典型工艺流程分析

1、.第九章 典型工艺流程分析第一节 宝钢转炉净化及回收系统一、宝钢OG装置流程宝钢300t大型转炉OG系统是由裙罩、烟罩、烟气冷却装置、烟气净化装置、煤气回收装置、给水处理系统、烟气放散塔及其附属安全设施等构成。烟气净化采用双级文氏管，净化效率高达999，排放浓度小于100标rngm3，设备管道化。设有炉口微差压控制装置，使罩内保持±20Pa的压差，煤气回收浓度达5565。烟罩采用密闭循环冷却系统，一文、二文串接供水，新水补给量2tt钢。设有半密闭式二次集尘系统，在兑铁水、加废钢、出钢、修炉作业时，对一次烟罩不能捕集的烟尘，进行二次捕集，确保操作平台区的粉尘浓度不超过5mgm3。除尘设

2、备总重量占车间设备总重量的27，投资占21。宝钢炼钢厂300t氧气转炉采用OG法对转炉烟气进行冷却、除尘，回收余热和转炉煤气，是世界上具有代表性的日本的OG法，宝钢OG法采用闭罩吹炼，转炉烟气通过炉口微差压装置控制在未燃状态下进行处理，以最大限度地回收煤气，并提高煤气的质量。由于OG法技术安全可靠，自动化程度高，综合利用好， 宝钢OG装置主要由烟气冷却、烟气净化、煤气回收和污水处理等系统组成，其流程见图9一l。图9一l 宝钢OG装置流程图高温烟气出转炉后，随即进入水冷式烟罩，烟气的空气燃烧系数约为10，烟气中的一氧化碳继续燃烧生成二氧化碳。烟气冷却系统由活动裙罩、下部烟罩、上部烟罩、下部锅炉和

3、上部锅炉组成。其中活动裙罩、下部烟罩和上部烟罩采用循环热水冷却装置，而下部锅炉和上部锅炉采用强制循环汽化冷却装置。活动裙罩由四台液压缸进行升降，在回收期为充分限制炉气在炉口燃烧，进行降罩，作闭罩吹炼。高温烟气通过烟气冷却系统后，烟气的温度由1450C降至1000C以下，然后进入烟气净化系统。 该系统包括两级文氏管、900弯管脱水器和水雾分离器。 第一级文氏管(下称一文)采用手动可调喉口文氏管，烟气温度由1000C降至饱和温度75，使大部分粗颗粒随污水进入90。弯管脱水器而排出，从而达到粗除尘的目的。 第二级文氏管(下称二文)采用RD型自调喉口文氏管，通过炉口微差压装置由液压缸自动调节喉口开度，

4、控制波动的炳气以高速状态通过喉口，以达到精除尘的目的。二文后的烟气温度继续下降，一般可达67左右。 经二文除尘后的烟气除通过90。弯管脱水器进行脱水外，再通过挡水板水雾分离器，进一步分离烟气中的剩余水分，然后通过流量计由引风机送入转炉煤气回收系统。烟气根据成分控制装置由三通切换阀进行切换，分别进行回放或放散。吹炼初期和末期由于烟气中一氧化碳含量不高，所以通过放散烟囱燃烧后排入大气放散，在回收期时，煤气经水封逆止阀、V型水封阀和煤气总管送入煤气柜。煤气柜容积为80000m3，采用威金斯型橡胶密封全干式煤气柜。为节约电耗，引风机附设液力偶合器进行调速，在非吹炼期降速运转二、主要技术参数1、烟气量的

5、确定转炉在整个吹炼过程中，影响烟气量变化的因素很多，所以计算方法也不同。宝钢300t转炉烟气量的确定，是按吹氧强度确定的。(1)供氧量：吹氧量 70000m3h铁矿石用量 46kgt钢水矿石含氧量 O19m3kg总供氧量为：70000+019 x 46 x 306 x 60÷9=87830m3h(2)标况烟气量V0烟气量为总供氧量的2倍，燃烧10后体积增大至1188倍。 则 V0=208684m3h 取 V0=210000m3h (3)工况烟气量V烟气温度在67，机前负压为12000Pa(1200mmH2O)时，工况烟气量V为426000m3h。2系统总压力损失宝钢OG装置采用低压流

6、程，系统总压力损失在工况时为17500Pa(1750mmHO)，其各段压力损失分配见表9-1。 表9-1 OG装置压力损失分配(Pa)第二级文氏管8000以上11800以上机 前管道及流量计1500以下1500以下小 计12000l5800煤 气 柜3500机 后管 道 等20001700小 计550017003转炉煤气成分及回收量(1)转炉煤气成分转炉煤气成分见表92。表中煤气成分是指转炉煤气柜内的成分，热值为8400kJ，m。(2000kcaIm。)。目前实际CO含量已达7080。表92 转炉煤气成分()组 成成 分最 高 值COC02N 2H2O 2556617.32216.728若 干

7、<172.512.315.2(2)煤气回收量煤气回收量受到操作制度(如回收时间、排渣次数)、冶炼条件(如铁水比、铁水成分)以及用户条件等因素的影响。目前实际平均回收量可达100110m3t钢水。4、烟尘成分及排放标准转炉烟尘的主要成分是铁和铁的氧化物，其成分随炉气在炉口的燃烧率的变化而不同。由于采取了未燃法，所以烟尘的主要成分为低价氧化铁(FeO及Fe3O4)，其颗粒较粗，有利于烟气净化。（1）烟尘的主要成分如下(重量)：金属铁-13、Fe0-68.4、Fe203-6.8、sio2-1.6、Mno-2.1、Ca0-3.8%、MgO-0.3、其他4%、其中全铁占7l。（2）粉尘的粒度分布如

