转炉煤气除尘与回收系统的节能改造.pdf

经验交流 自动化应用732 0 1 0 9 期 转炉煤气除尘与回收系统的节能改造 何俊正， 申凌云， 李丽平， 唐民仓 ( 安阳钢铁股份有限公司， 河南 安阳 4 5 5 0 0 4 ) 作者简介：何俊正( 1 9 7 5 - ) ， 电气工程师， 硕士， 从事电气自 动化技术工作， 研究方向为冶金自动化与控制工程。 收稿日期：2 0 1 0 - 0 5 - 1 5 0 引言 转炉煤气是钢铁企业的二次能源， 由于中国转炉 钢厂煤气的净化、 回收和利用技术发展缓慢， 煤气回 收量和煤气回收设备和技术均有待提高， 回收利用效 果不理想， 既浪费能源， 又污染了环境。 目前， 钢铁企 业转炉煤气的净化与回收是提高二次能源利用的一 个薄弱环节 1 。 重点介绍安钢第二炼轧厂1 5 0 t 转炉煤气 除尘与回收系统在 “降本增效” 过程中采取的一系列 重要措施。 在转炉炼钢吹炼过程中， 钢水中的碳氧化成c o 和 c o 2， 每吨钢约产生5 0 1 0 0 m 3c o ， 可以回收利用。 因此在 吹炼开始后， 降下活动烟罩， 保持转炉炉口内侧微正压， 避免烟气外溢污染环境； 同时避免空气吸入， 使回收煤 气中c o含量减少。 转炉煤气经冷却烟道及二级文氏管 洗涤除尘， 含量降至1 5 0 m g / m 3以下， 温度为6 0 c ， 然后经 抽烟风机加压， 送入贮气柜备用。 在转炉吹炼初期及后 期， 煤气中c o 含量较低， 煤气不回收由烟囱点火放散。 1 转炉烟气分析系统的优化改造 转炉烟气 （主要是c o 和o2） 分析系统是整个转炉 煤气回收的眼睛， 分析系统运行的稳定性直接关系到 转炉煤气回收的各种指标和安全。 转炉煤气分析系统 在线分析煤气中的o2、 c o 、 c o2含量， 对于操作人员判 断转炉吹炼终点， 提高煤气回收质量， 保证煤气回收的 安全生产作用重大。 为使煤气分析正常运行， 必须解决 取样管路和仪表被堵塞的问题， 所以测量系统的关键 是取样和预处理。 在原始设计中， 存在着许多问题。 例 如， 整个分析系统放置在一次风机房一楼， 取样管线较 长， 拐角多， 易堵塞、 漏气， 作防护困难， 检查问题处理 问题更难。 同时取样管线长造成取样延迟时间长， 不利 于煤气回收指标， 特别在煤气回收结束时段， 煤气分析 延迟时间长不能够保证已经回收的煤气达到安全指 标， 给煤气柜区的煤气利用带来严重的安全威胁 2 。 经 过多次的现场考察和讨论研究， 制定了改造方案： 在一 次风机房一楼西墙外搭建平台， 将整个分析系统放置 移位到烟气出口附近。 经过紧张的施工和调试， 取样管 线的问题得到了圆满的解决。 此外， 在使用过程中， 对 分析系统的结构和电气控制系统作了许多优化工作， 确保了分析系统运行的实时性、 准确性、 稳定性。 2 转炉煤气回收电气控制系统的节能优化 “电耗” 是节能降耗的关键所在。 考虑到回收气体 的特殊性， 在电气控制方面把整个系统的安全运行放 在首位。 转炉在吹炼过程中， 风机高速稳定运行， 当出 钢、 倒渣、 兑铁水时， 处于停吹状态， 风机应低速运行， 这样能保证操作稳定和节电。 煤气抽风机的主电机受 电旋转时， 通过液力耦合器带动抽风机运转， 耦合器上 有 “匀管” 调整2 个设备之间的旋转耦合程度， 调节执行 机构带动 “匀管” 位移时， 抽风机转速发生相应变化， 达 到控制转速的目的。 除了在控制程序中保证可靠的联 锁外， 专门在操作室增加了一个u p s 供电直接操作三 通阀 （转炉煤气回收的重要阀件） 线圈的操作箱， 保证 系统在事故停电紧急状态下的安全运行。 3 转炉煤气除尘与回收系统工艺优化 转炉煤气除尘与回收系统指标牵涉其他很多设 备， 包括烟罩、 炉气冷却设备、 清洗除尘系统、 管路以及 排烟风机等。 例如： 炼钢工艺操作直接关系到煤气回收 指标； 同时风机操作制度， 一文、 二文操作制度等对煤 气回收指标影响都很大。 因此对其工艺系统的优化也 做了大量的处理。 另外， 在保证烟气排放符合国家环境 要求的情况下， 能够最大限度地提高煤气回收指标是 正在努力解决的课题。 煤气回收是一个断续的生产工艺过程， 回收时间 仅1 0 m i n 左右， 为提高控制性能， 调节器在切换到遥控 时 （或半自动） ， 回路中同步切入一恒流信号， 保持二文 喉口为某一固定开度。 当冶炼中发生喷溅， 或炉口烟气 量突然变化较大时， 调节器应首先处于半自动状态。 采 用智能调节器， 很好地解决了这一问题。 最后还对烟囱 放散点火等部分做了彻底处理。 安钢第二炼轧厂1 5 0 t 转炉煤气除尘与回收系统改 造以来， 性能稳定， 满足了工艺设备的要求， 实现了自 动调速、 自动回收、 c r t 集中监控等功能， 立足于先进技 术与适用性的有效结合， 在严格完成设计要求基础上， 不断完善原设计中的不足， 保证了系统的正常运行。 