马钢4000m3高炉煤气环缝洗涤技术及实践.doc

马钢4000m3高炉单锥环缝洗涤技术及实践陈思华（马鞍山钢铁股份有限公司第三炼铁总厂）摘要 分析了马钢4000m3高炉单锥（戴维钟）环缝洗涤工艺系统的功能，阐述了单锥环缝洗涤系统实际运行中的情况、解决办法及其在稳定状态下的经济运行。关键词 煤气 单锥环缝 水平衡Practical Application Of The DAVY Annular Gap Scrubbing Technique Of 4000m3 Blast Furnace In MasteelChensihua(The No.3 Iron-making Plant Of Masteel Co，LTD ) Abstract The DAVY Annular Gap Scrubbing process function Of 4000m3 Blast Furnace In Masteel have been analyzed and conducted to set forth the operational aspect and solution ，so as to optimize the economic operation in stable circumstance.Keywords coal gas DAVY Annular Gap Scrubbing water balance1 引言高炉煤气环缝洗涤塔结构简单、维修量少、操作方便、占地小、耗水少，环缝洗涤工艺对高炉煤气的净化、冷却、以及对炉顶压力调节效果好，特别是在TRT停止运行时，能很好地替代调压阀降低噪声等优势。因此，高炉煤气环缝洗涤工艺愈来愈多地在国内大型高炉得到了应用。马钢是国内早期使用环缝洗涤工艺的单位之一，考虑到环缝洗涤绝大部份时间都是与TRT组合，调节炉顶压力的权限在TRT上，环缝洗涤塔主要功能是清洗煤气，而环缝洗涤在与调压阀组合时，调节炉顶压力只作备用手段。因此，设计上选择了投资较少的单锥环缝。本文就其两痤4000m3高炉的单锥环缝洗涤在运行中的情况、解决办法及使其在稳定状态下的经济运行进行了阐述。2 设计参数入口煤气压力：280kpa（最大值）；入口煤气量：700000m3/h（最大值）；煤气出口温度60；浊循水泵房供水总量是12753/；预洗段喷嘴个数：14个，预洗段水量：12753/；精洗段喷嘴个数：切向8个、径向8个，精洗段水量：7253/。3 工艺组成煤气环缝洗涤系统是由环缝洗涤塔本体及外部的供、排水及水处理系统组成。环缝洗涤塔是一个单塔体，其组成自上而下包括三段，上段包括预洗段、预洗段水槽；中段包括内置脱水器、单锥煤气导管、单锥（戴维钟）环缝精洗段、精洗段水槽；下段包括液压驱动装置。图一 环缝洗涤系统示意图4 功能分析1) 洗涤水循环预洗段位于环缝洗涤塔的上部，功能是对煤气进行预清洗。该段直径5500，高11000mm。预洗段入口处的圆周方向上均匀布置5个喷水嘴，5个喷水嘴以一定角度对煤气进行连续清洗，预洗段中心的垂直方向又均匀布置9个喷水嘴。其中垂直方向上面5个喷水和预洗段入口处圆周方向上均匀布置的5个喷水均来自于单锥的8个径向和8个切向清洗的水（小循环），垂直方向下面4个喷水和精洗段的8个径向和8个切向的喷水来自于水处理后的循环水（大循环）。小循环是把精洗段水槽的水通过就地循环泵送到预洗段，该循环在密闭状态下运行，几乎没有水的损耗。但是控制好小循环的水平衡既维持精洗段水槽水位和预洗段水槽水位的稳定是环缝洗涤操作中的一个重要环节。大循环是将从预洗段水槽排出的70左右高浊度的煤气洗涤水经高架水槽送到30m浓缩池经水处理后，悬浮物含量小于70mg/L的符合标准的清水流到热水池，经蒸发冷却后到冷水池，最后再由泵送到环缝洗涤塔。在该循环，操作管理上要做到：一是水平衡，通过相关的监控数据，可以在短期内即时发现环缝洗涤塔内部的设备状况。二是水处理，水处理关系到煤气的洗涤效果及系统的正常运行。在运行过程中，虽然从预洗段排出的煤气洗涤水在高架水槽、30m浓缩池、蒸发冷却的过程中发生蒸发损耗一部份，以及随煤气带走一部份，但是30m浓缩池收集了周围其它工业废水作为弥补，实行了工业废水的分级循环使用，每年系统的新水耗量相当少，几乎无需补新水。2) 水槽水位控制预洗段的水槽和精洗段的水槽各有一套供、排水系统。水槽的水位控制装置是在排水系统上。煤气预洗段的水汇集到预洗段水槽，该水槽的液位在运行过程中有一个安全水位设定值。水位控制通过液面传感器来实现。排水管平行布置了一备一用两个控制阀，作用是当实际液位值比设定的值高时，自动调节阀门开度，增加排水速度，当液位比设定的值低时，自动减少开度，降低排水速度，最终维持实际液位在安全水位设定值。同时排水管上平行布置两个常开气动切断阀，作用是在液面过低达到报警值时将自动关闭，切断排水通路，防止煤气向大气泄漏。精洗段的水汇集到精洗段水槽，该水槽的液位在运行过程中也有个安全水位设定值，通过液面传感器来实现控制。