8、下(重量)：>100m-8、10060m -7、6040m- 10、4030m-15、 3020m-24、20lOm20 、<lOm-16大部分粒度为10m以上，小于10pm的粉尘仅为少量。烟尘的真密度为45tm3左右。 烟尘的含量，转炉一般为120gm3，宝钢转炉吹氧强度较高，瞬时最大值可达200gm3。 烟尘回收量为16kgt钢水，按年产钢水67l万t计算，每年可回收107360t。关于烟尘排放标准，日方保证值为100mgm3以下，低于我国的三废排放标准(150mgm3)。5、测定方法按下述规定：（1）在放散塔规定的取样孔中取样。（2）从吹炼开始到结束连续取样，该炉煤气不回收。

9、（3）取7炉样，删去最高值和最低值，取5炉的算术平均值作为考核指标。 炼钢厂在试生产期对OG装置出口含尘量进行了一次初步测定，测定位置在放散塔中部+30m的取样孔，测定结果，平均值为176mgm3。三、OG装置主要技术经济指标转炉公称容量 300t 最大铁水装入量 306t吹炼时间 16min冶炼周期 36min燃烧率 10%炉气温度 1000一文入口温度 1450一文出口温度 75二文压力损失 80009000Pa(800900mmH2O)引风机出口温度 72烟气量 210000m3/h， 系统压力损失 17500Pa(1750mmH20)引风机装机容量 3100kW引风机转速(高速) 14

10、30r/min (低速) 600r|min排放含尘量 100mg/m3，耗电量(引风机) 33kWh/ t钢水，耗水量(水处理) 22m3/ t钢水煤气回收量> 100m3t钢水煤气热值 8400kJm3烟尘回收量(FeO) 16kg/ m3烟尘合铁量 7l1n。蒸汽回收量 35kgt钢水四、OG装置烟气净化流程的特点1综合利用，变害为利 OG装置对转炉烟气实行全面治理，综合利用，不但消除了对环境的污染，而且回收了大量高质量的转炉煤气、含铁粉尘和余热，各项指标达到70年代末国外先进水平。2流程简单、布置紧凑烟气净化系流程采用两级文氏管洗涤系统，流程简单，设备少。在布置上，从一文开始自上而

11、下地布置，一直通向室外引风机，整个流程显得十分紧凑通畅，因此，系统的压力损失小，也减少了煤气死角涡流。3装备水平先进采用液压传动的R-D文氏管、液压升降的活动裙罩、 0G专用引风机、液力偶合器、节电装置以及密闭性能良好的三通切换阀和水封逆止阀等先进设备。4自动化程度高。采用炉口微差压装置配合转炉闭罩吹炼，提高了回收煤气的数量和质量。由于烟尘在未燃状态下主要成分为低价铁，其颗粒度效粗；在文氏管中与水接触后，易于凝聚成团，从脱水设备中分离出来，因而也提高了除尘效率。、此外，还设置时间顺序控制装置和气体连续分析装置，使转炉吹炼实现了自动控制。5运行安全可靠 · 在整个吹炼过程中，为保证系统

12、安全运行，采取了一系列安全措施，如采用水封、氮封来保证系统的密闭性，在系统的顶部和下部设有安全阀进行泄压，以及用氮气吹扫煤气 系统等安全措施，做到万无一失。6系统压力损失小 由于流程简单，净化设备少，并且采用了高效率、低压损的RD文氏管作为精除尘的第二级除尘设备，使系统的压力损失大为降低。RD文氏管的压力损失在保证除尘效率的前提下控制在80009000Pa(800900mmH：O)，使系统总压力损失达到17500Pa(1750mmH20)。而国内在同样除尘效率下，二文的压力损失一般为12000Pa(1200mmH2O)，个别流程需达1400015000Pa(14001500mmH2O)，才能满

13、足煤气净化回收的要求，这样，系统的总压力损失必须在24000Pa(2400mmH：O)以上。7耗电量低由于系统的压力损失小，引风机最高转速为1430rmint另外，引凤机采用液力偶合器进行调速，在非吹炼期以低速运转，因此，耗电指标降至33kWht钢水左右，远低于国内的消耗指标。8耗水量低OG装置除尘用水采用密闭循环系统，污水不外排。每座转炉的循环水量为980m3h，单耗达20m。t钢水左右。为减少污水处理量，两级文氏管采取串接供水，即二文回水直接串接提升供一文使用，以提高利用率。9引风机露天布置 tOG引凤机、液力偶合器及电动机均采取密封措施，在室外露天安装，不设风机房，节约了基建投资。而国内

14、引风机均设有独立的风机房或设在转炉除尘跨顶部。第二节 宝钢净化和回收系统设备的结构特点一第一级文氏管1、 文氏管主要作用第一级文氏管采用手动可调喉口文氏管(图92)其主要作用是降温和除尘。高温烟气在喉口以一定的速度与水进行传热传质，同时烟尘与水雾进行撞击凝聚，从脱水器分离出来，达到降温熄火和粗除尘的目的。为此，在试运转时，用手动调整喉口挡板的开度，控制一文的压力损失在2500Pa左右，然后固定使用。图92 第一级文氏管l一喷水给水管，2一溢流给水管3一水冷夹套4一手动调节板，5一扩散段，6一喉口(5oo×2800×2) 7一收缩段8一溢流槽9一喷水装置10一反溅板ll一支架

