煤气系统概述及相关工艺基础知识

第二章燃气系统概述及相关工艺基础知识目录1、第一节吉林钢铁生产规模简介2、第二节燃气系统概述3、第三节燃气系统工艺流程4、第四节基础知识第一节吉林钢铁生产规模简介吉林钢铁建有JN60复热式焦炉两座，年产焦炭120万吨；360M2带式烧结机一台，年产烧结矿380万吨；1800M3高炉两座，年产铁水量300万吨；120吨顶底复吹转炉两座（最大出钢量150吨/炉），LF钢包精炼炉2座、RH真空精炼装置1套、一机双流板坯连铸机2台（年产连铸坯300万吨/年）；常规式加热炉3座、1450MM七机架热连轧机组一套，年产带钢300万吨。回转窑一座，日产石灰800吨；套筒窑两座，日产石灰1000吨。10M2竖炉两座，年产球团矿110万吨。第二节燃气系统概述吉林钢铁燃气系统可分为高炉煤气系统、焦炉煤气系统、转炉煤气系统，同时又派生出混合煤气系统、精制煤气系统。高炉煤气为高炉冶炼过程中的副产品，经过除尘净化后主要供给热风炉、焦炉、130吨锅炉、竖炉、回转窑、套筒窑及混合煤气用户使用，建有15万M3煤气柜一座与高炉煤气管网并列运行，起到储存、稳压、调峰的作用，并建有两座过剩高炉煤气燃烧放散塔，用于保证管网安全运行。焦炉煤气为焦炉炼焦过程中的副产品，经过化产净化处理后送到煤气主管网，其中焦炉、管式炉用自产低压焦炉煤气，建有5万M3焦炉煤气煤气柜一座与低压焦炉煤气管网并列运行，起到储存、稳压、调峰的作用，并建有一座过剩焦炉煤气燃烧放散塔，用于保证管网安全运行。其中低压焦炉煤气一部分去混合煤气系统，一部分去精制煤气系统做原料气，另一部分经焦炉煤气加压机加压后供给130吨锅炉、炼钢三包烘烤、回转窑、烧结、铸铁机、解冻库、高炉炉前、热风炉等用户使用。转炉煤气为炼钢过程中的副产品，转炉煤气除尘后经一次风机送出，一次除尘风机后设置了微氧和CO成分在线连续自动分析并和三通阀、水封逆止阀连锁，实现煤气回收与放散的自动切换当满足回收条件时，三通阀动作切换至回收状态，送至煤气柜贮存当不满足回收条件时，三通阀切换至放散状态，转炉煤气经60M高的放散烟囱排出。转炉煤气柜内的煤气经电除尘器进行二次除尘，之后经转炉煤气加压机加压后送给套筒窑、热风炉、130吨锅炉、炼钢三包烘烤等用户使用。混合煤气系统为高炉煤气与焦炉煤气经混合配比使其达到混合煤气用户要求的热值，混合后热值在1800100KCAL/NM3。经混合煤气加压机加压后供给1450热轧加热炉、烧结、解冻库等用户使用。精制煤气为焦炉煤气经过净化装置，将焦炉煤气中的H2S、焦油、萘、氨等杂质进行精度处理后供给炼钢连铸切割及轧钢检修等。煤气系统的主要设备设施包括煤气管网、高、焦稀油密封煤气柜、转炉皮帘式密封煤气柜，高、焦煤气放散塔、煤气鼓风机、煤气压缩机、电除尘器、TRT高炉余压透平机组、大型阀门及附属设施等。下面对以上煤气系统所属设备设施原理及作用进行简介一、煤气管网主要起到输送煤气的作用，下面就煤气管网的附属设施简述如下1、煤气管网的附属设施11支架，可分为固定支架、单片支架等，主要起到支撑管道及附属设备的作用。12排水器排水器即为连续排除管道的冷凝水和杂质的装置，一般煤气管网每隔200米左右安装一个排水器，煤气管道低点及爬坡处应安装排水器。能源处的煤气排水器大部分为过压保护的多功能排水器。13吹扫放散管在各切断设备前面，管道末端或高点应设置吹扫放散管，用于泄压及在煤气系统置换时的排气装置。14补偿器煤气管道上的补偿器是补偿因温度变化，管道本身发生的线性伸缩。煤气管道上使用的补偿器，一般有波型、鼓型、填料型和方型四种。15人孔煤气管道上安装有人孔，主要安装在煤气切断设备旁，用于接氮气置换、通风置换及管道进人检查、清污等。16阀门阀门是煤气管道的切断装置，有蝶阀、闸阀、盲板阀、插板阀等。蝶阀、闸阀等不能可靠切断煤气，煤气管道上的可靠切断装置为盲板阀，蝶阀加水封等。17仪表煤气管线上设有温度表、压力表、及流量计，监视系统的运行情况，保证系统的安全运行。二、煤气柜1、煤气柜的作用钢铁企业设置煤气柜，可回收企业内部因生产不均衡性所造成的瞬时煤气过剩量，也可以解决各煤气用户用量的频繁、短时的波动，保证了整个煤气管网系统的安全。由于建立了煤气柜，能充分利用企业内部的副产煤气，减少外购燃料，降低生产成本，煤气柜起到储存、调峰、稳压、安全等作用。11高、焦稀油密封煤气柜稀油密封煤气柜工作原理稀油密封干式煤气柜是正多边形结构,它是由底板、立柱、侧板、柜顶和回廊组成外壳。柜内是可以上下活动的空间钢结构活塞。煤气由气柜底部进入,贮存在底板、活塞和侧板围成的空间内。通过在活塞上加配重的方法,使气柜贮存煤气压力达到规定要求。活塞油槽内装有密封油，靠密封油的高度将柜内煤气封住，当进气管压力高于柜内压力时,煤气就进入气柜,推动活塞上升。当管网压力降低时，活塞开始下降，煤气柜内煤气向外释放保证管网压力稳定。111高、焦稀油密封煤气柜的主要组成1111气柜本体立柱、侧板、底板、柜顶、换气装置、外部走廊及走梯、活塞、活塞支架、紧急放散管。1112密封油系统（1）活塞油沟、静置油箱、边部滑板、角部滑板、压紧弹簧、金属支撑件、主帆布、分割帆布、堰部帆布。（2）底部油沟（含热水伴热管）（3）油站油流入室、油水分离室、水室、油室、浮子室、泵、上升油管、上部油箱（含预备油箱）。1113附属设备（1）内容量指示计（绳式、超声波式）现场柜容计（2）照明灯，航空障碍灯，避雷针等。