轉(zhuǎn)爐煤氣化回收排水器運(yùn)行安全問題研究

0氣調(diào)回收利用在國內(nèi)轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)企業(yè)中的應(yīng)用情況從節(jié)能、清潔、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度來看，鋼鐵工業(yè)是近年來鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展的必然結(jié)果。通過運(yùn)行清潔能源鋼，可以實現(xiàn)降低成本，實現(xiàn)能源再循環(huán)，回收爐能源環(huán)境。在國內(nèi)外的污水處理廠中，回收氣能和減少能量后再處理。安鋼自2007年11月開始回收轉(zhuǎn)爐煤氣,目前噸鋼回收率穩(wěn)定在100m3左右。轉(zhuǎn)爐煤氣在回收中隨著煤氣溫度的降低,會產(chǎn)生大量冷凝液由排水器排出,在生產(chǎn)中多次出現(xiàn)了排水器擊穿和排水器溢流管堵塞現(xiàn)象。同時有多起同行業(yè)的安全事故案例發(fā)生在排水器作業(yè)中,因此排水器的運(yùn)行是否安全對轉(zhuǎn)爐煤氣的回收、利用至關(guān)重要。1聯(lián)合行1.1排水器及設(shè)備安陽鋼鐵股份公司轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)包括一座10萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜、3套電除塵器、5臺風(fēng)機(jī)、29臺排水器及相關(guān)設(shè)備,其中轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)過的管道近1000m。轉(zhuǎn)爐煤氣排水器采用單管雙室和雙管雙室結(jié)構(gòu),密封高度4000mmH2O,每臺風(fēng)機(jī)的底部冷凝液和出口管道冷凝液排入同一排水器內(nèi),在風(fēng)機(jī)的軸端采用N2密封防止轉(zhuǎn)爐煤氣的泄漏,消除了風(fēng)機(jī)軸端的泄漏隱患。1.2回收工藝及排水器轉(zhuǎn)爐煤氣在回收時由一次風(fēng)機(jī)送往10萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜儲存,經(jīng)電除塵器凈化除塵后由二次風(fēng)機(jī)加壓送往動力廠高爐、焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣混合加壓站。回收工藝及排水器布置如圖1所示。電除塵器前管道上有12臺單管雙室排水器,其中有6臺為氣柜底部排水器;風(fēng)機(jī)進(jìn)口及出口管道上有10臺雙管雙室排水器。2大量轉(zhuǎn)爐煤氣泄漏,存在重大安全隱患;在作業(yè)中,多次發(fā)現(xiàn)位于風(fēng)機(jī)進(jìn)口及出口管道上的排水器出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象,大量轉(zhuǎn)爐煤氣泄漏,存在重大安全隱患。發(fā)現(xiàn)排水器溢流管道出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,外排冷凝液的埋地管道也出現(xiàn)了不同程度的堵塞,大量冷凝液流到地面污染環(huán)境,尤以電除塵器前管道上的12臺排水器為甚。2.1穿刺分析1閥門和斷蒸器配合排水器設(shè)在露天,寒冷地區(qū)應(yīng)采取防凍措施,安陽市冬季氣溫在-10℃左右。如圖2所示,排水器蒸汽伴熱管進(jìn)入排水器一室底部,通過閥門和止回閥配合實現(xiàn)對排水器的伴熱控制。由于蒸汽壓力(0.3MPa~0.4MPa)遠(yuǎn)大于排水器密封高度,而通過閥門控制蒸汽壓力在操作中極難實現(xiàn),形成蒸汽壓力擊穿排水器后,出現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣泄漏。為防止煤氣串入蒸汽或氮?dú)夤軆?nèi),只有在通蒸汽或氮?dú)鈺r,才能把蒸汽或氮?dú)夤芘c煤氣管道連通,停用時應(yīng)斷開或堵盲板,可知將蒸汽管道與煤氣管道連接,在冬季使用時即開即用,存在排水器擊穿的可能性。2發(fā)揮密封軸端絕對軸端的密封風(fēng)機(jī)在備用狀態(tài)時,在風(fēng)機(jī)軸端處會泄漏轉(zhuǎn)爐煤氣。在2008年5月分別對5臺風(fēng)機(jī)軸端處進(jìn)行改造,采用N2密封軸端杜絕了煤氣泄漏。