摘要：結(jié)合工程實例，探討了煉鋼廠增設(shè)1臺轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)及配套設(shè)施作為備用，增加了鋼產(chǎn)量和轉(zhuǎn)爐煤氣產(chǎn)量，提高了經(jīng)濟(jì)效益。介紹了轉(zhuǎn)爐煤氣回收的工藝流程、主要設(shè)備及性能參數(shù)、給排水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)和土建系統(tǒng)。總結(jié)了工程的技術(shù)特點。
關(guān)鍵詞：除塵風(fēng)機(jī)；煤氣回收；轉(zhuǎn)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(xiàn)有3座120t轉(zhuǎn)爐，每座轉(zhuǎn)爐對應(yīng)一套風(fēng)機(jī)及煤氣回收設(shè)施，一次煙氣系統(tǒng)按照轉(zhuǎn)爐煤氣回收進(jìn)行設(shè)計。當(dāng)某臺風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時，對應(yīng)的轉(zhuǎn)爐只能停產(chǎn)，極大地影響了生產(chǎn)。為完善煉鋼廠轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計，改變這種現(xiàn)狀，特將一次除塵風(fēng)機(jī)房向東擴(kuò)建15m，增設(shè)1臺轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)，并建設(shè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)爐煤氣回收、熱力、水路、電氣、儀表等配套設(shè)施，以保證煉鋼的順利進(jìn)行。該工程于2007年11月開工建設(shè)，2008年8月投產(chǎn)。
2 工藝流程及主要設(shè)備
① 工藝流程
我國對轉(zhuǎn)爐煤氣回收的研究較多[1～2]，轉(zhuǎn)爐煤氣回收的工藝流程見圖1。從煉鋼車間來的凈化轉(zhuǎn)爐煙氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)出氣管道上裝有煤氣分析儀。當(dāng)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(cè)，煤氣經(jīng)三通切換閥、水封逆止閥和V型水封，進(jìn)入煤氣回收總管。當(dāng)煤氣的回收條件不滿足時，打開三通切換閥放散側(cè)，關(guān)閉水封逆止閥，煤氣經(jīng)三通切換閥進(jìn)入放散燃燒裝置，進(jìn)行點燃放散。當(dāng)三通切換閥發(fā)生故障時，煤氣經(jīng)旁通閥進(jìn)入放散燃燒裝置。
將一次除塵風(fēng)機(jī)房東擴(kuò)15m，在現(xiàn)有3臺風(fēng)機(jī)的東側(cè)增設(shè)1臺4號風(fēng)機(jī)，4號風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管道與現(xiàn)有3臺風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管道分別并聯(lián)，并增設(shè)閥門，保證4號風(fēng)機(jī)與現(xiàn)有3臺風(fēng)機(jī)互為備用。4號風(fēng)機(jī)后連接相應(yīng)的煤氣回收設(shè)施。
② 主要設(shè)備及性能參數(shù)
a. 離心式鼓風(fēng)機(jī)
采用離心式鼓風(fēng)機(jī)。煉鋼期間，風(fēng)機(jī)高速運轉(zhuǎn)，風(fēng)量為(17.6～20.1)×104m3/h，風(fēng)機(jī)升壓28kPa；不煉鋼期間，風(fēng)機(jī)低速運轉(zhuǎn)，風(fēng)量小于等于3×104m3/h，風(fēng)機(jī)升壓5kPa。離心式鼓風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)見表1。
表1 離心式鼓風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)
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風(fēng)機(jī)型號
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29961 BA/1006
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介質(zhì)
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轉(zhuǎn)爐煤氣
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進(jìn)氣密度/(kg·m-3)
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0.81～1.29
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進(jìn)氣壓力/kPa
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-26～-23
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進(jìn)氣溫度/℃
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55～65
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進(jìn)氣相對濕度/%
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100
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進(jìn)氣含塵量/(mg·m-3)
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≤200
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高轉(zhuǎn)速/(r·min-1)
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1450
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低轉(zhuǎn)速/(r·min-1)
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487
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b. 三通切換閥
