转炉煤气化回收排水器运行安全问题研究

转炉煤气化回收排水器运行安全问题研究

0气调回收利用在国内转炉煤气回收技术企业中的应用情况从节能、清洁、循环经济的角度来看，钢铁工业是近年来钢铁工业快速发展的必然结果。通过运行清洁能源钢，可以实现降低成本，实现能源再循环，回收炉能源环境。在国内外的污水处理厂中，回收气能和减少能量后再处理。安钢自2007年11月开始回收转炉煤气,目前吨钢回收率稳定在100m3左右。转炉煤气在回收中随着煤气温度的降低,会产生大量冷凝液由排水器排出,在生产中多次出现了排水器击穿和排水器溢流管堵塞现象。同时有多起同行业的安全事故案例发生在排水器作业中,因此排水器的运行是否安全对转炉煤气的回收、利用至关重要。1联合行1.1排水器及设备安阳钢铁股份公司转炉煤气回收系统包括一座10万m3转炉煤气柜、3套电除尘器、5台风机、29台排水器及相关设备,其中转炉煤气经过的管道近1000m。转炉煤气排水器采用单管双室和双管双室结构,密封高度4000mmH2O,每台风机的底部冷凝液和出口管道冷凝液排入同一排水器内,在风机的轴端采用N2密封防止转炉煤气的泄漏,消除了风机轴端的泄漏隐患。1.2回收工艺及排水器转炉煤气在回收时由一次风机送往10万m3转炉煤气柜储存,经电除尘器净化除尘后由二次风机加压送往动力厂高炉、焦炉、转炉煤气混合加压站。回收工艺及排水器布置如图1所示。电除尘器前管道上有12台单管双室排水器,其中有6台为气柜底部排水器;风机进口及出口管道上有10台双管双室排水器。2大量转炉煤气泄漏,存在重大安全隐患;在作业中,多次发现位于风机进口及出口管道上的排水器出现击穿现象,大量转炉煤气泄漏,存在重大安全隐患。发现排水器溢流管道出现堵塞现象,外排冷凝液的埋地管道也出现了不同程度的堵塞,大量冷凝液流到地面污染环境,尤以电除尘器前管道上的12台排水器为甚。2.1穿刺分析1阀门和断蒸器配合排水器设在露天,寒冷地区应采取防冻措施,安阳市冬季气温在-10℃左右。如图2所示,排水器蒸汽伴热管进入排水器一室底部,通过阀门和止回阀配合实现对排水器的伴热控制。由于蒸汽压力(0.3MPa~0.4MPa)远大于排水器密封高度,而通过阀门控制蒸汽压力在操作中极难实现,形成蒸汽压力击穿排水器后,出现转炉煤气泄漏。为防止煤气串入蒸汽或氮气管内,只有在通蒸汽或氮气时,才能把蒸汽或氮气管与煤气管道连通,停用时应断开或堵盲板,可知将蒸汽管道与煤气管道连接,在冬季使用时即开即用,存在排水器击穿的可能性。2发挥密封轴端绝对轴端的密封风机在备用状态时,在风机轴端处会泄漏转炉煤气。在2008年5月分别对5台风机轴端处进行改造,采用N2密封轴端杜绝了煤气泄漏。但同时会有部分N2(0.35MPa~0.4MPa)通过轴端处进入风机及管道内,在风机进口阀门后管道、风机及出口阀门前管道内形成压力积聚,是造成排水器N2击穿的原因,操作中通过增加N2减压阀精确控制N2压力,消除了此泄漏隐患。3压力波动时排水器的密封高度出现击穿排水器为单管双室和双管双室结构,密封高度4000mmH2O,其单室密封高度2000mmH2O。当煤气管道压力大于2000mmH2O而小于4000mmH2O时,排水器一室排液管内的冷凝液被煤气压力压出,进入排水器二室后溢流;当管道压力小于2000mmH2O后,排水器一室内的冷凝液会重新进入排液管内,部分煤气会积聚在一室的上部空间(如图3所示),在压力的反复波动下,上部气体空间会增大,排水器一室的密封高度因而降低,最终造成排水器的有效高度降低。人员在现场仅凭排水器溢流管运行情况无法真实了解排水器内的运行情况。若在蒸汽或N2压力波动较大时,易形成击穿发生;同时在风机启动或停止瞬间,因煤气压力波动也易造成排水器击穿。2.2气柜内粉尘粒子分布在一次风机房测量得到煤气中粉尘浓度80mg/m3左右,经电除尘器净化,煤气中粉尘浓度由65mg/m3降到了3mg/m3~5mg/m3,目前每月回收转炉煤气量约3000万m3,3×107m3×(80-65)×10-6mg/m3=450kg,每月约有450kg粉尘随冷凝液由排水器排出。转炉煤气中粉尘粒子可分为气柜内和管道内两种情况,当煤气由管道内进入气柜,空间突然扩大煤气速度减慢,气柜内的流态为层流,此时的气柜内部相当于一个重力沉降室。粉尘粒子是由不同粒径组成的集合体,粒径大的粒子在其极限轨迹内沉降至气柜底板被捕集,而粒径小的粒子随煤气送往电除尘器净化(如图4所示),粒径大的粉尘粒子在极限轨迹以下被捕集,随冷凝液由排水器排出,粉尘粒子黏结在排水器及溢流管内壁,故远离气柜进口的排水器溢流管出现堵塞现象,而靠近气柜进口的排水器溢流管无堵塞发生。在煤气回收时的管道内,流态为紊流。因回收系统管道近1000m,随着煤气温度的降低,产生大量冷凝液呈膜状附着在管道内壁上,只要粉尘粒子于“壁”接触,这里所说的“壁”是指粒子所接触的液体表面,粒子就粘在上面,这时和“壁”相碰撞的粒子在瞬间离开了气体空间,可理解为沿着壁面的粒子浓度等于零。在两次回收转炉煤气间隔期,管道内的粉尘粒子和在重力沉降室内相同,部分粉尘粒子在极限轨迹以下被捕集,含有粉尘的冷凝液由排水器排出,粉尘粒子黏结在排水器及溢流管内壁,这也就是电除尘器前管道上的12台排水器溢流管堵塞严重的原因。含有粉尘的冷凝液经溢流管进入埋地管道,粉尘粒子黏结在管道内壁,埋地管道也出现了不同程度的堵塞,人员疏通埋地管道困难。堵塞后,大量冷凝液由溢流管处流到地面污染环境。3排水器运行管理系统对于排水器内部的堵塞,可定期通过检修孔对排水器内部进行疏通清理,保证排水器运行正常。如图5所示,在2009年9月对转炉煤气排水器进行了有针对性的改进。并修改、制订了《排水器检查制度》及风机开停机等相关制度,保证了排水器的安全运行。1)有效隔断排水器,对排水器及管道进行气体置换检测合格后,对通入排水器一室的蒸汽管道改进,将原有的阀门及止回阀拆除并用堵头封闭,打开排水器二室的放空堵头,采用胶管软连接的形式将蒸汽通入排水器二室对排水器进行伴热,既做到了排水器伴热又避免了击穿现象的发生;同时要控制蒸汽伴热温度,防止水垢的产生;2)对位于风机进口及出口管道上的排水器,将排水器一室的放空堵头拆除,更换为阀门,并将出口引向操作者另一侧,人员定期打开此阀门以排水器一室是否有气体压出为标准检测一室运行是否正常,若有气体压出及时补水,可有效消除排水器的运行假象;3)对部分排水器的溢流管道改进,将溢流管后埋地管道改为明渠,定期清理结垢,同时定期对排水器进