但同時會有部分N2(0.35MPa~0.4MPa)通過軸端處進(jìn)入風(fēng)機(jī)及管道內(nèi),在風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥門后管道、風(fēng)機(jī)及出口閥門前管道內(nèi)形成壓力積聚,是造成排水器N2擊穿的原因,操作中通過增加N2減壓閥精確控制N2壓力,消除了此泄漏隱患。3壓力波動時排水器的密封高度出現(xiàn)擊穿排水器為單管雙室和雙管雙室結(jié)構(gòu),密封高度4000mmH2O,其單室密封高度2000mmH2O。當(dāng)煤氣管道壓力大于2000mmH2O而小于4000mmH2O時,排水器一室排液管內(nèi)的冷凝液被煤氣壓力壓出,進(jìn)入排水器二室后溢流;當(dāng)管道壓力小于2000mmH2O后,排水器一室內(nèi)的冷凝液會重新進(jìn)入排液管內(nèi),部分煤氣會積聚在一室的上部空間(如圖3所示),在壓力的反復(fù)波動下,上部氣體空間會增大,排水器一室的密封高度因而降低,最終造成排水器的有效高度降低。人員在現(xiàn)場僅憑排水器溢流管運(yùn)行情況無法真實了解排水器內(nèi)的運(yùn)行情況。若在蒸汽或N2壓力波動較大時,易形成擊穿發(fā)生;同時在風(fēng)機(jī)啟動或停止瞬間,因煤氣壓力波動也易造成排水器擊穿。2.2氣柜內(nèi)粉塵粒子分布在一次風(fēng)機(jī)房測量得到煤氣中粉塵濃度80mg/m3左右,經(jīng)電除塵器凈化,煤氣中粉塵濃度由65mg/m3降到了3mg/m3~5mg/m3,目前每月回收轉(zhuǎn)爐煤氣量約3000萬m3,3×107m3×(80-65)×10-6mg/m3=450kg,每月約有450kg粉塵隨冷凝液由排水器排出。轉(zhuǎn)爐煤氣中粉塵粒子可分為氣柜內(nèi)和管道內(nèi)兩種情況,當(dāng)煤氣由管道內(nèi)進(jìn)入氣柜,空間突然擴(kuò)大煤氣速度減慢,氣柜內(nèi)的流態(tài)為層流,此時的氣柜內(nèi)部相當(dāng)于一個重力沉降室。粉塵粒子是由不同粒徑組成的集合體,粒徑大的粒子在其極限軌跡內(nèi)沉降至氣柜底板被捕集,而粒徑小的粒子隨煤氣送往電除塵器凈化(如圖4所示),粒徑大的粉塵粒子在極限軌跡以下被捕集,隨冷凝液由排水器排出,粉塵粒子黏結(jié)在排水器及溢流管內(nèi)壁,故遠(yuǎn)離氣柜進(jìn)口的排水器溢流管出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,而靠近氣柜進(jìn)口的排水器溢流管無堵塞發(fā)生。在煤氣回收時的管道內(nèi),流態(tài)為紊流。因回收系統(tǒng)管道近1000m,隨著煤氣溫度的降低,產(chǎn)生大量冷凝液呈膜狀附著在管道內(nèi)壁上,只要粉塵粒子于“壁”接觸,這里所說的“壁”是指粒子所接觸的液體表面,粒子就粘在上面,這時和“壁”相碰撞的粒子在瞬間離開了氣體空間,可理解為沿著壁面的粒子濃度等于零。在兩次回收轉(zhuǎn)爐煤氣間隔期,管道內(nèi)的粉塵粒子和在重力沉降室內(nèi)相同,部分粉塵粒子在極限軌跡以下被捕集,含有粉塵的冷凝液由排水器排出,粉塵粒子黏結(jié)在排水器及溢流管內(nèi)壁,這也就是電除塵器前管道上的12臺排水器溢流管堵塞嚴(yán)重的原因。含有粉塵的冷凝液經(jīng)溢流管進(jìn)入埋地管道,粉塵粒子黏結(jié)在管道內(nèi)壁,埋地管道也出現(xiàn)了不同程度的堵塞,人員疏通埋地管道困難。堵塞后,大量冷凝液由溢流管處流到地面污染環(huán)境。3排水器運(yùn)行管理系統(tǒng)對于排水器內(nèi)部的堵塞,可定期通過檢修孔對排水器內(nèi)部進(jìn)行疏通清理,保證排水器運(yùn)行正常。如圖5所示,在2009年9月對轉(zhuǎn)爐煤氣排水器進(jìn)行了有針對性的改進(jìn)。并修改、制訂了《排水器檢查制度》及風(fēng)機(jī)開停機(jī)等相關(guān)制度,保證了排水器的安全運(yùn)行。1)有效隔斷排水器,對排水器及管道進(jìn)行氣體置換檢測合格后,對通入排水器一室的蒸汽管道改進(jìn),將原有的閥門及止回閥拆除并用堵頭封閉,打開排水器二室的放空堵頭,采用膠管軟連接的形式將蒸汽通入排水器二室對排水器進(jìn)行伴熱,既做到了排水器伴熱又避免了擊穿現(xiàn)象的發(fā)生;同時要控制蒸汽伴熱溫度,防止水垢的產(chǎn)生;2)對位于風(fēng)機(jī)進(jìn)口及出口管道上的排水器,將排水器一室的放空堵頭拆除,更換為閥門,并將出口引向操作者另一側(cè),人員定期打開此閥門以排水器一室是否有氣體壓出為標(biāo)準(zhǔn)檢測一室運(yùn)行是否正常,若有氣體壓出及時補(bǔ)水,可有效消除排水器的運(yùn)行假象;3)對部分排水器的溢流管道改進(jìn),將溢流管后埋地管道改為明渠,定期清理結(jié)垢,同時定期對排水器進(jìn)