三通切換閥是轉(zhuǎn)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(cè)1個，回收側(cè)1個)構(gòu)成，通過連桿的聯(lián)動作用，1個蝶閥開啟時另1個蝶閥關(guān)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(zhǔn)確可靠。既能就地操作，又能遠(yuǎn)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(fēng)機(jī)，是保證系統(tǒng)安全運行必不可少的設(shè)備。它由閥體、半月形閥瓣、電磁氣動裝置、機(jī)械連鎖裝置和液面控制器組成。既能就地操作，又能遠(yuǎn)程控制。
d. 旁通閥
旁通閥的主要作用是保證風(fēng)機(jī)安全，由閥體、蝶閥、電磁氣動裝置和機(jī)械連鎖裝置組成。既能就地操作，又能遠(yuǎn)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(tǒng)
① 給排水系統(tǒng)
該工程循環(huán)水量為289m3/h，其中凈環(huán)水量為213.5m3/h，濁環(huán)水量為75.5m3/h，循環(huán)利用率達(dá)97.5%。凈環(huán)水來自轉(zhuǎn)爐主廠房北側(cè)的凈環(huán)水管道，濁環(huán)水來自一次除塵風(fēng)機(jī)房外部的濁環(huán)水管道。沒有新建水處理設(shè)施，消防給水利用風(fēng)機(jī)房外部的消防設(shè)施。
② 電氣系統(tǒng)
根據(jù)現(xiàn)有供電系統(tǒng)，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(tǒng)：新增風(fēng)機(jī)的低壓電氣設(shè)備及電動閥門，均由現(xiàn)有低壓配電室內(nèi)新增的5臺低壓配電柜供電。所有低壓電氣設(shè)備均采用常規(guī)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(tǒng)：在編號為S3的高壓配電室內(nèi)增設(shè)1臺高壓開關(guān)柜，與原有高壓開關(guān)柜并排安裝，采用Sepam保護(hù)裝置。
③ 自動化控制系統(tǒng)
電氣控制系統(tǒng)與儀表控制系統(tǒng)合用一套可編程序控制器(PLC)，該PLC柜仍裝于原主控室內(nèi)。并新增一個上位監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控站(即操作員站)，用于4號風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的集中操作與監(jiān)控，且與原系統(tǒng)整合，形成統(tǒng)一的控制系統(tǒng)。
自動化控制系統(tǒng)由工程師站、操作員站、控制站等構(gòu)成。
a. 工程師站：可以按一定權(quán)限實現(xiàn)對系統(tǒng)的編程、開發(fā)、現(xiàn)場調(diào)試、過程監(jiān)控、設(shè)備維護(hù)等功能。
b. 操作員站：即人機(jī)接口設(shè)備，通過豐富的功能畫面，對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視、報警、記錄、操作、參數(shù)設(shè)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(tǒng)的輸入模塊接收工藝過程的各種參數(shù)檢測儀表、檢測器或電氣設(shè)備的狀態(tài)信息，經(jīng)過數(shù)字化處理后由CPU進(jìn)行數(shù)學(xué)運算和邏輯運算，并將運算結(jié)果通過輸出模塊輸出給相應(yīng)的執(zhí)行元件，對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。同時PLC硬件通過網(wǎng)絡(luò)與整個煉鋼過程自動化控制系統(tǒng)相連。
④ 土建系統(tǒng)
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(xiàn)有3個煙囪中間，現(xiàn)場分段組裝，并與現(xiàn)有煙囪拉接固定。
4 技術(shù)特點
① 進(jìn)口煤氣鼓風(fēng)機(jī)
采用德國TLT公司生產(chǎn)的煤氣鼓風(fēng)機(jī)，該煤氣鼓風(fēng)機(jī)集成了許多高新技術(shù)，主要體現(xiàn)在：a.體積小，是國內(nèi)同規(guī)格產(chǎn)品的2/3；b.采用前導(dǎo)向調(diào)節(jié)裝置，省電；c.采用盤車技術(shù)，保證電機(jī)軸、風(fēng)機(jī)軸的同心度；d.風(fēng)機(jī)外殼采用水平中心剖分，葉輪檢修方便；e.風(fēng)機(jī)葉輪具有自潔功能；f.轉(zhuǎn)子采用強(qiáng)力潤滑滑套式軸承支撐，對開式設(shè)計，更換方便；g.采用特殊設(shè)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(hù)工作量小。
② 放散燃燒裝置
采用長明火內(nèi)置方式，具有燃燒穩(wěn)定、不受氣候環(huán)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(shè)參數(shù)趨勢圖及數(shù)據(jù)存儲
增設(shè)煙氣中C0和O2含量、轉(zhuǎn)爐氧槍02流量、風(fēng)機(jī)機(jī)封N2流量、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)電流、冷卻水流量的趨勢圖及數(shù)據(jù)存儲。一旦煤氣鼓風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，可以很快得到相關(guān)工藝參數(shù)，為準(zhǔn)確找出事故原因提供了科學(xué)依據(jù)。
5 結(jié)語
自煉鋼廠增設(shè)的4號一次除塵風(fēng)機(jī)及配套設(shè)施投產(chǎn)以來，經(jīng)過1個月的調(diào)試，設(shè)備運行良好，參數(shù)穩(wěn)定。此工程完善了煉鋼廠轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計，改變了因風(fēng)機(jī)故障導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐被迫停產(chǎn)的現(xiàn)狀，年鋼產(chǎn)量增加5×104t/a，產(chǎn)生轉(zhuǎn)爐煤氣500×104m3/a，增加收入810×104元/a。極大地發(fā)揮了轉(zhuǎn)爐的潛能，提高了作業(yè)率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1] 吳洪亮，劉坤.鋼鐵企業(yè)煤氣高效利用技術(shù)的探討[J].煤氣與熱力，2007，27(4)：35-37.
[2] 楊加園.轉(zhuǎn)爐煤氣回收的應(yīng)用技術(shù)[J].冶金環(huán)境保護(hù)，2007(1)：18-22.
(本文作者：王秀英1 門吉2 徐琳琳2 1.濟(jì)鋼集團(tuán)國際工程技術(shù)有限公司 山東濟(jì)南 250101；2.建設(shè)部沈陽煤氣熱力研究設(shè)計院 遼寧沈陽 110026)
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