（3）测氧仪，温度压力检测变送仪表，CO检测检测报警仪。高、焦煤气柜密封装置如上图12高炉煤气柜（B/H）参数容积15万M型式稀油密封正二十四边形贮存介质BFG底部油沟油位120士60MM贮存压力8KPA活塞油沟油位860士100MM吞吐量最大130000M/H，活塞升降速度0510M/MIN活塞倾斜度晴天106MM，阴天53MM最大直径外接圆53629MM，底面积2233M最小直径内切圆53170MM，死空间2350M侧板高82965MM，全高91006MM活塞最大行程73858MM，侧板边长7000MM，高度810MM活塞导辊48个，活塞水平防回转装置2个活塞密封压紧形式弹簧式，供油装置4座8台泵外部电梯及内部吊笼各1套手动救助装置1套13焦炉煤气柜（C/H）参数容积5万M型式稀油密封多边形贮存介质COG底部油沟油位120士60MM贮存压力6KPA活塞油沟油位630士100MM吞吐量最大60KM/H，活塞升降速度0510M/MIN气柜边数正20边形，活塞倾斜度晴天74，阴天37最大直径外接圆37715MM，最小直径内切圆37256MM侧板高53051MM，底面积1099M全高61092MM，死空间1170M活塞最大行程45500MM边长5900MM活塞导辊40个活塞水平防回转装置2个活塞密封压紧形式弹簧式供油装置3座6台泵外部电梯及内部吊笼各1套手动救助装置1套12威金斯柜（转炉煤气柜）威金斯柜是皮帘式煤气柜，主要由底板、侧板、顶板、活塞、套筒式护栏及保持密封作用的特制密封帘和简单的平衡装置等组成。121转炉煤气柜参数公称容积8万M3，贮存煤气压力第一段25KPA，第二段30KPA。贮存煤气温度72；活塞升降速度13M/MIN活塞倾斜测定15MM，活塞间隙测定145MM侧板段数26；侧板全高3907M；气柜全高50M直径58M；活塞最大行程31554M122LDG/H的主要设备构成1221气柜本体立柱、侧板、点检人孔、底板、柜顶人孔、屋顶、柜顶换气装置、活塞及活塞挡板、活塞人孔、T型挡板，自动调平装置。1222密封装置采用橡胶完全干式密封结构，橡胶薄膜厚3MM，橡胶内夹有两层帆布以增加强度。与空气接触的一面用氯丁橡胶，具有耐候性、耐日照、耐风吹，不易老化；与煤气接触的一面采用晴基丁二烯橡胶，具有耐油性。密封圈分内圈和外圈两个。1223附属设备（1）煤气自动放散管顶部排放阀门，放散管根部切断阀，地面手动卷扬机（用于打开顶部排放阀）（2）外圈楼梯（3）柜底冷凝水排水器（4）内容量指示计（绳式、超声波式）现场柜容计（5）照明灯，航空障碍灯，避雷针等。（6）测氧仪，温度压力检测变送仪表，CO检测检测报警仪。转炉煤气柜活塞结构图三、煤气放散塔煤气放散塔即为煤气过剩期间用于平衡过剩煤气量，保证系统安全的装置。吉林钢铁建有两座高炉煤气放散塔、一座焦炉煤气放散塔。高炉煤气放散塔高80米，管径DN1200，单塔设计放散能力13万M3/H，并安装放散点火装置，有三个长明灯及一个环形伴烧器，由PLC控制，可实现自动和手动放散，并设有氮气灭火设施。焦炉煤气放散塔高80米，管径DN800，设计放散能力4万M3/H。并安装放散点火装置，有两个长明灯，由PLC控制，可实现自动和手动放散，并设有氮气灭火设施。四、离心式煤气加压机工作原理煤气从鼓风机入口进入，在电机的带动下，风机叶轮做高速旋转，将煤气甩到外沿，在经出口的扩压器，使煤气流速降低，速度能转化成压力能，出口压力增加达到用户所需压力，供用户使用。煤气储配站加压机性能见下表名称型号电机功率电压等级升压能力送气能力焦炉煤气加压机D50011200KW380V12KPA500M3/MIN转炉煤气加压机D70011315KW10KV12KPA700M3/MIN混合煤气加压机D80011500KW10KV18KPA800M3/MIN精制煤气加压机4L20/9132KW380V09MPA20M3/MIN五、精制煤气压缩机炼钢连铸板坯切割及轧钢精整检修用精制焦炉煤气，需要对焦炉煤气进行净化处理和提高压力。为了满足上述要求，建设了一套处理能力1200M3/H的焦炉煤气净化装置及活塞式两级压缩机。压缩机型号4L20/9。为L型，压缩气量为20M3/MIN，出口额定压力09MPA。煤气从一级汽缸进入，经压缩后进入中间冷却器，从中间冷却器出来进入气液分离器将气体冷却时产生的冷凝水排掉，从气液分离器出来进入缓冲罐，经过缓冲之后进入压缩机二级缸进行再次压缩，从二级缸出来进入后冷却器进行冷却，之后进入减压阀组将压力减至06MPA，送给炼钢。六、电除尘器我单位建有两台电除尘器，其作用是将从炼钢回收的转炉煤气进行二次除尘，炼钢出口的含尘量小于150MG/NM3，经过电除尘器进行除尘后，转炉煤气中的含尘量降到10MG/NM3以下。电除尘器的型号为SDB28517，处理能力为45000M3/H。1、电除尘器的构成进口喇叭、放电极部分、集尘极部分、壳体、出口喇叭、灰斗、台架、走梯平台、喷洗管路系统、充氮排气系统、泄爆门、高压控制柜、高压隔离开关、低压控制柜、绝缘子室、管状加热元件等。2、工作原理进入电除尘器的气体，在强电场的作用下，产生电晕放电，将气体电离，使粉尘荷电，带负电的灰尘在电场力的作用下向阳极板移动，并附着在阳极板上，在电除尘器的顶部及气流分布板处都有水嘴，进行连续雾状的喷洒，使挂在阳极板上的灰尘收集在电除尘器的底部，并从底部的N型排水器将污水排出。