15、12一水管2、 文氏管结构一文由两个并联安装的文氏管组成，每个喉口的断面尺寸为2800 x 500mm，高度为700mm.采用双文氏管并联安装可适当降低文氏管的高度，适用于大型转炉除尘系统。一文全高为125m。一文收缩角：长边为48036，短边为38048。一文扩散角：长边为10012，短边为l024。 一文收缩段处于高温多尘气流中，为防止磨损或烧损，各部件均采用耐磨合金钢制作，如：收缩段内壁采用可焊性高强度钢板，牌号为： WELTEN80C(新日铁规格)。喷水管及反溅板采用不锈钢，牌号为：SUS304(日本工业标准)一文喉口结构见图93。挡板的传动机构上设有正反螺纹的螺杆，喉口开度的调节是通

16、过操作手柄转动螺杆而进行的。全开喉口的设计流速为45ms，使用时，喉口的实际流速调节至6070ms。图93一文喉口结构l一检查门2一轴，3一可调挡板I 4一操作手柄，5一螺杆，6一刻度盘3、 文氏管除尘用水一文除尘用水分为喷水和溢流两部分。喷水采用反溅板形式。由于喷水利用二文回水，水质较差，其悬浮物在2000mg/L左右。为防止堵塞，不可能使用喷水孔很小的细喷嘴。因此，将二文回水直接喷洒在反溅板上，使水滴布满喉口，通过喉口高速气流的作用，将水滴充分雾化并蒸发吸热，使烟气饱和并除尘。反溅板置于收缩段入口之上。这是由于矩形文氏管的滥流水封面难以保持水平，万一水面倾斜，局部壁面喷不到水则容易产生干湿

17、交界面而造成积灰。因此，在收缩段上部喷水，可使水滴布满收缩段的周壁，以避免产生干湿交界面。溢流水采用新水由收缩段上部矩形断面的四个角溢出。这是因为矩形文氏管的四个转角处极易积灰的缘故。喷水反溅板共12块，每个文氏管各设6块。喷水量为780m3h，给水泵压力为O.7Mpa。溢流水量为200m3h。此外，收缩段还设水冷套，加强冷却措施。水量为40m3h。二第二级文氏管 第二级文氏管采用RD型可调喉口文氏管(图94)。文氏管喉口设椭圆形挡板。通过炉口微差压装置检测炉口压力信号，由差压变送器转换成电信号，驱动液压缸，以此调节二文喉口档板，使排气量适应烟气量的变化，保证气流以以高速状态通过喉口，达到精除

18、尘的目的。二文由两个并联安装的文氏管组成，每个喉口的断面尺寸为1750 x 920mm，高度为1200mm。椭圆形挡板的长轴为1000mm，短轴为501mm。全开喉口流速为80m/s，使用时，喉口实际气流速度调节至100120mS.采用双文氏管并联安装可适当降低文氏管的高度，适用于大型转炉除尘系统。文氏管全高为13.5m。二文收缩角：长边为25012，短边为2l0 。二文的扩散角：长边为12030，短边为10036。 为了降低二文的压力损失，在喉口挡板上部设分流板，分流板坡角与收缩段夹角一致。二文处于高速多尘的气流中，各部件均选用特殊耐磨材料，如RD挡板采用高强度低合金钢，牌号为：CORTEN

19、SOA(新日铁规格)。收缩段与扩张段采用可焊性高强度钢板，牌号为WELTENSOC(新日铁规格)。 图94 第二级文氏管1一收缩段2一分流板，3一喉口，4一扩散段，5一进水管I 6一氮捅针气缸，7一 喷水孔，8一椭圆形挡板，9一传动轴1、 第二级文氏管喷水二文的压力损失回收时控制在8000Pa以上；放散时可将进柜一段压力损失用在二文上，调节到11800Pa以上，以提高放散期的除尘效率。二文给水方式为外喷，每个文氏管喉口设90只喷水孔，双侧对喷各45只。喷孔上下两排，交错布置。喷孔直径为7mm，在非吹炼期用氮捅针进行自动清扫。二文给水量为680m3h，其中80 m3h为分流板上部的清洗水。给水泵

20、压力为O.9MPa，给水悬浮物为200mgL左右。3、第二级文氏管（RD）具有以下特点： （l)椭圆形挡板的调节线性良好，喉口挡板的开度与通过的气量在相同的压力损失下、基本上呈一次函数关系。由RD文氏管的性能曲线图(图95)可知，挡板的开度在300全闭状态)至800时，与气量的关系基本上是直线关系。这样有利于调节喉口的气流速度，提高了挡板的调节精度。（2)RD文氏管挡板的执行机构采用液压传动控制装置，其调节精度高，传动平稳，能高速起动、制动与反向运动，可根据讯号大小进行无级控制。其调节性能优干惯性大、反应慢的电动执行机构，能满足与炉口微差压装置同步的要求。 （3)喉口挡板上部设置了分流板，把进

21、入喉口的气流分成两股。分流板呈不等边三角形，其锥度与牧缩段的夹角一致，从而避免了高速气流对挡板的冲击，又降低了二文的压力损失。 （4)喉口喷水方式采用在断面最狭处的两侧面进行外喷。气流在喉口流速最高处与水滴接触，使水谪充分雾化，与灰尘凝聚，提高了除尘效率。（5）喉口挡板形状合理，表面光洁圆滑，有利于降低高流气流对挡板的磨损。（6)喉口挡板的传动轴在挡板的中心，驱动时两侧受力互相平衡，不受气流的影响。因此，传动力矩小，约为PA文氏管的7580。（7)RD文氏管结构简单，设备重量轻，传动机构设在文氏管中部，与重铊式文氏管相比，降低了设备的高度。图95 RD文氏管性能曲线三、900弯管脱水器1、脱水

