单座高炉生产状态下煤气系统的安全技术.doc

单座高炉生产状态下煤气系统的安全技术摘要：探讨了单座高炉生产状态下高炉煤气系统存在的问题及处理方法。关键词：高炉煤气管网；安全阀；腐蚀天津钢管制铁有限公司目前有1座1000m3高炉，2005年1月24日投产，通过5年多的生产，暴露出一些问题。借鉴其他单位煤气系统的运行经验，通过改造实践，总结提出煤气系统的安全技术。1高炉煤气系统工艺流程天津钢管制铁有限公司煤气系统的工艺流程是1：高炉产生的煤气通过高炉下降管至重力除尘器，重力除尘器后的荒煤气至干式布袋除尘系统，干式除尘后的净煤气通过调压阀组或高炉煤气余压发电系统(TRT)调压后至净煤气管网，通过净煤气管网分配给用户。高炉煤气的用户主要是3台顶燃式热风炉、2台锅炉、1台烧结机，剩余煤气放散。高炉顶压为180kPa，调压后的煤气压力为9kPa，高炉煤气平均流量20104m3/h，最大流量为23104m3/h，热风炉的用气量为(610)104m3/h，锅炉的用气量为7104m3/h，烧结机的用气量为8000m3/h，有(2.29.2)104m3/h煤气需通过放散塔放散。高炉煤气系统流程见图1。src=/UploadFiles/20123/Essay/201203161546254300.jpg/2高炉煤气系统存在的问题及解决措施由于单座高炉生产，煤气量较大，煤气用户较少，有(2.29.2)104m3/h的煤气需经放散塔放散。高炉异常崩料、塌料时煤气放散量很大，低压净煤气管网的压力主要靠煤气放散塔的调节阀来调节，煤气流量增大时，净煤气管网的压力也增大，因放散塔的调节阀调节时间较长，净煤气压力调节滞后，煤气用户又较少，煤气无法尽快放散出去，造成管网压力升高，水封击穿，波纹管补偿器拉坏，各煤气用户紧急停火，高炉被迫紧急休风，在高炉投产初期已造成两次这样的管网事故。根据此现象，我们对煤气管网进行了充分的分析，为保证高炉及各煤气用户的正常生产，在低压净煤气管网上增加了3个DN300mm的煤气安全阀，安全阀的开启压力为20kPa，水封的击穿压力为35kPa。当低压净煤气管网压力升高到安全阀的开启压力时，安全阀自动开启，及时将煤气放散出去；当煤气压力低于安全阀的关闭压力时，安全阀自动关闭。因3个安全阀泄放了部分煤气，又有放散塔调节阀及水封的调节，自此净煤气管网再未出现过问题，保证了净煤气管网的安全。TRT的运行是高炉降低成本的有效措施2，特别是干式除尘，单位产量铁发电量比湿式除尘提高30%，经济效益、环保效益巨大。但随着TRT的运行，煤气系统也出现了一些问题。如TRT正常运行时，机组投运、并网、升功率过程中高炉顶压由高炉侧控制，这个过程需缓慢控制，当达到一定功率，同时透平发电机组静叶开到一定角度后，高炉顶压靠TRT静叶调节，高炉煤气将不再通过调压阀组，调压阀组由自动改手动关闭。当TRT出现重大故障紧急停车时，TRT入口快切阀将在2s内快速关闭，透平发电机组旁通快切阀快速打开，将替代静叶和调压阀组来调节高炉顶压，调压阀组由手动改自动逐渐打开，再关闭TRT旁通快切阀。当TRT旁通快切阀打不开，调压阀组打开速度较慢(调节阀从关闭到打开需90s)，高炉煤气将无处可去，干式除尘系统、荒煤气管网、炉顶压力将迅速升高，当压力升高到高炉炉顶放散压力时，高炉炉顶放散阀被强制打开，高炉被迫紧急休风或损坏炉顶设备、干式除尘设备。这种现象在我国高炉生产中已出现多次。为避免这种现象的发生，我们在TRT入口快切阀前、煤气干式除尘系统进、出口各增加了1个DN350mm的安全阀，放散压力为195kPa，略高于炉顶压力。当TRT旁通快切阀出现事故时，安全阀先开启，放散一部分煤气，随着调压阀组的打开，煤气管网恢复正常。我厂自安装了这3个安全阀后，安全阀已启动了几次，有效地保护了高炉生产。采用高炉煤气干式除尘技术3，净煤气冷凝水中的氯离子含量显著升高。这主要是由于高炉原料、燃料中的氯化物，在高炉冶炼过程中形成HCl。当煤气温度达到露点时，气态HCl与冷凝水结合，形成酸性水溶液而引起酸腐蚀，对煤气管道和不锈钢波纹管补偿器产生点腐蚀、应力腐蚀和局部腐蚀。高炉煤气中富含的氯离子、硫酸根离子等形成的复合产物对不锈钢、碳素钢等腐蚀严重，造成高炉煤气管网、设备损坏。突出反映在管道补偿器上相继出现不锈钢波纹管严重点腐蚀穿孔、波纹管与接管环焊缝开裂、补偿器内衬导流筒凸流道处冲蚀等重大隐患，造成在煤气系统上广泛应用的波纹管补偿器大量失效和损坏，严重影响了高炉的稳定运行和煤气正常输送。同时，补偿器泄漏后极易造成人员煤气中毒和煤气燃爆，引发安全事故。受酸性腐蚀影响，原使用的补偿器平均寿命不足8个月。根据点腐蚀的防止措施，可适当提高材质中Cr含量，当其提高到25%以上时能显著改善抗点蚀能力。还可提高材质的纯净度，降低碳和有害元素的含量。为了抑制煤气管道系统的异常腐蚀，我们对煤气管道波纹管补偿器的腐蚀机理进行了分析研究，对不锈钢波纹管补偿器材质、结构进行了改进，选取相应的金属材料制作波纹管来直接抵御腐蚀，如采用耐酸性的254SMo、800、825等不锈钢材质。这里只介绍254SMo材质，其化学成分见表1。表1254SMo化学成分成分CMnPSSi质量分数/%0.021.000.030.010.80成分CrNiMoNCu质量分数/%19.5020.5017.5018.506.006.500.180.220.501.00由表1可以看出，254SMo不锈钢是一种含碳量极低的高钼含氮奥氏体不锈钢，此钢突出的特点是在氯化物环境中具有优异的耐腐蚀性，包括耐点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和一般腐蚀的性能，同时在很多还原性酸介质中耐腐蚀性也很好。Cu的添加改善了该材料在某些酸中的耐腐蚀性能。此外，由于它较高的镍、铬含量，使其具有良好的抗应力腐蚀破裂性能。实际上，研制254SMo的出发点就是提供一种不太昂贵的选择，替代某些场所使用的镍基合金或钛材。波纹管补偿器材质由奥氏体不锈钢316L改进为耐氯离子腐蚀的不锈钢254SMo，提高了材质的抗酸腐蚀性能。还可以在煤气管道内壁喷涂防腐涂料，使金属管道与酸性腐蚀介质隔离，抑制管道异常腐蚀4。参考文献：1张殿有.高炉冶炼操作技术M.北京：冶金工业出版社，2006.2吴洪亮，刘坤.钢铁企业煤气高效利用技术的探讨J.煤气与