从而使气体得到净化。七、TRT余压透平机组TRT为高炉煤气余压透平发电装置。是利用高炉煤气的压力能和热能，通过透平膨胀机做功，驱动发电机发电，实现压力和温度动能电能的能量转换，回收能量的装置。第三节燃气系统工艺流程一、高炉煤气系统1、高炉煤气系统工艺流程高炉煤气是高炉炼铁的副产品，主要是在高炉冶炼过程中，由于焦炭中的碳在炉缸内燃烧，而且是一层炽热的厚焦炭，开始由空气过剩而逐渐变成空气不足的燃烧，产生了大量的CO和少量的H2即高炉煤气的有用成分。单位产量16001800NM3/TFE。高炉煤气经上升管下降管进入重力除尘器，经过重力除尘器后，除掉煤气中7585的灰尘，半净煤气经布袋除尘器除尘后，含尘量10MG/M3净煤气经减压阀组进入高炉煤气总管网。高炉投产初期或休风后复风及正常生产时温度100、260煤气通过放散塔放散继续生产，煤气不再经布袋除尘器进入管网。合格的净煤气正常情况通过DN1800管道，经TRT入口蝶阀、插板阀、快速切断阀进入高炉炉顶余压透平膨胀机，将压力能、热能转换成电高炉煤气上升管下降管重力除尘器半净煤气管道布袋除尘器净煤气管道减压阀组密封插板阀减压阀组煤气三管放散TRT入口蝶阀入口插板球团竖炉阀快速切断阀热风炉130吨锅炉炉喷淋降温装置高炉煤气总管网透平膨胀机出口插板出口蝶阀高炉煤气柜焦化放散塔大混合系统小混合系统竖炉回转窑套筒窑能，煤气经TRT出口DN2400插板阀、蝶阀进入DN3620高炉煤气总官网。高炉煤气经DN2820管网送往1、2高炉热风炉、煤粉使用。经DN1800管网送往1、2焦炉使用。经DN1020管网送往球团竖炉使用。经DN630管网送往套筒窑使用，经DN426管道送往回转窑使用。高炉煤气经DN1620管网送往混合煤气系统及高炉煤气柜。过剩的高炉煤气经2根DN1220燃烧放散塔进行放散保证高炉煤气系统的安全运行。2、高炉煤气成分及特性21高炉煤气成分主要成份CO2130、H224、CO2812、N25357等。性质无色、无味、易燃、易爆、毒性大。重度比空气重，约为133KG/NM3空气重度约为1293KG/NM3爆炸极限3572着火温度550650热值（低热值）30503510KJ/NM3（730840KCAL/NM3）2012年16月份高炉煤气成分及热值（平均值）煤气成分CO215234、CO2177190、N2551569O2068083、H21531煤气热值29543276KJ/NM3（707784KCAL/NM3）22高炉煤气特性高炉煤气是无色、无味有剧毒的可燃性气体，它具有易燃烧、易爆炸、易中毒的三大特性，它含有可燃性气体主要是CO及少量H2。当高炉煤气在密闭的容器内或一定空间内与空气混合成一定比例，达到爆炸极限的混合气体遇到明火或高温就会发生爆炸。高炉煤气着火温度550650爆炸极限35723、高炉煤气管网高炉煤气系统的管道长度大约3200延长米，管道最大直径是DN3620MM，（TRT总出口）最小直径是DN426MM。（回转窑）还包括；DN3020MM、（主管网）DN2820MM、（热风炉）DN1820MM、（焦炉）DN1620MM、（煤气柜、混合站）DN1020MM、（竖炉）DN630MM管道。（套筒窑）4、高炉煤气用户、用量及设备41焦炉焦化厂焦炉是年产焦炭120万吨260孔JN60型焦炉，焦炉通过燃烧室使用热值4180KJ/M3混合煤气进行燃烧加热，煤气用量大约使用混合煤气焦炉4000M3/H左右，高炉煤气大约50000M3/H左右。也可以单独使用高炉煤气或焦炉煤气，单独使用高炉煤气大约用量70000M3/H左右，单独使用焦炉煤气大约用量13000M3/H左右。燃烧室位于炭化室两侧，煤气与空气混合燃烧，产生的热量供炭化室加热炼焦煤。42高炉热风炉高炉热风炉是卡鲁鑫顶燃式改进型，高度42320MM、直径10000MMM，燃烧加热时间为100分钟，送风时间45分钟，送风温度1200左右。高炉煤气在混合点与焦炉煤气、转炉煤气混合后经预热送入热风炉上部燃烧。（焦炉煤气暂时没用）休风期间热风炉界面中下部温度能够在750以上即可。43喷煤烟气炉喷煤烟气炉主要是将热风炉产生的废气进行加热，及利用本身燃烧产生的废气将煤粉干燥，符合磨煤机接受来煤的条件。炼铁厂建有两台喷煤烟气炉，以烧高炉煤气为主，焦炉煤气进行稳燃，根据高炉喷煤量决定其用量，目前我厂两台烟气炉高炉煤气小时平均用量在6000M3/H左右。44130T/H锅炉130T/H锅炉通过燃烧高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气对锅炉进行加热产生蒸汽，蒸汽通过汽轮机带动鼓风机给高炉送风，这部分煤气在生产过程中必须保证使用。过剩煤气产生的蒸汽带动发电机发电，在煤气紧张时，可以对发电用煤气进行制限。45竖炉铁精粉与皂土配料后经烘干机烘干送往竖炉，烘干机的烘干炉使用高炉煤气，用量在4000M3/H。烘干后的物料送入造球室进行造球，合格的生球送入10M2竖炉进行烧制，所使用的高炉煤气经加压机加压后送到竖炉烧嘴，每座竖炉共有4个烧嘴，每个烧嘴用量2500M3/H左右。46套筒窑套筒窑是通过转炉煤气与高炉煤气进行配比达到热值大于5852KJ/NM3（1400KCAL/NM3）的混合煤气，经加压后的压力达到151KPA送到炉上燃烧加热。炉上共有2层烧嘴，每层6个。