22、器结构在一文和二文的下部均设有900弯管脱水器(下称一弯和二弯)，在二弯后还设置了水雾分离器，进行精除雾(图96)。900弯管脱水器与文氏管连成一体，利用管道的转弯，使气流介质产生不同的离心力，有效地完成了气水分离的作用，与其他体积庞大的脱水设备相比，在设计上显得十分紧凑。 图96 900弯管脱水器l一900弯管脱水器，2一清洗喷嘴3一水雾分离器，4一弧形挡水扳，5-检查门6一排水管 7一排水槽 8一折边挡水板 900弯管脱水器内设有带卷角的弧形挡水板，共四层。含尘污水在离心力的作用下，集中在卷角处排出。卷角呈人字形向两侧倾斜，以利排除污水，防止污泥淤积。为及时排除挡水板上的淤泥，在其上部安装

23、了清洗喷嘴，在非吹炼期由顺序控制装置发出信号，对挡水板进行自动清洗。900弯管脱水器构造简单，压力损失小，脱水效率高，维护简便为新日铁所设计的OG设置广泛使用一弯的入口断面尺寸为3 x 4m，气速约为lO4ms。一弯的出口断面尺寸为34×4m，气速约为92ms。二弯的入口断面尺寸为36×39m，气速约为84ms。二弯的出口断面尺寸为43×39m，气速约为7Oms。挡水板水雾分离器由多折挡水板组成，每片挡水板分成三折，夹角为120。，挡水板间距为25mm。当含水气流通过曲折的通道时，被迫不断改变方向，由于水滴的惯性大，水滴聚集在板面上，在折角处凸缘的阻滞下，流向底部

24、排水孔。水雾分离器也附有自动清洗装置。2、运行状况我国60年代中期，在试制OG法时，曾使用过900弯管脱水器。由于当时缺乏资料，设计中有所不周，因此在投产后发现极易堵塞，后逐渐改为空心的重力脱水器。究其原因：(1)由于挡水板的层数太多，间距小，不利于水雾分离；(2)挡水板的卷角与气流方向垂直，不利于淤泥排除，又增加了压力损失；(3)没有设置定时清洗装置，容易堵塞。四、除尘引风机1、主要性能OG装置的引风机是烟气净化系统的动力中枢。由于转炉吹炼的特殊条件以及介质的特殊性能，引风机必须选用适应这些特点的专用风机。国内的转炉烟气净化系统一般套用D型单进风煤气鼓风机，这类风机尚不能满足OG装置的特殊要

25、求。宝钢300 t转炉OG装置所配用的引风机是日本川畸重工业株式会社制造所1979年制造的N018MP型双进风涡轮鼓风机，用液力偶合器进行调速，其主要性能如下：风量(标况) 210000m3/h(67时) 426000m3h 风压(67时) 17500Pa风机转速 6001430rmin电机功率(67时) 3100kW偶合器滑差率 4.672、引风机的性能曲线见图9-7。风量m3min图97 OG引风机性能曲线图1一风量一压力2一风量效率3一风量一功率OG装置要求引风机在调节风量时，压力变化的幅度要小。因为转炉吹炼时，其炉气量在整个冶炼周期内是在不断变化的，为了获得高质量的除尘效果，必须使一文

26、和二文保持一定的压力损失。因此，在冶炼周期内，风机的压力必须维持在一定水平上。从图97可见，宝钢OG装置的引风机的风量一压力曲线较为平坦，在风量变化时，压力变化不大，与工艺要求基本上符合，有利于提高除尘效率。另外，从图上可知，OG引风机的效率较高，一般为75，最高达83，工作点处于最佳状态 2、 引风机叶轮由于煤气含尘量为100 m gm。以下，相对湿度达l00.并有一定的腐蚀性，为提高引风机的耐磨性和抗蚀性，故叶轮的主板与侧板均采用1%Cr-M O合金，叶片采用YUSl70不锈钢，在机壳内壁还衬以不锈钢板。为了清洗沾在叶轮及机壳内壁上的积泥，在引风机的叶轮上部安装四只清洗喷嘴，材料为SUS3

27、16不锈钢,清洗水量为3m3h。根据操作需要，可降低风机转速清洗叶轮。叶轮外形详见图98。 图9-8 风机叶轮l一喷水管,2一机壳，3叶片，4一主扳，5-侧板，6一喷嘴，7一轴4、引风机轴孔水封转炉煤气是易燃易爆气体，为防止煤气泄漏或吸入空气，引风机的轴封采用水封结构见图99。图99 引风机轴孔水封1一轴2一引风机外壳，3一水封槽如图所示，当引风机叶轮转动时，带动水封槽旋转，在转速达到400rmin时，由于离心力的作用，液体在槽内作圆周运动而形成水封。在正常情况下，水封高度约为40mm.5、其它为防止引风机在低风量时发生喘振现象，在机前设置电动蝶阀，根据气体流量所发出的信号，将蝶阀自动调整至相

28、应开度。蝶阀用直流电动机驱动，并兼作引风机启动用。引风机的轴端(不连电动机的一端)设置叶轮旋转装置。在叶轮检修时，带动叶轮以1rmin的低速运转。旋转装置由电动机和行星齿轮减速机组成。检修时，用手动离合器使旋转装置与引风机主轴连接，以低速转动叶轮。离合器的限位开关与引风机联锁，在旋转装置工作时，引风机不能启动，以确保安全。 。旋转装置电动机功率为22kW，转速为1479rmin，减速比为11479。引风机的检测项目有轴承测振，轴承测温，电动机线圈测温，电动机转速测定等。其包括测定、记录和指示，当超过规定值肘即发出警报。如轴承振幅高于80µm时即报警。为降低噪音，在引风机出口设阻尼消音

