论文导读：转炉煤气风机系统由风机、中压变频器、润滑油系统等组成。转炉煤气回收系统由旁通阀、三通阀、水封逆止阀、煤气放散点火系统、总测量系统等组成。气柜允许回收煤气。
关键词：风机，煤气，自动回收，气柜，CO，O2
0.概述
转炉炼钢生产过程产生大量烟气，其主要成分是煤气，其中CO约占60% ～70%，短时间内接近80%；其次是CO2，约占10%；若氧枪或烟罩漏水，会产生部分H2；包含在烟气中的其他气体含量很少。转炉煤气是一种有毒、有害、易燃、易爆的危险性气体，也是一种用途很广很好的化工原料和工业生产能源，它的回收和利用是减少烟气排放和治理大气环境污染的一项有力措施，在保证安全的前提下，最大限度回收和利用煤气，减少大气排放，对节能环保有着巨大的经济和社会效益。
红钢厂40T转炉2座，60T转炉1座，一次除尘风机3台，风机电机原来由耦合器改成ABB中压变频器，煤气回收储存柜为30000m3柜。根据煤气分析仪检测CO和O2含量值是否合格，进行回收煤气相关操作。从2009年开始改造，经1年多运行，各种检测和阀门调节、联锁控制准确可靠，上位机HMI显示清楚，基本上无需人工干预，自动化程度达到国内先进水平，达到改造目的和效果。
1. 生产工艺和控制要求
转炉煤气风机系统由风机、中压变频器、润滑油系统等组成；转炉煤气回收系统由旁通阀、三通阀、水封逆止阀、煤气放散点火系统、总测量系统等组成。生产工艺流程如图1所示。
图1 生产工艺流程简图
1.1 风机控制要求
风机调速控制由耦合器改成ABB中压变频器，速度可根据工艺调节，转炉不炼钢时，风机低速运行，转速为700r/min；转炉开始吹炼，风机高速运行（2250r/min）；吹炼结束后由高速降为700r/min。1炉钢的吹炼周期为35～40分钟，其中煤气回收时间在7分钟左右。
1.2 煤气回收控制要求
当转炉开始吹炼时,风机速度在1450r/min以上，当煤气中O2含量小于2%、CO含量大于35%、三万煤气柜不满即容积小于30000 m3、无故障允许回收、无设备故障等条件都满足时，打开水封逆止阀，到位后三通阀回收侧打开，转炉煤气经水封逆止阀、V型水封，进入转炉煤气总管，通过管道送入三万煤气柜，转炉煤气被回收储存，经过加压机送到25MW发电站。免费论文参考网。当煤气中O2含量大于2%、CO含量小于35%、转炉煤气柜容积大于30000 m3、加压站拒绝回收、出现设备故障等任一条件满足时，三通阀放散侧打开，到位后关闭水封逆止阀，转炉煤气经三通阀送入燃烧放散塔，经点火装置点燃放散。
2.电气自动化控制设计项目
2.1 煤气回收条件
(1)转炉吹炼开始；
(2)转炉降罩；
(3)三通阀位置正常；
(4)烟气中CO含量大于35%；氧含量小于1.5%；烟气温度小于65℃；
(5)气柜允许回收煤气。
当同时满足上述条件时，水封逆止阀所带电磁阀得电，7～15s后，三通切换阀电磁阀得电打开，煤气处于回收状态；当上述条件有一项不满足时，三通切换阀电磁阀失电，由回收位置转向放散，煤气处于放散状态，15～20s后，水封逆止阀所带电磁阀失电关闭。
2.2 紧急放散阀控制
在回收或放散时，如三通切换阀发生故障，即行程开关不到位时，煤气由旁通阀进行排放；旁通阀由电磁阀控制，分自动和手动控制两种方式。当旁通阀停止使用，且风机处于低速运行时，冲洗水电磁阀得电，进行水冲洗，设手动、自动控制两种方式。
2.3 氮气吹扫切断阀与三通切换阀联锁