用量06000M3/H波动，原因是随转炉煤气发热值的变化减少或增加高炉煤气用量。47回转窑回转窑设计使用高焦混合煤气，送到回转窑加压机站的高炉煤气通过加压机加压后与加压后的焦炉煤气进行混合配比，达到15000KJ/NM33600KCAL/NM3热值的混合煤气送到炉上燃烧加热。但现在不具备使用混合煤气的条件（加压机），一直在使用焦炉煤气，用量在6000M3/H左右。5、高炉煤气系统除尘、调压设备51重力除尘器煤气是经重力除尘器后除去7585粗尘粒，重力除尘器是煤气经上往下流速降低，实现在转180度后向上流动，在惯性作用下实现尘气分离，灰尘沉积在底部，定时排除灰尘。52放散系统煤气经重力除尘器进入半净煤气管道，经蝶阀、密封插板阀、减压阀组（3700调节阀、1400调节阀、1200直通阀）后进入三管放散塔，放散塔最大放散能力能放掉单高炉煤气发生量，煤气通过减压阀组调节炉顶压力。53布袋除尘器布袋除尘系统共有10个箱体，除尘箱体高20000MM,直径5200MM，箱体内共有除尘布袋396个，布袋高度7000MM，布袋口径130MM。半净煤气经DN2400MM内有喷涂的管道，从箱体下部进入布袋除尘箱体，经布袋除尘后从箱体上部进入净煤气DN2400MM管道，经变径DN3000MM管道通过减压阀组（3800、1500）经DN3000插板阀，交接点DN3000蝶阀进入煤气总管网。高炉通过减压阀组调整煤气流通量调整炉顶压力。54TRT余压透平发电机组高炉净煤气在减压阀组前，通过DN1820MM管道经入口蝶阀、插板阀、快速切断阀进入余压透平膨胀机，带动透平膨胀机叶轮旋转做功，将压力能、热能转化动能，带动发电机发电，通过静叶开度调整保持高炉顶压稳定。煤气经DN2400MM出口管道、插板阀、蝶阀进入TRT出口DN3620MM总管道。二、转炉煤气工艺流程1、转炉煤气系统工艺流程转炉烟气采用全湿未燃法净化及回收，系统又称“OG”法。转炉在吹炼时产生的炉气与活动烟罩口处少量空气混合燃烧后进入净化及回收系统空气燃烧系数10,含有大量烟尘的高温烟气通过汽化烟道冷却后温度降低至900，再经两个阶段净化，第一阶段在溢流文式管中，通过喷水，烟气被冷却到饱和温度，经重力脱水器将粗的烟尘颗粒分离出来，第二阶段再经RD矩形文式管，含尘气体高速通过喉口时，喷嘴高速喷出的水幕与气体中尘粒进行撞击凝聚，成为尘水混合物，然后经弯头脱水器、湿旋脱水器使气水分离，净化后的烟气，经烟气管道一次除尘风机送出。一次除尘风机后设置了微氧和CO成分在线连续自动分析并和三通阀、水封逆止阀连锁，实现煤气回收与放散的自动切换当满足回收条件时，水封逆止阀先动作打开，然后三通阀动作切换至回收状态，这时转炉煤气经过水封逆止阀、U型水封、盲板阀、柜前U型水一次烟气汽化烟道（活动烟罩、固定烟罩、主烟道I、主烟道II、尾部烟道溢流文氏管（一文）重力脱水器矩形文氏管（二文）弯头脱水器湿旋脱水器烟气烟道一次风机三通阀放散管水封逆止阀U型水封盲板阀柜前总管道柜入口U型水封转、混联络管转炉煤气柜组合阀电除尘器加压机130吨锅炉热风炉炉套筒窑炉炼钢蝶阀封、气柜入口蝶阀输送至煤气柜贮存当不满足回收条件时，首先三通阀切换至放散状态，转炉煤气经60M高的放散烟囱排出，同时供点火的焦炉煤气电磁阀打开，点火装置自动点燃焦炉煤气烧嘴，将从烟囱排出的煤气燃烧放散，（现在实际没有点火放散）此时水封逆止阀关闭。净化后的烟气含尘浓度小于150MG/M3标况。2、转炉煤气储存及输送工艺流程转炉煤气柜（80000M3）出口组合阀出口管道电除尘器机前总管加压机机后总管用户合格的转炉煤气经DN2820MM管道进入转炉煤气柜进行储存，经出口DN1400组合阀及出口DN1420MM管道进入电除尘器，煤气经电除尘器除掉煤气中90以上的灰尘进入煤气加压机机前DN1420MM总管道，经转炉煤气加压机加压后通过机后总管送到转炉煤气用户使用。3、转炉煤气成分及特性31转炉煤气成分（LDG）主要成份CO4575、微量H21316、CO21427、N21627等。性质无色、无味、易燃、易爆、剧毒。重度比空气重，约为1396KG/NM3空气重度约为1293KG/NM3爆炸极限12574着火温度550630热值（低热值）62708780KJ/NM3（15002100KCAL/NM3）2012年16月份高炉煤气成分及热值（平均值）煤气成分CO45285463、CO214681674、N226863590O2059072H2116242热值5852471286KJ/NM314001705KCAL/NM332转炉煤气特性转炉煤气是无色、无味有剧毒的可燃性气体，它具有易燃烧、易爆炸、易中毒的三大特性，它含有可燃性气体主要是CO及少量H2。4、转炉煤气柜及管网41转炉煤气管网总长2000延长米，最大直径是DN2820MM,煤气柜入口管道DN1420MM管道，（加压机机前后总管、130T/H锅炉）DN1220MM管道（热风炉、套筒窑）最小直径是DN920MM管道。（套筒窑）42转炉煤气柜转炉煤气柜是卷帘式煤气柜，由2级橡胶皮帘密封，储气量80000M3，储气压力2530KPA,正常生产运行时储气量不大于70000M3，超过70000M3时自动停止回收。现回收条件是；CO30，含氧量15，煤气柜不在高柜位，任何一个条件不能满足都不能回收。