29、器，吸音材料采用玻璃纤维；另外对引风机外壳及进出口风管用石棉板进行隔音。消音器吸音材料的厚度为250mm，密度为80kgm 3.引风机的总噪音值为130dB，消音后机旁噪音为95dB以下。引风机与电动机之间用液力偶合器进行连接，在非吹炼期可低速运转，以节约电耗。转炉冶炼周期为36min，其中吹炼时间为16min，非吹炼期包括兑铁水、出钢及其他等待时间约20 min。吹炼期引风机以1430rmin的转速运行，非吹炼期以600rmin的低速运行。经估算，与不装液力偶合器相比，转炉三吹二时，每年可节电2100万度左右。液力偶合器工作平稳，起动时可减少起动过载电流，并可在低速状态下对引风机叶轮冲洗，以

30、提高引风机的使用寿命；此外，在非吹炼期降速运行，可减轻汽化冷却烟道忽冷忽热的影响，改善了烟道的运行条件。五、三通切换阀及旁通阀 三通切换阀由两个气动蝶阀组成，用连杆带动，一开一关，以控制转炉煤气的回收或放散。全部操作根据时间程序控制装置的指令执行。 旁通阀设在三通切换阀前。当煤气由回收状态转换到放散状态时，万一三通切换阀发生故障，放散方向的蝶阀不能开启，则紧急打开旁通阀，使煤气由旁通阀排入放散烟囱，以确保安全。 三通切换阀和旁通阀均采用特殊的密封结构。密封阀座不通过轴孔，而与阀板平行。阀板依靠气流的压力压紧密封填圈，增强了密封性能(图9一10)。图910 三通切换阀和旁通阀密封座l一阀板，2一

31、紧固螺钉I 3一填料挡圈I 4一外壳，5一密封阀座6一密封填料7一清洗水入口，8一清洗孔三通切换阀和旁通阀均由气缸驱动。压力为04O7MPa(47kgfcm。)，开闭时间为1020s。三通切换阀由时间顺序控制装置进行自动操作；旁通阀则由手控操作。三通切换阀直径为2400mm，旁通阀直径为1500mm。六、水封逆止阀及V型水封阀 水封逆止阀是煤气回收管路上的止回部件，其设在三通切换阀后。放散时，半圆筒形阀体由气缸推上，切断回收管路，防止煤气柜内的煤气倒流或者放散气体进入煤气柜；回收时，阀体由气缸拉下，回收管路打开，使煤气不与液体直接接触而进入煤气柜(图911)由放散状态转换到回收状态时，水封逆止

32、阀根据时间顺序控制装置的信号先提前开启，30s后再打开三通切换阈，进行回收煤气。 图9一ll 水封逆止阀a一外形图，b一剖面图1一煤气进口，2一给水口3一煤气出口，4一阀体5一外筒，6人孔 7一冲洗喷嘴8一排水口9一气缸10一液面指示器，11一液位检测装置，12-水位报警器，13一曲柄，14一传动轴反之，由回收状态转换到放散状态时，阀体切断回收管路，由于煤气柜的压力而形成水封。水封高度最高可达600mm。阀外侧设液面检测装置，当筒体内液面低于规定值时，即发出警报。水封逆止阀由两个气缸驱动，分别设在传动轴两端，以保持推力平衡。气缸压力为O407MPa，开闭时间为1020s。国内常用“大水封器作为

33、切断阀，其形式相当于水浴净化器，煤气直接与大水封器内的液体接触，液面波动，密封性差，且污染水质而造成底部淤泥沉积。水封逆止阀则避免了上述缺点。V型水封阀设置于水封逆止阀后，在停炉时，作切断该系统煤气的作用，以防止回收总管的煤气倒流。充水后，水封高度为1000mm。阀体直径为2400mm. 七、放散烟囱及点火装置转炉放散煤气由放散烟囱排出。三座直径为2200mm的烟囱组合成等边三角形的放散塔，高度为80m，高出炼钢厂最高建筑物145m。三座放散烟囱顶部分别设置三台煤气燃烧器，放散煤气由点火装置点燃后排至高空，以防止环境污染。煤气燃烧器由燃烧器本体、引火烧嘴和脉冲点火器等部件组成，详见图9-12。

34、1、燃烧器本体 放散的煤气以30ms左右的速度从放散烟囱排出，在燃烧器出口被引火烧嘴喷出的小火炬点燃而形成大火炬。 煤气在放散烟囱中的流速取得较高的原因：一是为了使其高于火焰传播的速度，防止低气量时发生回火；其次可诱导外筒下部的空气吸人燃烧器内，与煤气充分混合燃烧；再则适当提高放散塔的压力损失,有利于放散与回收两路管道压力损失的平衡.图9一12煤气燃烧器1一放散烟囱I 2一外简l 3一内筒I 4一旋流板；5一引火烧嘴，6一脉冲点火嚣，7一放散煤气入口，8一回收煤气入口燃烧器设外筒内筒两层。为帮助煤气充分燃烧，在内筒外圈设旋流板，当高速气流通过旋流板时，产生强烈旋转，诱导外筒下部空气吸入燃烧器内

35、进行助燃。燃烧器处于高温状态，全部材料均采用耐热不锈钢制作而成。(2)引火烧嘴 燃烧器周边设有三只引火烧嘴，均匀地布置在外筒上，使引火烧嘴喷出的小火炬不受任何风向的影响，都能引燃大火炬。引火烧嘴可使用两种燃料，一种是转炉回收煤气；另一种是放散烟囱本身排放的放散煤气。前者是由炉前控制室发出信号，自动开启煤气电动阀门、脉冲点火器发火，点燃引火烧嘴上的小火炬。后者则是在放散烟囱内安装三只集气管，收集部分放散煤气，通入引火烧嘴，进行直接点火。 一般情况下，用直接点火可以点燃大火炬，如不能点燃，则发出信号，开启回收管路上的阀门，另行点火。 (3)脉冲点火器引火烧嘴是通过脉冲点火器发出的脉冲火花点燃的。脉

