煉鋼廠增設一次除塵風機及配套設施的探討

摘 要

摘要：結合工程實例，探討了煉鋼廠增設1臺轉爐一次除塵風機及配套設施作為備用，增加了鋼產量和轉爐煤氣產量，提高了經濟效益。介紹了轉爐煤氣回收的工藝流程、主要設備及性能參數
摘要：結合工程實例，探討了煉鋼廠增設1臺轉爐一次除塵風機及配套設施作為備用，增加了鋼產量和轉爐煤氣產量，提高了經濟效益。介紹了轉爐煤氣回收的工藝流程、主要設備及性能參數、給排水系統、電氣系統、自動化控制系統和土建系統。總結了工程的技術特點。
關鍵詞：除塵風機；煤氣回收；轉爐煤氣
Discussion on Addition of Primary Dust Removing Fan and Its Supporting Facilities in Steel Plant
WANG Xiuying，MEN Ji，XU Linlin
Abstract：The project for addition of a stand-by primary dust removing fan for converter and its supporting facilities is discussed with an engineering example.The steel production and converter gas production increase，and the economic benefit is improved.The technological process for converter gas recovery，main equipment and their performance parameters，water supply and drainage system，electrical system，automatic control system and civil construction system are introduced.The technical characteristics of the project are summarized.
Key words：dust removing fan；gas recovery；converter gas
1 工程概況
    某煉鋼廠現有3座120t轉爐，每座轉爐對應一套風機及煤氣回收設施，一次煙氣系統按照轉爐煤氣回收進行設計。當某臺風機出現故障時，對應的轉爐只能停產，極大地影響了生產。為完善煉鋼廠轉爐一次煙氣除塵系統設計，改變這種現狀，特將一次除塵風機房向東擴建15m，增設1臺轉爐一次除塵風機，并建設相應的轉爐煤氣回收、熱力、水路、電氣、儀表等配套設施，以保證煉鋼的順利進行。該工程于2007年11月開工建設，2008年8月投產。
2 工藝流程及主要設備
   ① 工藝流程
   我國對轉爐煤氣回收的研究較多[1～2]，轉爐煤氣回收的工藝流程見圖1。從煉鋼車間來的凈化轉爐煙氣進入風機，風機出氣管道上裝有煤氣分析儀。當煤氣的回收條件滿足時，打開水封逆止閥和三通切換閥回收側，煤氣經三通切換閥、水封逆止閥和V型水封，進入煤氣回收總管。當煤氣的回收條件不滿足時，打開三通切換閥放散側，關閉水封逆止閥，煤氣經三通切換閥進入放散燃燒裝置，進行點燃放散。當三通切換閥發生故障時，煤氣經旁通閥進入放散燃燒裝置。