5、转炉煤气用户、用量及设备51套筒窑套筒窑使用转炉煤气与高炉煤气混合后热值达到5852KJ/NM31400KCAL/NM3的混合煤气，经型号加压机加压，压力达到151KPA送到窑上，窑上共有2层烧嘴，每层6个烧嘴共12个烧嘴，每座套筒窑用量在10000M3/H左右。共有2座套筒窑，3台加压机，一个混合系统。52热风炉高炉热风炉是将转炉煤气在高炉煤气管道内与高炉煤气进行混合，混合后的煤气送到热风炉上燃烧加热供热风炉使用，平时以高炉煤气为主，需要提高风温时掺烧转炉煤气，用量在4000M3/H左右。53130T/H锅炉130T/H锅炉使用的转炉煤气，是通过转炉煤气管道插入高炉煤气管道，控制调节阀调节与高炉煤气混合后，送入锅炉使用，可根据转炉煤气情况对锅炉进行调控使用。54炼钢三包烘烤炼钢三包烘烤为后开发用户，从130吨锅炉转炉煤气调节阀前接出一根联络管，经原来去炼钢的焦炉煤气D630管道供三包烘烤使用。炼钢改成转炉煤气后，煤气用量在200010000M3/H之间。炼钢目前共有19个烘烤位，铁水包4个，钢水包10个，中间包5个。6、转炉烟气全湿未燃法（OG法）净化及回收61转炉余热锅炉（汽化冷却烟道）；转炉余热锅炉本体由5部分组成即活动烟罩、固定烟罩、主烟道、主烟道和尾部烟道，采用全汽化冷却系统。在转炉吹炼过程中，由于剧烈的氧化反应，会有大量的高温炉气从炉口逸出，炉气中含有86左右的CO和少量的CO2。温度高达1500以上。炉气出炉口后，与少量空气发生燃烧，烟气的理论燃烧温度可达2000左右。燃烧后的烟气中仍含有6070的CO,为了回收这种转炉煤气，每座转炉设置余热锅炉及辅助设施1套。将高温烟气冷却至900左右，便于转炉煤气除尘及回收，并回收烟气热量,产生蒸汽，降低炼钢的生产成本。62溢流文氏管（一文）转炉煤气经汽化冷却烟道后，进入溢流文氏管进行冷却除尘。溢流文氏管内喷嘴采用螺纹型喷雾喷嘴，这种喷嘴具有雾化性能好、喷洒直径大、不易堵塞等特点，有利于降低一文出口温度，提高初除尘效率。溢流文氏管溢流面采取特殊处理，能够保证溢流水均匀分布，不出现断流现象。在溢流文式管中，通过喷水，烟气被冷却到饱和温度，同时将粗的烟尘颗粒分离出来。63重力脱水器转炉煤气进入溢流文氏管后，在溢流文氏管内煤气由向下流动突然转变向上流动，煤气所含的水和灰尘在自身重力的作用下，脱离煤气流由脱水器底部排出。64矩形文氏管（二文）转炉煤气经溢流文氏管后，煤气温度已经降到90左右。进入矩形文氏管继续除尘降温。含尘气体高速通过喉口时，喷嘴高速喷出的水幕与气体中尘粒进行撞击凝聚，成为尘水混合物，然后经脱水器使气水分离。二文为矩形可调喉口（RD）文氏管，喉口断面的大小由一个液压执行机构操作，并与炉前烟罩的压力控制回路相连，根据烟罩内测定的压力值和压力设定值的比较来调节二文喉口的大小，从而调节气体的流量。这种形式的喉口调节性能好，反应灵敏，不易堵塞喉口，运行可靠，维修清洗方便。在喷嘴处设立了氮气捅针，以免堵塞喷嘴。65弯头脱水器、湿旋脱水器经过矩形文氏管的转炉煤气进入弯头脱水器、湿旋脱水器，煤气在经过弯头脱水器时，遇到弯头脱水器内带有弯度挡板阻挡，部分灰尘及水沉积排除。煤气进入湿旋脱水器，湿旋脱水器内设有折流板，使煤气在湿旋脱水器内高速旋转，产生离心力脱出水分及灰尘。7、煤气鼓风机（两用一备）风机调速由液力偶合器实现，液力偶合器与转炉倾动装置机构连锁。当转炉冶炼氧枪降下吹氧时,液力偶合器调速，风机从低速运转转向高速运转；吹氧完毕氧枪升起至一定位置，风机从高速运转转向低速运行。鼓风机的最高转速为1450R/MIN，最低转速为600R/MIN。鼓风机型号D350013T风量3500M3/MIN风机前负压约21000PA风机出口正压约6500PA转速最高1450R/MIN最低600R/MIN配用电机功率2500KW电压10KV8、三通阀在系统中设置了微氧和CO成分连续自动分析并和三通阀连锁，实现煤气回收与放散的自动切换当满足回收条件时，气动三通阀切换至回收状态，这时转炉煤气经过水封逆止阀输送至煤气柜贮存当不满足回收条件时，气动三通阀切换至放散状态，转炉煤气经60M高的放散烟囱排出。（同时供点火的焦炉煤气电磁阀打开，点火装置自动点燃焦炉煤气烧嘴，将从烟囱排出的煤气燃烧放散。点火两分钟后，供点火的焦炉煤气电磁阀自动关闭。当气动三通阀再次切换到回收状态时，设在放散烟囱底部的蒸汽自动吹扫装置启动，吹扫约两分钟后自动关闭）。9、水封逆止阀水封逆止阀是通过旋转开启或关闭，开启时形成通路煤气可以通过，关闭时形成水封煤气被封住不能通过。转炉煤气在回收过程中；开始回收首先水封逆止阀动作打开，然后三通阀切换至回收状态；停止回收首先三通阀切换放散状态，然后关闭水封逆止阀。三、焦炉煤气系统1、焦炉煤气系统工艺流程焦炉煤气是炼焦过程中的副产品，炼焦是把经过粉碎后、按一定比例煤种配好的煤粉装入炼焦炉炭化室内，在隔绝空气的条件下，用高炉煤气（经蓄热室预热）或焦炉煤气燃烧进行加热至一定温度，将煤的挥发物和固定碳分离开，结果生成两种产品，即冶金焦碳和副产品焦炉煤气。来自焦炉82的荒煤气与循环氨水沿吸煤气管道至气液分离器，把煤气与焦油、氨水、焦油渣等分离，通过气液分离器后的煤气进入横管初冷器，用水间接冷却，使煤气中的焦油、氨水进一步冷凝，并使煤气冷却到2122，经初冷器出来的煤气进入电捕焦油器，再由煤气鼓风机加压送至脱硫工段，经过脱硫、脱氨设备除去煤气中的硫、氨，进入煤气最终冷却器，使煤气冷却至25左右，而后进入洗苯塔，用洗油将煤气中的苯类物质大部分予以回收，经洗苯塔后的煤气送入燃气管网系统。