36、冲点火器采用4J激励发火系统，以低电压表面放电方式进行发火，具有良好的发火性能。其性能如下： 输人电压 100V 输人频率 5060Hz 输入电流 <2A 贮藏电压 3000V 贮藏能量 4J 发火次数 3S-1脉冲点火器发火可靠，可以在较低的电压下连续发出高热量的火花，即使在高湿、高温、多尘的恶劣气氛中也能放电发火，因此适用于转炉煤气点火八、紧急泄压安全阀 OG装置内的介质是一种含有大量一氧化碳和少量氢气的有毒易爆气体，因此必须做到系统的可靠密闭性，防止吸入空气或者泄漏煤气，以确保系统的安全运行。O G装置的主要安全措施如下。1、汽化冷却烟道以后的低温区域，尽量避免死角，保证管路通畅；

37、并提高气流速度，以防止发生煤气滞留现象。 2、一文前和引风机前分别设置上部安全阀和下部安全阀，在万一发生煤气爆炸时可紧急泄压。上部安全阀见图9一13。图9一13 上部安全阀图1一汽化冷却烟道，2一水封3一压盖，4一限位开关5一转轴上部安全阀设在汽化冷却烟道顶部。正常生产时，压盖扣下，以水封保持密封，水封高度为250mm,万一烟道内一氧化碳发生激烈燃烧，压力大干压盖重量，即紧急冲开压盖，进行泄压。同时压盖与限位开关接触，发出信号，停止吹炼。下部安全阀设在机前。正常生产时，压盖在重锤的作用下关闭泄压孔。泄压孔内焊以薄铜板，万一发生爆炸气体冲破铜板、打开压盖，进行泄压。同时压盖与限位开关接触，发出信

38、号，停止吹炼。 下部安全阀见图914.3、为排除文氏管下部水封槽内所溢出的一氧化碳气体，设置专门的排风系统，将有害气体排至室外。4、三通切换阀前设旁通阀，万一三通切换阀发生故障，煤气可由旁通阀紧急放散。5、为防止煤气从系统中泄漏，无机械密封的部件，用水封或氮封进行密封。水封主要有：一文溢流水封、文氏管排水水封、引风机轴孔水封、活动裙罩水封以及水封逆止阀、V型水封阀等；氮封主要有氧枪孔、副枪孔、副原料仓等。图9一14 上部安全阀l一煤气管道2一泄压孔，3一铜片；4一压盖，5一限位开关，6一压杆7重锤6、在三通切换阀、旁通阀、RD文氏管喷水孔氮捅针、流量计取样孔等处设氮清扫装置。7、对煤气中的含氧

39、量进行连续测定，超过规定值时，打开三通切换阀，停止回收，进行放散。8、对系统中的温度、压力及水封水位等各项参数进行监视，一有异常即发出警报.9、吹炼过程与供水供氧等公用设施联锁，如发生故障，即发出警报。第三节 宝钢转炉烟气冷却系统一、 转炉烟气冷却方式 氧气顶吹转炉在冶炼过程中产生高温烟气，这些烟气在净化和回收前需进行冷却，其冷却方式大体分三种。1.水冷却 水冷却分直流系统和循环系统两种，冷却水经过裙罩、烟罩和烟道后直接排入下水道这种冷却系统称直流系统；冷却水经过冷却部件后通过冷却塔冷却，再用泵送入冷却部件，这种冷却系统称为开式循环系统。水冷却系统设备简单，投资少。其缺点是：（1)冷却水经常与

40、大气接触，水中溶解氧和杂质增加，冷却管内壁易结垢和腐蚀，以致降低冷却效果和设备寿命。（2）消耗大量冷却水和增加电耗。（3）为了保证冷却水水质，冷却水需加药处理，因而增加排污量，影响环境。 2 、汽化冷却 20世纪70年代，各工业国对氧气顶吹转炉开始采用OG型汽化冷却装置进行冷却。所谓汽化冷却即冷却水吸收的热量消耗在自身的蒸发上，利用水的汽化潜热带走冷却部件中的热量。如水冷却每公斤水吸收热量2l84kJ。，汽化冷却每公斤水吸热约2730kJ。两者相比，汽化冷却消耗水量减少到1/301/100。所以汽化冷却在现代工业中是一项节约能源的先进冷却方式。但由于汽化冷却装置的设备是承压设备，因而投资大，操

41、作要求高。3 、密闭循环热水冷却密闭循环热水冷却是当今国际上出现的一种新的冷却方式，它根据水的物理特性(压力和温度关系)，将从冷却部件中排出水的温度控制在对应于系统压力的饱和温度以下，如果系统压力愈高，对应的水温也愈高，以此提高冷却水的温度。 从冷却部件中排出的高温水在热交换器中用空气间接冷却，然后由水泵加压送回冷却。部件中循环使用。整个系统呈密闭状态，冷却水不与外界空气接触，水质保持稳定。水不会被蒸发，因此几乎很少补充水。此外因为可以任意提高冷却水的排出温度，减少循环水量，因而有利于节约电能。这种冷却方式克服了开式水冷却的缺点。但是它的设备费用高，占地面积大，系统复杂，热量不易回收。总之，各

42、种冷却方式各有其优缺点，应根据实际情况选用。 二、 密闭循环热水冷却装置1、 密闭循环热水冷却工艺密闭循环热水冷却装置由冷却部件、膨胀水箱、空冷式热交换器、循环泵等组成。循环水泵将冷却水送入冷却部件中，排出的高温热水先进入膨胀水箱，然后借水的静压力流入空冷式热交换器，将高温热水冷却到规定值。宝钢300t转炉烟罩采用此装置进行冷却图9一l5。 图9一l5 密闭热水循环冷却系统 2、技术参数 运行压力 015O44MPa 烟气量 175000m3h 烟气进口温度 1450 烟气出口温度 1200 循环水量 裙罩 150t，h 烟罩 1150th 热强度 裙罩 921 * lO4kJ/m2.h(22