4 结语 安钢第二炼轧厂通过对煤气除尘与回收系统的 ( 下转第7 5 页) 经验交流 自动化应用752 0 1 0 9 期 1 2 n d h a r m . p h a 2 2 0 2 2 n d h a r m o n i c i a 2 2 0 5 i m a x a b c a n d a n d a n d a n d a b l o c k i n r u s h p h 7 5 8 3 ” 1“ ” 1“ no y e s 2 2 0 3 c r o s s b l o c k i n d e t e c . 6 7 - t o c i r t u s h d e t e c . 5 1 i r t u s h d e t e c . 6 7 - 1 i r t u s h d e t e c . 5 0 - 1 o r 2 2 0 4 c r o s s b l k t i m e r 6 7 - t o c p h a p u 6 7 - 1 p h a p u o r 图 2 涌流抑制功能逻辑图 制的这种功能被称为交叉闭锁。 但是， 接地电流中存在 有涌流时， 不能被相电流交叉闭锁跳闸。 交叉闭锁功能 还可以被限制在一个特定的时间段内， 此时间须在地 址2 2 0 4 中进行设置。 超过此时间段， 交叉闭锁功能将被 关闭。 涌流抑制的有效最大电流值i m a x， 可以在地址2 2 0 5 中进行相关的设定。 如果被保护电气设备投入时的励 磁电流超过涌流抑制的有效最大电流值im a x， 基于检测 二次谐波电流的涌流抑制就会失效， 不再起作用。 4 程序设置 保护功能需要通过d i g s i 的接口设置对话框中指 定地址 （操作员接口） 、 帧格式、 波特率、 com接口。 d i g s i 将这些设置用于装置的串行连接。 保护程序设置 界面如图3 所示。 图 3 西门子 7 s j 6 2 保护程序设置界面 1 2 1 3 m a n u a l c l o s e 图 1 7 s j 6 2对励磁涌流的检测逻辑图 5 0 - 2 i n s t a n t . 5 0 - 1 i n s t a n t . 5 1 i n s t a n t . l n a c t i v e ” 1“ m a n u a l c l o s e 7 9 a r 5 1 i n s t . 5 1 p h a p u a n d o r a n d 5 1 t i m e d i a l 1 2 0 8 a n d a b c 7 9 r e a d y 5 1 b l k b l o c k 5 1 b l k 5 0 / 5 1 1 7 2 3 1 7 0 4 1 2 0 1 f c t 5 0 / 5 1 on o f f ” 1“ o r o r m e a s u r e m e n t / l o g i c 5 1 b l o c k e d 1 8 5 5 5 0 / 5 1 p h b l k 1 7 5 2 5 0 / 5 1 p h o f f 1 7 5 1 o r o r o r o r a n d a n d a n d 5 1 t i m e o u t 1 8 2 4 5 1 t r i p 1 8 2 5 5 1 p i c k e d u p 1 8 2 0 5 1 i n r u s h p u 7 5 5 3 i n r u s h d e t e c . 5 1 节能优化改造， 降低一次能源消耗和开展二次能源回 收利用， 成功实现 “负能” 炼钢。 据统计， 2 0 0 9 年2 月， 该厂 每炼1 t 钢的平均综合能源消耗达到负5 . 7 6 k g 标煤。 通过 不断改造， 不断地吸取教训, 交流经验, 不断地改进操 作, 完善提高, 才能真正实现转炉煤气的安全回收。 安 钢二炼轧厂1 5 0 t 转炉煤气除尘与回收系统优化改造以 来， 环境得到有效治理， 运行质量有了明显的提高， 煤 气回收系统指标稳步提升， 已经步入到国内先进行列。 参考文献 1 何俊正， 申凌云. 可调文氏管喉口装置在安钢1 5 0 t 转炉 中的应用 j . 中国设备工程, 2 0 0 8 , ( 9 ) : 4 4 - 4 6 2 何俊正. 安钢1 5 0 t 转炉煤气回收系统的节能优化改造 j . 冶金自动化, 2 0 1 0 , 3 4 ( 2 ) : 6 5 ( 上接第7 3 页) a b c 只有在配置保护功能时将地址0 1 2 2 i n r u s h r e s t r a i n t 中的涌流抑制保护开