焦炉煤气经DN1400管网进入焦炉煤气柜，经DN300管道进入精制装置进行净化处理（将H2S、萘、焦油、氨等杂质进行精电捕焦油器鼓风机预冷塔HPF脱硫塔喷淋饱和器终冷塔洗苯塔主管网精制压缩机COG放散塔精制装置小混合焦炉煤气大混合焦炉煤气焦炉煤气加压机焦炉煤气柜用户炼钢、轧钢用户130吨锅炉、炼钢三包烘烤（目前主烧转炉煤气）、烧结（目前纯烧焦炉煤气）、高炉杂用、热风炉、喷煤烟气炉、回转窑、铸铁机、解冻库。焦炉、管式炉焦炉气液分离器横管初冷器度处理后进入精制煤气压缩机，加压至0507MPA经DN219管道送往炼钢连铸切割，经D159管道送往热轧检修用气）。经DN700管道去小混合煤气系统、经DN1000管道去大混合煤气系统。经DN1400管道进人焦炉煤气加压机，经焦炉煤气加压后经DN1200管道送往130吨锅炉使用。经DN600管道送往炼钢三包烘烤（目前主烧转炉煤气，掺烧焦炉煤气）使用。经DN300联络管线送往烧结（设计烧混合煤气，目前纯烧焦炉煤气）使用。经DN700管线送往热风炉（目前暂未使用）、喷煤烟气炉使用。经DN600管线送往回转窑使用。经DN219管道送往铸铁机、解冻库使用。2、焦炉煤气成分及特性21焦炉煤气成分主要成份H256、CH42657、CMHN28、CO628、CO2239、N259等。性质无色、有臭味、易燃、易爆、有毒。重度比空气轻，约为0475KG/NM3爆炸极限523着火温度450500热值（低热值）1755018580KJ/NM32012年16月份焦炉煤气成分及热值（平均值）煤气成分CO527911、CO209464、N2189739O2013134、H255736377、CH41925299、C2H414279。煤气热值1579018172KJ/NM3（37774347KCAL/NM3）22焦炉煤气特性净化的焦炉煤气是无色、有臭味、有毒的可燃气体。它具有易燃烧、易爆炸、易中毒的三大特性，焦炉煤气的可燃成分为CO、H2、CH4、及少量重碳氢化合物。3、焦炉煤气管网31焦炉煤气系统的管道长度大约3300延长米，管道最大直径是DN1400MM（焦化厂出口至加压机后锅炉前的管段）、最小直径是DN219MM（铸铁机、解冻库），还包括；DN920MM（炼铁、回转窑方向）、DN600MM、（炼钢及回转窑部分管线）。4、焦炉煤气用户、用量及设备41焦炉、管式炉焦炉是年产焦炭120万吨260孔JN60型焦炉，焦炉本身需要煤气加热炼焦，同时产生副产品焦炉煤气。我厂两座焦炉设计结焦时间最短为19小时，两座焦炉的煤气发生量可达到57600M3/H，煤气的发生量不是绝对的，与配煤有一定的关系，气煤配比相对增加，则煤气发生量会略增。我厂的焦炉为双联火道，废气循环，复热式焦炉，可全烧焦炉煤气或全烧高炉煤气，还可以主烧高炉煤气掺烧一部分焦炉煤气。每座焦炉全烧焦炉煤气的量约在13000M3/H左右，掺烧焦炉煤气时可掺烧4000M3/H左右。管式炉用贫油在洗苯塔顶部喷洒与煤气逆向接触，吸收煤气中的苯，吸收了苯的贫油变成富油，经终冷洗苯出来的富油经管式炉加热进入脱苯塔，在脱苯塔内用蒸汽进行汽提和蒸馏将粗笨回收，脱出苯的油变成贫油经换热器等装置冷却后再送往终冷洗苯装置进行循环使用。42高炉热风炉设计为主烧高炉煤气，可掺烧转炉煤气及焦炉煤气，基于我厂目前高炉所需风温情况，炼铁厂暂未使用焦炉煤气。43喷煤烟气炉喷煤烟气炉用焦炉煤气为稳燃使用，用量较小，平均约3050M3/H。44高炉炉前杂用主要用途为高炉开炉时及出铁前为铁钩及渣沟烘烤使用，用量较小，平均约在100M3/H左右。45鱼雷罐烘烤全厂的鱼雷罐烘烤位共有三个，设在铸铁机处，对新上线的罐体及周转的鱼雷罐进行烘烤，具备受铁条件，鱼雷罐正常烘烤时用量在2001000M3/H波动，当双线生产热罐周转开的时候煤气用量会相对减小。46炼铁矿焦槽在冬季由于天气寒冷，部分料因冻堵经常不能正常下料，用焦炉煤气对冻堵部位进行烘烤解冻，保证下料正常，此焦炉煤气接点在130吨锅炉焦炉煤气蝶阀前放散处接出，只有冬季使用，用量较小，在100M3/H左右。47130T/H锅炉130T/H锅炉为煤气大户，可烧高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气，1、2锅炉燃烧器布置方式为前墙布置，共三层烧嘴，每层三个燃烧器，一层、二层主烧高炉煤气，三层主烧焦炉煤气。3锅炉燃烧方式为四角切圆式，共四层。每层4个燃烧器，第一层主烧焦炉煤气、第二、三、四层主烧高炉煤气。130吨锅炉煤气为机动调整用户，在煤气紧张时可先减少130吨锅炉的焦炉煤气用量。48烧结我公司有360M2烧结机一台，年产烧结矿380万吨，烧结机设计使用混合煤气，但自投产以来一直使用焦炉煤气。烧结机用焦炉煤气为点火器使用，用焦炉煤气燃烧将烧结炉中的焦粉点着燃烧，两列共16个烧嘴，煤气用量在20003000M3/H。49回转窑我厂建有一条日产800吨石灰的回转窑，设计烧高、焦混合煤气，高、焦混合比例为28，在其内部进行先加压后混合的方式送到窑上，由于回转窑加压站内部不具备条件，自投产以来一直使用焦炉煤气进行加热，根据石灰产量决定其煤气用量，满负荷生产时最大煤气用量可达8000M3/H，最低负荷生产时约2000M3/H。