43、 x lO4kcl/ m2h) 烟罩 921 * lO4kJ/m2.h 热负荷 裙罩 1842 x lO4kJ/m2.h 烟罩 14444 x lO4kJ/m2.h密闭循环在实际运行中不可能做到绝对密闭，有漏水和漏气的现象。要保持系统压力恒定，需按照膨胀水箱内的水温对应的饱和压力进行控制，将压力控制得比饱和压力稍高些，利用充氮气进行调节。当系统压力超过控制压力，调节阀关闭，同时安全阀自动排放大气；当系统压力低于控制压力时，调节阀开大，增加充氮气量。压力控制范围0150.44MPa。 膨胀水箱在密闭热水循环系统中吸收随温度变化而引水的体积变化,起到贮水缓冲作用，保证系统安全稳定运行。宝钢的膨胀水

44、箱用氮气充压控制冷却水蒸发。水箱直径为2m，长9m，设计压力为O6MPa，贮水容积为27.9m3。空冷式热交换器用空气作冷却介质，它由铝合金片镶成的鳍片散热器和轴流风机组成。宝钢有两台空冷式热交换器，每台传热面积为18064m2。，流量为1300th，最高使用压力为1.05MPa，空气计算温度32，冷却水温度60118，最高允许温度达125。每台空冷式热交换器分四组，每组配一台散热器和轴流风机，风量为1360m3min，功率为37kw，转速为180rmin。两台空冷式热交换器组合在一个钢结构框架内，整个框架外形长2648m，宽158m，高915m，总重为178t 三、汽化冷却装置1、 汽化冷却

45、循环方式汽化冷却装置分自然循环和强制循环两种。冷却水经冷却部件吸收热置形成汽水混合物进入上升管，上升管与下降管就形成比重差，产生流动压头，以此推动冷却介质的流动，这就叫自然循环；强制循环是利用水泵作动力，使冷却介质流动。国内多数汽化冷却装置均为自然循环(低压系统)。汽化冷却装置一般由烟罩、烟道、汽包、蓄热器、循环泵（强制循环使用）等组成。宝钢转炉烟道采用的强制循环汽化冷却装置见图917。图917 强制循环汽化冷却装置2、技术参数 设计压力 4.2MPa运行压力 3.9MPa蒸汽温度 250蒸汽产量 45.1t/h(平均) 645th(最大)循环倍率 20循环流量 900th补给水温度 105热

46、强度 209.3一251.2MJm 2·h热负荷(最大) 152.4GJh3.蒸汽参数选择与蒸汽利用转炉烟道汽化冷却装置产生蒸汽是波动的，很不稳定，若回收这些蒸汽并充分利用必须装设蓄热器,保证供汽系统稳定,对蓄热器来说,如果充气压力和出汽压力差值愈大，则蓄热器容积愈小，反之，蓄热器容积愈大。根据技术经济比较，压力选4Mpa为佳.国内设计转炉烟道汽化冷却装置压力一般为1.3MPa，个别为25MPa。日本、西德等国由于蒸汽参数较高，可将蒸汽用于发电系统，开辟了转炉余热利用新途径。宝钢转炉汽化冷却装置设计压力4MPa，蒸汽供给RH真空处理使用。当RH真空停用时,蒸汽并入厂区低压管网。4、汽

47、包与蓄热器汽化冷却装置中的汽包其作用是分离汽水混合物中的蒸汽和贮存一定量的水。因转炉生产的特点,汽包直径比锅炉汽包直径大得多。汽包的容积由四部分组成：V=V1+V2+V3+V4,V1为有效水容积；V2为蒸汽容积；V3为闲置水容积(按水层深度200mm计算)V4为水位波动空间(按水位上下120mm计算).宝钢转炉汽包直径为1.8m，长13.5m，容积为33m3设计压力为4.3MPa，平均蒸发强度为2tm3h，瞬时最大蒸发强度为3.9tm3h。汽水分离装置有粗分离四层多孔挡板，细分离波形挡板。汽水分离效率达9095.沿汽包长度方向敷设一根蒸汽加热管和给水分配管。汽包金属总重为29.4t.蓄热器是转

48、炉烟道汽化冷却装置中不可缺少的设备，它对蒸汽系统的稳定供汽起到一定作用。一般采用变压式蓄热器。蓄热能力通常用简易积分曲线法计算。首先根据汽化冷却装置的蒸发量绘制蓄热器的瞬时蒸汽负荷曲线，然后再绘制二条冶炼期的平均蒸汽负荷曲线。平均蒸汽负荷曲线以上和瞬时蒸汽负荷曲线围成的面积表示充入蓄热器的蒸汽量。平均蒸汽负荷曲线以下和瞬时蒸汽负荷曲线围成的面积表示蓄热器放出的蒸汽量。用负荷曲线与平均产汽线间计算面积变化差值，做出简易积分曲线，曲线上最高点和最低点之差即为蓄热能力。宝钢的蓄热器为变压式，压力变动范围为3.61.2MPa充汽压力为36MPa，放汽压力为1.2MPa。直径为2.5m，长21m，容积为