    將一次除塵風機房東擴15m，在現有3臺風機的東側增設1臺4號風機，4號風機進氣管道與現有3臺風機進氣管道分別并聯，并增設閥門，保證4號風機與現有3臺風機互為備用。4號風機后連接相應的煤氣回收設施。
② 主要設備及性能參數
   a. 離心式鼓風機
   采用離心式鼓風機。煉鋼期間，風機高速運轉，風量為(17.6～20.1)×104m3/h，風機升壓28kPa；不煉鋼期間，風機低速運轉，風量小于等于3×104m3/h，風機升壓5kPa。離心式鼓風機的性能參數見表1。
表1 離心式鼓風機的性能參數
風機型號
29961 BA/1006
介質
轉爐煤氣
進氣密度/(kg·m-3)
0.81～1.29
進氣壓力/kPa
-26～-23
進氣溫度/℃
55～65
進氣相對濕度/%
100
進氣含塵量/(mg·m-3)
≤200
高轉速/(r·min-1)
1450
低轉速/(r·min-1)
487
   b. 三通切換閥
   三通切換閥是轉爐煤氣回收與放散的切換用閥，由兩個單獨的氣動蝶閥(放散側1個，回收側1個)構成，通過連桿的聯動作用，1個蝶閥開啟時另1個蝶閥關閉。對三通切換閥最基本的要求是：密封性能好，2個蝶閥動作同步且迅速靈敏、準確可靠。既能就地操作，又能遠程控制。
   c. 水封逆止閥
   水封逆止閥的主要作用是防止回收的煤氣在非回收期間倒流至三通切換閥和風機，是保證系統安全運行必不可少的設備。它由閥體、半月形閥瓣、電磁氣動裝置、機械連鎖裝置和液面控制器組成。既能就地操作，又能遠程控制。
   d. 旁通閥
   旁通閥的主要作用是保證風機安全，由閥體、蝶閥、電磁氣動裝置和機械連鎖裝置組成。既能就地操作，又能遠程控制。
   e. 放散燃燒裝置
   放散燃燒裝置安裝在放散煙囪上，由放散燃燒頭、可編程序控制器、高能電點火器、火焰檢測裝置等組成。既能手動控制，又能自動控制。
3 其他配套系統
   ① 給排水系統
   該工程循環水量為289m3/h，其中凈環水量為213.5m3/h，濁環水量為75.5m3/h，循環利用率達97.5%。凈環水來自轉爐主廠房北側的凈環水管道，濁環水來自一次除塵風機房外部的濁環水管道。沒有新建水處理設施，消防給水利用風機房外部的消防設施。
   ② 電氣系統
   根據現有供電系統，供電電壓采用交流電壓10kV、380V和220V；控制電壓采用交流電壓220V，直流電壓220V和24V。
    低壓電氣系統：新增風機的低壓電氣設備及電動閥門，均由現有低壓配電室內新增的5臺低壓配電柜供電。所有低壓電氣設備均采用常規接觸器-熱繼電器控制方式，并采用集中控制與就地控制兩種方式。
    高壓電氣系統：在編號為S3的高壓配電室內增設1臺高壓開關柜，與原有高壓開關柜并排安裝，采用Sepam保護裝置。
   ③ 自動化控制系統
   電氣控制系統與儀表控制系統合用一套可編程序控制器(PLC)，該PLC柜仍裝于原主控室內。并新增一個上位監控系統監控站(即操作員站)，用于4號風機控制系統的集中操作與監控，且與原系統整合，形成統一的控制系統。
    自動化控制系統由工程師站、操作員站、控制站等構成。
    a. 工程師站：可以按一定權限實現對系統的編程、開發、現場調試、過程監控、設備維護等功能。
    b. 操作員站：即人機接口設備，通過豐富的功能畫面，對生產過程進行監視、報警、記錄、操作、參數設定、報表打印等。主要的功能畫面有：工藝流程畫面、趨勢記錄畫面、報警畫面、事件記錄畫面等，畫面顯示中文。
    c. 控制站：通過控制系統的輸入模塊接收工藝過程的各種參數檢測儀表、檢測器或電氣設備的狀態信息，經過數字化處理后由CPU進行數學運算和邏輯運算，并將運算結果通過輸出模塊輸出給相應的執行元件，對生產過程進行控制。同時PLC硬件通過網絡與整個煉鋼過程自動化控制系統相連。
   ④ 土建系統
   天車軌道向東延伸12m。新建的放散煙囪直徑為2.0m，高100m，位于現有3個煙囪中間，現場分段組裝，并與現有煙囪拉接固定。
4 技術特點
   ① 進口煤氣鼓風機
   采用德國TLT公司生產的煤氣鼓風機，該煤氣鼓風機集成了許多高新技術，主要體現在：a.體積小，是國內同規格產品的2/3；b.采用前導向調節裝置，省電；c.采用盤車技術，保證電機軸、風機軸的同心度；d.風機外殼采用水平中心剖分，葉輪檢修方便；e.風機葉輪具有自潔功能；f.轉子采用強力潤滑滑套式軸承支撐，對開式設計，更換方便；g.采用特殊設計和特殊材料的迷宮式密封，防止煤氣外泄。因此，使用壽命長，日常維護工作量小。
   ② 放散燃燒裝置
   采用長明火內置方式，具有燃燒穩定、不受氣候環境影響、無黑煙、耐熱、耐腐蝕、防回火、噪聲小、安全可靠等特點。
   ③ 增設參數趨勢圖及數據存儲
   增設煙氣中C0和O2含量、轉爐氧槍02流量、風機機封N2流量、風機轉速、電機電流、冷卻水流量的趨勢圖及數據存儲。一旦煤氣鼓風機發生故障，可以很快得到相關工藝參數，為準確找出事故原因提供了科學依據。
5 結語
    自煉鋼廠增設的4號一次除塵風機及配套設施投產以來，經過1個月的調試，設備運行良好，參數穩定。此工程完善了煉鋼廠轉爐一次煙氣除塵系統設計，改變了因風機故障導致轉爐被迫停產的現狀，年鋼產量增加5×104t/a，產生轉爐煤氣500×104m3/a，增加收入810×104元/a。極大地發揮了轉爐的潛能，提高了作業率，取得了良好的經濟效益。
參考文獻：
[1] 吳洪亮，劉坤.鋼鐵企業煤氣高效利用技術的探討[J].煤氣與熱力，2007，27(4)：35-37.
[2] 楊加園.轉爐煤氣回收的應用技術[J].冶金環境保護，2007(1)：18-22.
 
(本文作者：王秀英1 門吉2 徐琳琳2 1.濟鋼集團國際工程技術有限公司 山東濟南 250101；2.建設部沈陽煤氣熱力研究設計院 遼寧沈陽 110026)