410炼钢炼钢三包烘烤设计烧焦炉煤气，经D630管线进入炼钢主厂房内部，分为四条支线，分别为铁包支线、钢包支线、中间包支线、转炉煤气放散塔点火支线。炼钢厂目前共有烘烤器19台，其中铁包烘烤器4个、钢包烘烤器10个、中间包烘烤器5个。目前炼钢厂已改成烧转炉煤气，用量在200010000M3/H之间，原用焦炉煤气用量在20008000M3/H之间。411解冻库吉林地区冬季寒冷，火车运料结冻块，无法卸车，我厂设有翻车机、螺旋卸。解冻库一期共8个燃烧炉4个库。二期共6个燃烧炉3个库。设计主烧混合煤气，用焦炉煤气稳燃，焦炉煤气用量约1000M3/H。通过燃烧炉燃烧煤气产生的1100废气，与循环风机送出解冻库内解冻后的100废气进行混合，混合后的200废气经引风机送进解冻库内解冻，解冻库内温度保持100。四、混合煤气系统1、混合煤气系统工艺流程建有大小混合两套高、焦煤气混合装置，大混合高炉煤气支管管径DN1400、焦炉煤气支管管径DN1000，小混合系统高炉煤气支管管径DN1000、焦炉煤气支管管径DN700。每套混合装置高、焦炉煤气支管上均有两道调节阀。高炉煤气支管两道调节阀控制压力（头道调节阀控制阀后压力、二道调节阀控制混合后压力），焦炉煤气支管头道调节阀控制阀后压力，二道调节阀通过调节流量控制高、焦炉煤气比例，保持混合煤气热值稳定。在控制画面上可以输入高、焦煤气的比例，调节阀自动动作保证高、焦煤气配比不变，我厂混合煤气热值在7524418KJ/NM3（1800100KCAL/NM3）。低压混合后的煤气经过混合煤气加压机加压，加压后的混合煤气送往1450热轧加热炉、烧结、解冻库。2、混合装置能力设计小混合装置能力为38万M3/H,大混合装置能力为9万M3/H。3、混合煤气管网加压后的混合煤气经储配站内DN1800管线到外网变径DN2000送往1450热轧加热炉，经DN820管线送往解冻库、烧结（烧结目前纯烧焦炉煤气）。在去烧结的DN450混合煤气管线上并有一根DN300的焦炉煤气管道。在混合煤气加压机出口总管DN1800管线上又引出一条D720的管线去解冻库二期。低压混合煤气DN1800与转炉电除尘器出口管道有一个DN800的联络管，当转炉煤气不足时，用混合煤气供给转炉煤气用户。4、混合煤气用户、用量及设备41热轧加热炉我厂已建有两座常规步进梁式加热炉，目前3加热炉正在筹建中。加热炉烧混合煤气，是混合煤气的大户，加热炉煤气用量大小与热装、热送有很大关系，热装率高时煤气用量相对较小3万M3/H左右。相反冷装时煤气用量较大，每座加热炉全烧冷坯时混合煤气用量5万M3/H左右。42烧结烧结计划烧混合煤气，但自投产以来一直烧焦炉煤气，具体情况在焦炉煤气部分已经讲述。43解冻库解冻库一期共8个燃烧炉4个库。二期共6个燃烧炉，将原有4个库加长。设计主烧混合煤气，每个燃烧炉混合煤气最大用量在2000M3/H。五、精制煤气系统1、精制煤气工艺流程焦化厂产出的焦炉煤气杂质含量达不到炼钢连铸切割使用的要求，建有一座处理能力为1200M3/H的焦炉煤气净化装置。净化装置设有两个粗脱塔，最底层装瓷球、第二层装焦炭、第三层装柱状氧化铁颗粒、第四层装瓷球。主要吸附H2S及焦油。精脱塔最底层装瓷球、第二层装活性炭、第三层装瓷球，主要去除煤气杂质中的萘、焦油等杂质，也能除去一部分氨。每层之间用钢丝网隔开。粗脱塔两个塔并列运行，精脱塔一个在工作吸附状态，另一个塔处于再生状态，到一定时间后两塔进行切换。1525KPA左右的再生气，经换热器换热后对再生塔进行升温再生，当升温一定时间后，再生气走换热器旁路，用常温再生气对再生塔进行冷吹降温，解析出来的杂质随着再生气送到焦炉煤气加压机入口主管道。精制装置正常情况下投自动运行，所有的程控阀为气动电磁阀，靠程序控制。升温再生时间与冷吹降温时间可根据吸附剂的情况设定，目前设定为升温再生及冷吹降温时间均为180小时。精制装置工艺图2、精制焦炉煤气管网精制焦炉煤气管网经D219送往炼钢厂，经D159管道送往轧钢厂，整个精制焦炉煤气管网用电热带进行保温。精制焦炉煤气管网由于压力较高，沿途排水设置高压积水罐，巡检定期排水。3、原料气与净化后煤气品质蒸汽冷凝液排入水沟低压蒸汽来自界区外净化再生气来自界区外净化气去界区外污水去界区外IA1025L1BT10AT10BT102AT102BE10加热器脱精塔脱精塔粗脱塔粗脱塔氮气来自界区外来自焦炉煤气管网仪表气来界区外去界区外焦炉煤气总管网CV2087CRV201CRV20CRV2076R8CV209CRV2016R7CRV2034CR203R19CRV201RV18CRV203R3CRV209CRV203CRV207R206CRV205R208CRV204CRV203CRV20CRV2037CRV2013CRV201R201R2035CRV203CRV2038RCRV204CRV205CR201R2036CRV2014CRV2015R20原料气设计品质H2S300MG/NM3，焦油50MG/NM3，萘500MG/NM3，氨50MG/NM3净化后煤气品质H2S20MG/NM3，焦油10MG/NM3，萘50MG/NM3（冬季），萘100MG/NM3（夏季）。4、精制焦炉煤气用户41炼钢精制煤气主要用于炼钢连铸板坯切割，检修切割等，平时水口烘烤也使用精制焦炉煤气，炼钢为精制焦炉煤气的主要用户，小时量在200500M3/H之间波动。