49、100m3，设计压力为43MPa。设置三台蓄热器。 5.控制系统与水质管理国内设计的转炉汽化冷却装置习惯于人工控制，与转炉操作室分散布置，相互操作联系依靠电话和信号。宝钢转炉烟道汽化冷却装置的控制、OG煤气净化回收控制和转炉吹炼操作三者实行集中的全自动控制，并互相联锁，当某一方发生故障时，整个转炉就停止吹炼。汽化冷却的补给水即汽包水位采用三冲量自动控制，将汽化冷却的蒸汽流量信号和汽包水位信号总和作为给水流量的串级设定值，以此来控制汽包补给水量。根据水质管理制度，转炉烟道汽化冷却装置一般采用软化水或一级除盐水。对具有较高蒸汽压力的并将蒸汽用于动力上的冷却装置，则水质要求更高。宝钢用水由中央纯水站

50、集中供应，给水还需加热除氧。当转炉停炉时，冷却装置进行满水保养，并定期加药除氧和除垢。6烟罩与烟道 转炉的烟罩对炉口烟气起笼罩作用并能调节炉口开缝度，控制吸人的空气量。由于裙罩和烟罩都处于剧烈变化的热负荷下工作，烟罩结构必须适应剧烈的温度变化，且具有耐腐蚀和抗热疲劳等性能。 烟罩一般分双罩和单罩两大类。双罩由主罩和副罩组成，副罩用来收集由主罩溢出的烟气，并将它通过副系统的净化排烟设备排入大气。两罩同时升降，因此双罩的主系统可以微正压操作，回收煤气质量高，车间内卫生条件好，但是系统复杂，投资高，国内很少采用。单罩结构简单，它分大罩与小罩两种。国内多数采用大罩形式。烟罩尺寸必须与转炉水冷炉口恰当地

51、配合，罩口应将水冷炉口全部罩入，并考虑炉口积渣结瘤后仍不妨碍转炉正常操作。它的有效容积应满足2min的高峰负荷。一般罩口直径为炉口直径的1.52.5倍。烟罩的升降高度要考虑炉前看火需要.烟罩的拐点倾斜角一般不小于550，当喷渣时，渣料能自由滑下。如果转炉吨位较大，拐点离炉口又较高，其倾斜角可相应减小。宝钢转炉烟罩和烟道是OG设备的一个主要部分.烟罩分裙罩、上烟罩、下裙罩。裙罩又分上裙罩和下裙罩两部分. 裙罩采用横向盘管结构，下裙罩由D76×6.5钢管盘管三圈。管间缝隙用圆钢嵌平，上裙罩由D38×5钢管盘成圆柱状。缝隙用6mm筋板嵌缝，罩内壁较光滑，不易积渣。冷却水用强制循环

52、泵送入,冷却强度高.对剧烈变化的高温热负荷适应性强。在上烟罩处设多种用途孔：如氧枪孔、副枪孔各一个，副原料孔两个，另有压力温度检测、气体分析取样孔、脚手架孔等。在水封处还设微差压检测孔。下烟罩拐点角度500，拐点离炉口距离4680mm，下烟罩距离炉顶1000mm。各部烟罩规格见表9-4. 各部烟道规格见 表9-5.裙罩与下烟罩间用水封密封，水封上下行程为800 mm，一般大型转炉采用此数值。根据炉内正常控制压力0150Pa，确定最小水封高度80 mm.水封底部设置八处清扫孔，定期排除污泥。上烟罩与下烟罩之间用砂封，每次修炉用人工清砂，一次用砂量为0.3m3。表9-4 各部烟罩规格型号及规格下部

53、裙罩上部裙罩下部烟罩上部烟覃型 式横向盘管加隔扳横向盘管加隔板纵向管加隔板纵向管加隔板传热面积，m2519828129冷却管径，mmD76.5×5D38×5D3B×5D38×5隔板，mm22×612×632×8管间距，mm44外型尺寸，mm圆锥顶部5266圆锥下部54865230 47104584表9-5 各部烟道规格型式与规格型式传热面积m2冷却管径mm 隔板mm 管间距mm外形尺寸mm 下部烟道纵向管隔板 275 D38×4 12×6 50 4030×4030 上部烟道纵向管隔板 275 D

54、38 x 4 12×6 50 4030×1030宝钢转炉采用方形烟道，分上烟道与下烟道，烟道由纵向管加隔板组成。上烟道顶部设置煤气安全阀。上烟道有1800弯头，把上烟道分成上升段和下降段，垂直上升段高度为125m，垂直下降段高度75m,在烟道的外壁管上(间隔数根)焊一块定位槽板，用工字钢套入槽板内，将烟道整体加强。工字钢的四角连接采用活接方式，有利于热膨胀。下烟道倾斜500，倾斜段全长为188m，距入口连接处113m设置固定支架。入口处设置活动支架。出口连接处设弹簧吊架。上烟道是一个垂直布置的弯头，距入口连接处646m布置固定支架。烟道热膨胀计算温度为2549，下烟道与上烟

55、罩之间采用波形伸缩节(图917)吸收单向膨胀。上烟道与下烟道之间采用波形伸缩节(图918)吸收两个方向膨胀量。上烟道出口与除尘器之间采用水封连接吸两个方向膨胀量。图918 波形节图919波形节在下部烟道受热管内设置插入件，即用一块不锈钢螺旋板，促使汽水在流动中混合防止汽水分层。不锈钢螺旋板的规格宽28mm、厚lmm，节距20mm。第四节 宝钢OG自动控制及检测项目 一、汽化冷却系统的调节及自动控制转炉上下部烟道的冷却采用汽化冷却，它利用吹炼过程中转炉产生的大量高温烟气的热量来生产蒸汽。由于转炉炼钢是间断生产，所以汽化冷却产生的蒸汽也是间断的，负荷波动大.系统操作时间短，因此对汽化冷却来讲,必须使锅炉汽包给水量能跟上共负荷的变化。如给水量跟不上负荷的变化，就会造成设备