当三通切换阀电磁阀失电，煤气处于放散状态时，迅速打开氮气，对切断阀进行氮气吹扫，30s后阀门自动关闭，切断阀控制分自动和手动两种方式。
2.4 风机叶轮、三通切换阀冲洗水控制
当风机处于低速运行时，打开冲洗水管上的电磁阀进行水冲洗，冲洗5min后，阀门自动关闭。
2.5一次风机工艺监控操作站
一次风机监控操作站和一个DCS框架，是转炉煤气回收的主操作站。免费论文参考网。我们将原来的一次风机工艺监控操作站的数据和煤气回收操作站合二为一。DCS使用ABB-AC800F系统，采集所有一次元件检测的数据，包括一次风机转速、电流、温度、压力、流量指示记录，风机CO、O2分析检测，三通阀、紧急放散阀、水封逆止阀的状态，电动盲板阀开关状态，中压变频器运行状态；以及由控制网、现场总线传输过来的信号，如炉前净化回收系统，一文、二文水的流量、压力、温度，管道烟气流量，炉口微差压压力，R—D阀开度，烟罩位置，管道前端O2浓度，吹氧时间；煤气柜柜位高度，煤气柜活塞上升下降速度，入口CO、O2分析浓度等。免费论文参考网。
2.6 三万煤气柜监控操作站
三万煤气柜DCS使用浙大中控系统，采集所有一次元件检测的数据，包括煤气回收管道内温度、压力、流量指示记录，电动盲板阀开关状态，柜前水封阀、三通阀位置，及风机CO、O2分析检测，三通阀、水封逆止阀的状态；煤气回收在必备条件和回收条件都具备的情况下，煤气送到柜前，由三通阀放散，当柜前管道的CO、O2检测合格时，水封逆止阀打开三通阀关闭，气柜开始回收。如到不达回收CO、O2检测条件，由三通阀放散水封逆止阀关闭，柜后电除尘器运行是O2含量不能超标准，O2检测也同时起安全保护作用。 经过煤气加压机送到25MW发电站。
3.实际应用效果
2009年3月完成1#和2#风机煤气回收改造，7月完成3#风机的改造。9月对3个风机煤气回收又做了提罩继续回收的改造，回收时间为原来的2倍，煤气回收全部改造完成。2×25MW发电站单机于2009年4月2日投入运行并网发，9月8日两台机组投入并网发电,由于煤气回收提罩继续回收的改造,转炉煤气回收遂月上升,到9月28日止,转炉煤气回收已达103立方/吨钢,比昆钢总部要求55立方/吨钢提高了48立方/吨钢,比红钢公司要求80立方/吨钢要求提高了23立方/吨钢，超额完成公司下达的发电任务,累计发电 77,241,369KWh，两台机组日发电量最高为 968,640KWh。2009年转炉煤气回收量为1.03亿m3。按照每度电0.2元计算，按转炉煤气和高炉煤气各供50%，发电直接收益为7921万元，转炉煤气的效益也在3500万元。
转炉煤气回收系统在2009年1月进行改造，自投入运行以来，从一次试车成功，实现全自动回收。到目前为止，各种仪表检测参数、显示，计算机控制阀门执行器动作情况，主要运行参数、安全联锁、历史纪录、趋势分析、报警信息均工作正常。煤气回收自动化程度高，安全可靠，减少CO排放，更重要的是每年可以减少外排烟尘，对改善环境质量等效果是极为明显的。实际吨钢回收煤气能力在100m3以上，达到国内一流水平。
参考文献：
[1]骊秀萍，蔡九菊，王爱华，王鼎，周庆安.转炉煤气回收量极限值的研究，节能,2004，（5）.
[2]翁宇庆.我国钢铁工业节能环保工作现状与展望，中国冶金 2003，（11）.
[3]胥昌第.转炉炼钢应注重合理匹配和优化调整，中国冶金报2008，5(057).
|
