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煤气系统综合防腐技术
近几年,煤气干法除尘系统开始在国内大高炉上推广普及,但是由于小高炉干法系统腐蚀的矛盾不突出,又沿袭了大高炉传统湿法除尘的习惯,对煤气中HCl等酸性气体的存在缺少认识,因此,大型高炉煤气除尘在由湿法向干法转型期间,很多都没有充分考虑到由酸性气体带来的严重腐蚀现象。另外,高炉原料越来越多地使用进口矿,进口矿尤其是澳矿中氯元素含量普遍高于地方矿,导致高炉煤气中的HCl含量更高,这也是大高炉干法系统腐蚀严重的重要背景条件。目前,济钢、莱钢、太钢、迁钢、首秦等企业的高炉干法煤气系统都普遍存在腐蚀问题。
受原料条件限制,控制入炉料中氯元素和高炉内部氯元素不进入煤气也有很大难度。首钢国际工程公司根据高炉生产操作实际情况,在迁钢2号高炉中进行喷水喷碱液工厂试验,并进行多种防腐蚀涂料的实验室实验,进一步深入分析腐蚀的原因,找出了相应的解决方法与措施。喷碱工厂试验装置实施后,对煤气冷凝水及系统腐蚀情况进行跟踪和进一步分析后,优化了工艺参数与结构,并进一步在京唐工程中实施应用。目前高炉煤气冷凝水PH值均大于6.5,运行效果良好。
4.干法除尘技术经济效益及应用前景
干法袋式除尘技术与湿法除尘技术相比,具有煤气净化质量高、节水、节电、运行费用低、无污水排放、提高TRT发电等优点,经济效益和社会效益显著(经济效益计算以2500m3高炉为例)。
1)煤气洁净度高:采用全干法布袋除尘技术处理后的净煤气洁净度高,正常情况下净煤气含尘量≤ 5mg/m3,煤气含尘量低可减少加热炉用户等堵塞,提高加热设备的热效率和使用寿命。
2)煤气热值高:干法后煤气温度高,含水量低,显著提高了煤气热值,可提供热风炉理论燃烧温度约40℃。热风温度提高,降低了燃料比、提高回收利用水平,降低了工序能耗,每年减少CO2排放约2万t。
3)生产能耗下降:采用全干法除尘工艺,与湿法除尘相比,吨铁新水消耗降低约0.40 m3,吨铁电量消耗降低约4-6 kWh。年节约新水约80万t,节电1000×104 kWh,大大减少了运行成本。
4)TRT发电量显著提高:干法除尘后净煤气温度(约150℃),比湿法除尘煤气温度(约50℃)提高100℃以上,且煤气含水量低,阻力损失小,可相应提高TRT发电量35%-40%以上。年可增加发电量约2000×104 kWh。
5)社会和环境效益良好:采用全干法布袋除尘工艺,经济效益显著,社会效益良好。湿法除尘产生大量污水,水中含有有毒物质,经处理后排放的水中仍含有氰、硫、酚和重金属等有害物质,造成土壤和水污染,形成毒害作用。采用全干法袋式除尘技术,完全避免了湿法除尘过程中大量有毒污水、污泥的产生,从根本上解决了二次水污染及污泥的处理问题。
干法除尘显著提高了TRT发电量,提高了高炉煤气热值,对提高热风温度具有重要意义,为企业创造了巨大的经济效益、社会效益和环境效益。该项目是创建环境友好型、资源节约型循环社会经济的成功范例,完全符合低碳、循环经济的发展要求。目前高炉煤气干法袋式除尘技术已应用在京唐、宣钢、济钢等多座高炉上,推广前景良好。
技术研发背景
目前,无论是耐磨板材轧线还是板带轧线所配置的加热炉都以步进式居多,步进式加热炉以其承载能力大、钢坯温度控制灵活、运行平稳可靠等优点在轧钢生产中发挥着重要作用。
步进式加热炉的步进机构主要由固定梁、步进梁、升降缸、平移缸及驱动液压系统组成。其中步进梁的上升和下降由升降油缸沿升降导板斜面驱动,前进和后退由平移油缸驱动。步进式加热炉通过步进梁的上升(从固定梁托起钢坯)、前进(钢坯前移)、下降(钢坯落在固定梁上)和后退(空载返回)的循环动作完成钢坯的加热和输送。步进梁的荷载非常大,在步进的动作循环中的 出力是升降缸将步进梁和钢坯托起的行程。由于荷载大,多采用2个或4个高压大流量的升降油缸完成,下降时由于重力,步进梁可自动落回,升降缸无须出力。步进梁下降时重力做功的能量都变成了热量,未得到充分利用。针对以上情况,首钢国际工程公司技术团队研发了液压配重系统,该技术已获 发明 , 号ZL。其特点是在步进梁升降机构中配置了一组“耐磨板”,“耐磨板”由2个配重油缸和蓄能器组成。耐磨板可将步进梁在下降时的能量以压力能的形式蓄存起来,当步进梁上升时作为辅助动力补充到系统中助推步进梁的抬升。
2. 液压配重系统的组成、工作原理和技术特点
2.1液压配重系统的组成
步进梁动作时,通过步进梁的上升--前进--下降--后退的循环动作完成钢坯的输送和加热。步进梁的结构形式主要有连杆托轮式和斜轨式两种,前者已逐步淘汰,先进、大型的步进炉均采用斜轨式。带有液压配重系统的步进机构如图1所示,液压配重系统主要由配重缸、蓄能器和补油装置等组成。配重缸的结构、行程、安装形式与步进梁的升降缸相同;蓄能器由活塞式蓄能器和氮气瓶组成;补油装置由补油泵、油箱及压力继电器等组成。
2.2液压配重系统的工作原理
关闭相关阀门,补油泵装置电机启动带动补油泵给蓄能器组充液,达到一定压力后,压力继电器发讯,电机停止转动,打开关闭阀门,蓄能器和配重缸相通处于一定压力下的工作状态。当步进梁上升时,蓄能器中的油液进入配重缸的无杆腔,助推步进梁上升;当步进梁下降时,配重缸无杆腔中的油液被压回蓄能器中,这样反复工作。运行一段时间后,如果蓄能器中油液压力降低,也就是油液有泄漏,压力继电器会发讯启动补油泵给蓄能器充液,直到达到压力设定值,压力继电器发讯,停泵。带有液压配重系统的步进机构示意图
1-固定梁;2-步进梁;3-平移缸;4-升降缸;5-主泵装置;6-平移阀组;7-升降阀组;8-配重缸;9-蓄能器;10-补油装置;11-管路附件
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