鞍钢10#高炉煤气系统的工程应用实践

李艳，矫继东，卢楠

（1.鞍钢工程技术有限公司，辽宁鞍山114003；2.鞍钢股份公司能源管控中心，辽宁鞍山114003）

燃气

鞍钢10#高炉煤气系统的工程应用实践

李艳1，矫继东2，卢楠2

（1.鞍钢工程技术有限公司，辽宁鞍山114003；2.鞍钢股份公司能源管控中心，辽宁鞍山114003）

鞍钢作为我国大型钢铁企业，不断进行技术改造和技术创新。鞍钢改造的高炉煤气除尘均采用干法布袋除尘和TRT工艺，环保和经济效益显著。阐述了具有典型意义的鞍钢10#高炉煤气系统的设计思路与投产效果。

荒煤气；净煤气；干法袋式除尘；TRT

1 前言

鞍钢作为我国大型钢铁企业，不断进行技术改造和技术创新。鞍钢将高炉煤气的利用作为发展循环经济、节能减排的重要突破口，在达到节能减排及环境保护要求的基础上，企业的发展实现了协调与可持续发展。

鞍钢10#2580 m3高炉，1993年改造投产，由于那时的大型高炉干法袋式除尘工艺还不算成熟，所以采用的是湿法塔文工艺，2008年10月停炉准备大修。2012年开始大修改造，目标是扩容为3200 m3的高炉，在采用高炉煤气干法除尘工艺的同时增加TRT装置。

2 高炉煤气系统基本设计

2.1 高炉煤气干法除尘系统设计参数

煤气发生量：440000～480000 m3/h；

最大煤气发生量：520000 m3/h；

煤气压力：0.15～0.25 MPa；

炉顶最大压力：0.28 MPa；

煤气温度：150～250℃；

荒煤气含尘量（旋风除尘器出口）：5 g/m3；

净煤气含尘量（指标）：≤5 mg/m3；

发电机额定功率：15200 kW；

发电机额定电压：10.5 kV；

透平额定功率：15800 kW。

2.2 高炉煤气干法袋式除尘工艺方案

本设计采用的高炉煤气干法袋式除尘工艺属于国内外高炉煤气除尘采用的先进工艺。10#3200 m3高炉煤气除尘系统采用干法袋式除尘工艺，整个系统主要由低压氮气脉冲清灰系统、气力输灰系统、卸灰系统组成。

2.3 TRT机组

原10#高炉没有配置TRT发电系统，现拆除干法除尘北侧原炉顶除尘楼新建TRT厂房。

TRT是一套通过余压透平装置，将高炉炉顶有余压的煤气压力能与显热回收变成电能的装置。该装置在有效利用高炉煤气余压发电的同时，又可利用透平的可调静叶控制高炉炉顶的压力。

TRT装置主要设备：

（1）干式轴流反动式二级膨胀机：

透平最大出力：25288 kW

透平转速：3000 r/min

（2）三相交流同步发电机：

额定功率：24276 kW

额定转速：3000 r/min

额定电压：10.5 kV

励磁方式：无刷励磁

冷却方式：水－空气冷却

TRT装置除了以上两个主要的系统外，还有一系列如润滑油系统、液压伺服控制系统、大型阀门系统、氮气密封系统、给排水系统、高、低压发配电系统、自动控制系统等配套系统。

3 工程中解决的问题与分析

3.1 荒煤气系统设施的配备

关于在荒煤气系统配置什么样的设备，不同厂家有不同的观点，换热器、重力除尘器或旋风除尘器、荒煤气放散塔都在考虑范围内，也有不配备任何装置而直接进入布袋除尘系统的，具体情况如下：

（1）换热器寿命短、易堵塞、易磨损、不容易切换等问题，不是很成熟且投资很大；

（2）旋风除尘器比重力除尘器除尘效率高，可以减轻布袋的除尘压力；

（3）配备荒煤气放散塔，可以在高炉煤气温度低期间在除尘系统前进行较长时间放散，对周边安全不构成威胁。

因此，认为比较合理的荒煤气系统设备配置如图1所示。

图1 合理的荒煤气系统设备配置

3.2 关于煤气温度的控制

通过大量生产实践总结出来，日常的细化操作、高炉煤气布袋除尘系统与高炉操作的相互协调，是保证煤气的温度在布袋承受的范围内的前提条件。

正常生产的情况下，主要应当防止温度过低，设计时应尽量缩短荒煤气和半净煤气管道的长度，并做好管道的保温。另外，输灰系统的设计要提高对输灰管道堵塞的应急能力，后期经过改造，将两条输灰管道改造为4条输灰管道。见图2。

图2 输灰管道改造示意图

3.3 关于瓦斯灰自燃的探讨

高炉煤气干法除尘系统产生的瓦斯灰和空气接触后会发生燃烧现象，导致瓦斯灰自燃的是成分中的碳粉含量过高，高炉操作应研究如何让碳粉充分地燃烧，消除瓦斯灰中的易燃物。

针对这个问题，对瓦斯灰做了成分全分析，见表1。

表1 瓦斯灰成分全分析数据

瓦斯灰自燃在煤气系统中是一项重大安全隐患，在处理煤气过程中要高度注意，可能导致系统爆炸。处理煤气时要避免直接自然通风，要设计通氮气系统冷却系统。

3.4 关于主煤气管道系统的设计

干法除尘系统的主煤气管道在设计时要考虑尽量减少末端和分支，防止末端管道积灰的问题。

3.5 除尘器粉尘分析仪和料位计的选用

从干法除尘系统的运行情况看，粉尘分析仪的技术还不成熟，市场上还没有真正反映粉尘浓度变化的分析仪，只能反映粉尘浓度变化趋势。

料位计选用热电偶料位计，效果较好。

3.6 卸、输灰系统

输灰管线的三通部位严重磨损，每天都有除尘器退出运行进行焊漏作业，给生产、维护带来极大的困难并且输灰管线的泄漏对周围环境造成了污染。改造输灰管线及其三通部位，输灰管线由原来的内衬陶瓷改为高铬钼合金耐磨材质，将三通部位改为高铬钼合金耐磨材质和箱体式三通，增加其耐磨度，防止磨损泄漏。

3.7 大型阀门的选用

干法除尘目前普遍存在开关不动、阀门箱体集灰、磨损等问题。经过研究蝶阀选择形式为铸造、轴承外置、配套优质大功率的电动头的形式运行效果较好，另外要根据使用情况进行定期更换。

4 工程运行情况

4.1 10#高炉2013年5月15日投产运行，净化后的高炉煤气含尘量低于5 mg/m3。TRT机组于10月20日投产，发电量比湿法增加30%。高炉煤气系统实现了稳定运行、达标排放、增加发电量的目标。

我们将鞍钢新1#3200 m3高炉湿式TRT和10#3200 m3高炉干式TRT发电量做一个比较，见表2。

App lication of Dry Bag Dust Removers and TRT in the Blast Furnace Gas System s of Anshan Steel

LI Yan1，JIAO Jidong2，LU Nan2
(1.AngangEngineeringTechnologyCo.,Ltd.;2.EnergyControlCenterofAnshanIronandSteelCo.,Ltd., Anshan,Liaoning114003,China)

As a giant steel enterprise,Anshan Steel has continuously carried out technical reform and innovation.All of its blast furnace gas systems adopted dry bag dust removers and TRT process,bringing significant environmental and economic benefit.The design approach and operation performance of the typical No.10 BF gas system of Anshan Steel are presented.

raw gas;clean gas;dry bag dust removal;TRT

X757

B

1006-6764(2014)12-0017-02