和高炉冶炼强度的提高， 因此， 需对煤气 输送系统进行改造 。 2问题及分析 2 1 净煤气管道位移 2 号高炉采用干法煤气除尘 ，由 1 O 个箱体组 成， 荒煤气由箱体下部进入， 经过滤的净煤气由箱体 上部支管导人净煤气总管。原管道设计净煤气支管 中心与净煤气总管中心在同一平面， 1 0 个箱体净煤 气出口在同一侧接净煤气总管。2 号高炉煤气干法 除尘管道为碳钢管道 ， 公称通径 为 2 0 0 0 mm， 公称 作者简介： 任利民( 1 9 6 3 一 ) ， 男， 于安钢集团永通球墨 铸铁管有限责任公司技质部从事设备管理工作 ，机械工程 师。T e l ： 1 3 5 6 9 0 0 6 8 3 1 ， E m a i l ： s l g 7 5 5 1 6 3 t o m 压力为 0 6 MP a ， 介质最高温度为 3 0 0 ， 环境最低 温度为 一l 0， 安装温度为 2 0。 开炉初期 ， 炉顶压力在 8 0 k P a 左右 ， 管道输送 系统设备运行稳定 ； 随着炉顶压力提到 1 4 0 k P a 时， 问题逐渐暴露 出来 ， l 0个 q 8 0 0 i i l l n的净煤气支 管 煤气流同时冲击 2 0 0 0 m i l l 的净煤气总管 ， 盲板持续 受高压堞气冲击， 致使煤气总管向外位移1 0 0 2 0 0 m n ， 两个轴向膨胀节处也出现 5 01 0 0 m m 的位侈 ； 1 0 个 q 8 0 0 m l n的净煤气支管膨胀节波纹拉展 、 盲板阀 底座拉开 ，净煤气管道严重变形 ，管道煤气泄漏严 重， 干法除尘系统无法正常使用， 不得已采取降顶压 操作 。 2 2 荒煤气管道爆裂 高炉顶压提高后，炉壳受热膨胀程度较以前提 高 ， 导出管与炉顶密封板连接处焊缝拉裂。4个荒 煤气上升管 的补偿器原采用波纹补偿器 ，其缺点是 补偿能力小 ， 固定管架要承受较大推力 ， 造成管道爆 裂跑煤气 ， 也给安全生产带来隐患 。另外 ， 由于在炉 顶均压以及放散管道上没有手动蝶阀，所 以更换均 压阀和均压放散阀必须在休风的状态下进行，影响 高压操作的稳定性 。 3 改造方案及实施 针对以上问题 ， 结合生产实际情况 ， 对煤气输送 系统进行了改进。 3 1 净煤气管道的改造 综合改造总管道与各支管道；将原净煤气管道 下降一层平 台；改造原管道膨胀器 ；增设 L形补偿 器 ；增加管道横向纵向各拉杆强度 ；加强管座稳定 性。以下为具体实施步骤。 1 ) 找正对接所有净气支管， 固定净气总管管托； 更换部分盲板阀， 更换所有盲板阀法兰垫 ， 将石棉板 2 0 1 2 年第 3期 任利民： 永通公司 2 号高炉煤气管道系统改造 垫更换成金属钢包垫。 2 ) 将净煤气总管由2 8 7 m平台垂直下降3 4 m ， 布置到2 5 3 m平台上， 使支管煤气流通过等径 5 节 弯头改变流向后再进总管， 降低了净煤气流速， 盲板 受力由水平方 向改为垂直方向。 3 ) 根据密闭管路热位移理论计算， 自行设计 1 0 个公称通径为 8 0 0 ln l l 的支管膨胀器和 2 个公称通 径为 2 0 0 0 m ln的总管膨胀器， 在各净煤气支管与总 管连接处、 新净煤气总管与原净煤气总管连接处， 采 用等径 5 节弯头对接， 以缓解煤气流对管道的冲击。 值得注意的是根据管道热变形要求和改善管道 系统受力条件， 在管系膨胀节设计安装时， 应进行冷 紧 ， 冷紧方向与运动位移方向相反。 4 ) 在两个 2 0 0 0 m l n 的鼓形膨胀器净煤气总管 上 ，环形布置了 q b 6 0 mm的拉紧丝杠和正反扣调整 螺母 ， 以控制补偿方向， 增加管道稳定性。 5 ) 增设 L形补偿器 ， 分散净煤气总管道与各支 管道间的膨胀力的方向， 实现最大限度 的补偿。“ L ” 形补偿器是利用管道中的弯头来达到补偿 的目的， 又称作自然补偿器， 其优点是施工十分方便， 如图 1 所示。 图 1 L形补偿器示意图 “ L ” 形补偿器短臂长度 Z 的膨胀量可按以下公 式计算 ： 1 1 、 ( 1 ) 式 中 ： 为短臂长度 ， m； A L为 臂长 的热膨胀量 ， m m； D为管道外径 ， rai n 。 经现场测算， Z = 3 5 m， D= 8 0 0 lll l n ， 计算得膨胀 量A L = 3 7 8I U T I ， 符合膨胀控制范围。 6 ) 将干除尘 1 0个防爆阀 由水平布置改为垂直 布置 ， 由距离平 台 1 5 m提高到 2 i n ， 使防爆阀在事 故状态对空放散，提高对周围设备和人员的安全保 护效果 。 3 2 荒煤气管道 的改造 为防止 4 个荒煤气上升管因开裂而泄漏煤气 ， 结合波纹补偿器和方形补偿器的特点，设计一个新 的补偿器。 波形补偿器的优点是占地面积小，其缺点是补 偿能力小， 固定管架要承受较大推力。 方形补偿器的 优点是坚固耐用， 运行可靠， 且无需维修； 其缺点是 耗费钢材， 占地面积大， 制作较大通径方形补偿器耗 费工时， 因而方形补偿器适用于较小通径、 较高压力 的管道 。 结合波纹补偿器和方形补偿器的特点，自行设 计了一种新型补偿器 ， 如 图 2所示。 新型补偿器既弥 补了波形补偿器的补偿能力小和其固定架承受较大 推力的缺点 ， 同时具有方形补偿器坚 固耐用、 运行可 靠、 无需维修的特点， 适用于较高压力的管道 ， 较波 纹补偿器占地面积大 ， 较方形补偿器 占地面积小 。 2 - 1 改造前 2 - 2 改造后 图 2补偿器改造对 比图 另外，在炉顶均压和放散管道上增设了 4 个公 称通径为 3 0 0 ln l l l 的手动蝶阀，可在不休风的情况 下更换均压阀和均压放散阀，保证了炉顶压力连续 稳定 。 4 改造效果 通过对煤气输送系统的改造，从根本上消除了 净煤气管道位移变形和煤气泄漏的问题 ，也消除了 4个荒煤气上升管开裂致使煤气泄漏 的问题 ； B P R T 机组 3 号轴流风机鼓风性能得到充分发挥，同时减 少了备件消耗约 4 3 5 万元。高压操作稳定后， 高炉 顶压最高可达 1 6 0 k