它的控制原理与上述预洗段的液位控制相类似。环缝洗涤首次投用或检修后复产前，首先做好两个水槽的供、排水平衡，就是小循环和大循环的水平衡。使两个水槽的水位稳定在安全水位设定值上，同时还要掌握在水平衡条件下排水管上调节阀的开度，这个开度能够真实反映正常运行过程中洗涤塔内实际水位是否正常。实际运行过程中曾因预洗段液位计失灵，出现过两种情况：一次是预洗段液位实际水位正常，而液位计数值低于安全水位设定的值，在供水不变的情况下，排水系统会自动关小排水阀门，几分钟内，预洗段水槽的水位就达到单锥煤气导管入口的高度，预洗段的水进入单锥煤气导管，这些水与精洗段的水同时都被收集在精洗段水槽中，导致精洗段水槽水位高于安全水位设定值，精洗段排水系统的阀门逐步打开，有经验的操作工根据两个系统调节阀门开度方向的变化，立即作出正确判断。当时若处理不及时，不断上升的水位就会封住环缝的喉口。另一次情况是，预洗段液位原先实际水位正常，而液位计失灵，其数值高于安全水位设定值，在供水不变的情况下，排水系统自动打开排水阀门，几十秒之内预洗段实际水位快速下降，直至大量煤气外泄。因此，单锥环缝洗涤在实际操作过程中，要将液位计数值和调节阀门开度变化方向结合起来进行综合分析，才能作出正确判断。3) 内置脱水器脱水器是一种安装在戴维钟入口引管和塔体外壳之间的，在两个相距1000mm的金属格栅间填满有很好的防粉尘黏附和防腐蚀能力的聚丙烯“层叠迷你环”的装置。其功能是利用煤气从单钟煤气导管出来后速度降低、气流方向发生180的改变后，煤气窜过它时，通过“层叠迷你环”对水的吸附将煤气中的绝大部分水分脱去。值得注意，内置脱水器中的“层叠迷你环”的选定相当重要，选型不当轻者脱水效果差，重者煤气洗涤大循环的水平衡遭到破坏，不能及时发现和处理，会损坏高炉煤气系统的设备。内置脱水器虽然脱去煤气中绝大部份水，但环缝洗涤出来的净煤气中仍夹带着大量的机械水，需在出口处设置一个高效的脱水器。4) “炉顶压力调节”和“定压差调节”图二 单锥开度流量曲线单锥环缝控制有两种模式即“炉顶压力调节模式”和“定差压模式”。调节手段是通过液压驱动移动单锥，调整环缝的开度来实现，图二显示了单锥环缝的特性。作“炉顶压力调节模式”时，移动单锥的控制有两部分组成，既旁通电磁阀控制和有PID调节功能的比例阀控制。然而在生产中，单锥环缝绝大部份时间都是与TRT组合，控制炉顶压力的权限总是在TRT上，它的作用只是作一个洗涤器使用，以“定差压模式”运行。一旦TRT离线检修，单锥环缝与调压阀组合，炉顶压力的控制权限从环保的角度考虑，理应设在单锥环缝调节上。从我厂的实践运行情况看：炉顶压力的控制权限落在单锥环缝不合适。主要原因：一是单锥环缝作炉顶压力调节时，虽然在控制程序中设定了锥体实际位置超限的锁定功能，作为防止锥体全关到位这种意外情况的发生，但是由于是单锥环缝，处理的煤气量在5500006000003/，高炉煤气流的不稳定，往往使得移动单锥的驱动杆一直处在长期的连续的运动之中，这样容易出现紧固件松动及限位梢脱落，就会有移动单锥关闭这种意外情况的发生。二是单锥环缝作炉顶压力调节时，由于喉口出口煤气流速度快，气流射程远，气流直冲精洗段水槽内水（环缝压差在50kpa以上时），将水掀起雾化，并随煤气带走，在“层叠迷你环”对水的吸附达到饱和后，洗涤塔出口净煤气带有大量的水。这样不仅水的损耗大，而且煤气洗涤大循环的水平衡遭到破坏，需要大量的补新水。这种情况下，调节炉顶压力的权限设置在调压阀上，单锥环缝还是以“定差压模式”运行。为尽量降低调炉顶压力权限在调压阀上产生的噪声，解决办法：一是调压阀后的管道上设置隔音层；二是将单锥环缝的压力降控制在50kpa。这样噪声不仅降低，而且清洗效果得到保证，系统依然保持稳定运行。5) 单锥环缝清洗经过洗涤塔上部预清洗的煤气仍含有粉尘，单锥环缝喉口精洗段的功能是对预清洗后的煤气进行再次清洗。通过控制煤气经过环缝喉口段的速度，对煤气再次清洗，使煤气中含尘降到能够入网的标准。单锥环缝洗涤器包括一个固定锥(底部直径1860mm、高2000mm)和一个由液压驱动的在固定锥内部移动的锥（底部直径1800mm）。在单锥导流管内环缝喉口上方的径向（标高12.08米）和切向（标高11.68米）各设有8个喷水管，径向和切向形成交错垂直的水幕来完成煤气中粉尘的最后清洗。实际生产时，单锥环缝精洗段的径、切两个方向的水量共计是8403/，预洗段加上小循环的水量，共计水量是10203/，整个环缝煤气洗涤用水量是18603/。为了使精洗段有很好的清洗效果，应让煤气通过径向和切向形成交错垂直的水幕时间长点，解决的办法就是调整环缝带宽。经过摸索：只要环缝喉口的压力降在30kpa以上，就能获得理想的洗涤效果。但是考虑到TRT的发电，在环缝洗涤与TRT组合时，环缝压力降在30kpa为最佳经济运行模式。控制好水量和煤气在精洗段的流速，可以实现经济运行条件下的清洗效果，净煤气中粉