42轧钢轧钢主要用于检修切割，煤气用量比较小。第四节煤气相关基础知识一、煤气热值每标准立方米煤气完全燃烧所放出的热量称热值，热值分为高发热值与低发热值。如果加上这种煤气燃烧产生的水蒸气凝结成水所释放的热量即气化潜热，称为这种可燃物的高热值，反之即称为这种可燃物的低热值。通常我们所说的煤气热值均为低发热值。二、着火温度当燃料中可燃分子与氧化剂分子相接触，在一定的温度和浓度条件下，便发生燃烧反应，放出一定数量的热量，这便是通常见到的燃烧现象。在燃烧现象中，首先都有一个着火过程。着火过程是指燃料与氧化剂均匀混合之后，从开始化学反应，温度升高达到激烈的燃烧反应之前的一段过程。为了使可燃混合物着火和开始燃烧，在现实中有两种方式，简单的说一种是自燃，一种是点火燃烧。三、煤气可产生的危险情况中毒、着火、爆炸。四、CO中毒机理因为煤气中含有大量的CO，而CO是一种无色、无味的气体，化学活动性很强，能长时间与空气混合在一起。CO被吸入人体后，与人体内红血球中血色素结合成碳氧血色素，使血色素凝结，破坏了人体血液的输氧机能，阻碍了生命所需的氧气的供应，使人体内部组织缺氧而引起中毒。CO与血色素的结合能力比氧与血色素的结合能力大300倍，而炭氧血色素的分离，要比氧与血色素的分离慢3600倍。当34的血色素被CO凝结后，人很快就会死亡；当炭氧血色素为15时，人即发生喘息；13时发生头疼、敏感和疲倦；12时发生昏迷，并在兴奋时发生昏厥。80时呼吸停止并迅速的死去。五、燃烧可燃物与助燃物遇到明火或到着火温度即会产生燃烧现象。六、爆炸密闭空间，可燃物与助燃物达到一定混合比例，遇到明火或达到着火温度即可产生爆炸。七、爆炸极限可燃气体和空气混合遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。在这种混合气体中，当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为可燃气体的爆炸下限，而当可燃气体的含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为可燃气体的爆炸上限。影响爆炸的因素1、原始温度混合气体的原始温度越高，爆炸极限的范围越宽。2、原始压力它对爆炸的影响无一定的法则可循，一般是压力增大，爆炸极限也扩大。3、惰性气体含量与可燃气体在氧气中较空气中容易燃烧的情况相反，当可燃气体中混入气体后，爆炸范围变窄，当惰性气体的混合比提高到某一数值时，亦可制止混合物爆炸。4、容器的大小如果容器太小（一般直径在5CM一下），将会由于器壁的散热效果不佳使其不能维持燃烧。5、火源的性质静电火花的电流强度、火源和混合物接触时间的长短等，对爆炸极限均有一定影响。八、有毒介质和剧毒介质该介质进入人体含量小于50MG，就能引起人体严重损伤至死，这种介质就称为剧毒介质，反之大于50MG，才能引起人体严重损伤至死，这种介质就称为有毒介质。九、密度和重度单位体积单一物质的质量，叫做物质的密度，用表示，单位为千克/米3。如过用M表示单一物质的质量，V表示该物质的体积，则千克/米3M单一物质所受的重力，叫做该物质的重度，用表示，单位为千克力/米3。如果用G表示单一物质所受的重力，V表示该物质体积，则千克力/米3G密度与重度的关系G工程单位表示的重度与国际单位表示的密度在数值上相等，但意义不同。十、比容和比重单位质量的气体所占的体积，叫做气体的比容，用符号V表示，单位为米3/千克，VV/M米3/千克由此可见，比容与密度互为倒数关系。密度越大，比容越小；密度越小，比容越大。比重是物质的密度与水的密度之比，用符号D表示。因此，比重与密度成正比。密度越大，比重越大，密度越小，比重越小。而且，比重是没有单位的。十一、温度温度是表示物体冷热程度的物理参数。温度有华氏温度、摄氏温度和开氏温度。国际标准规定使用开氏温度表示（单位K），开氏温度也叫绝对温度。如果摄氏温度用T表示，绝对温度用T表示，则摄氏温度和绝对温度存在下列关系TT27315K工程计算中，一般忽略小数点后的数值，就写成TT273K。可见，决对温度把摄氏温度的零下273作为起点，叫绝对零度。十二、压力单位面积上所受的垂直作用力称为压强，工程上常称为压力。压力的单位在国际单位制中为N/M2即PA（帕斯卡），工程单位为千克力/M2，此外还有许多习惯用的单位。常见压力单位之间的换算关系如下1物理大气压（标准）101300帕斯卡1013千帕1033千克力/厘米210330千克力/米21033米水柱760毫米汞柱由于1KGF/CM2与物理上的1标准大气压数值上很相近，而KGF/CM2在工程上很常用，故称为工程大气压。压力表所显示的读数，并非表内压力的实际值，而是表内压力比表外大气压高出的值。若表内、外压力相等，则压力表读数为零。压力的实际数值称为绝对压力，从压力表上读出的数值称为表压力，两者的关系为表压力绝对压力大气压力真空表上的读数是所测压力的实际值比大气压力小多少，称为真空度。真空度与绝对压力的关系为真空度大气压力绝对压力第五节典型生产事故案例解析一、高炉煤气柜活塞冲顶事故2011年2月20日19时25分左右，能源处煤气储配站15万立高炉煤气柜发生活塞冲顶事故，具体分析如下1、事故经过2011年2月20日19时25分左右，当班动力调度正值发现15万立高炉煤气柜绳式柜位突然升至约139万（之前一直维持在1