淺談轉(zhuǎn)爐煤氣回收過(guò)程中的安全性

淺談轉(zhuǎn)爐煤氣回收過(guò)程中的安全性

高質(zhì)量的燃料越來(lái)越受到重視。中國(guó)新的自動(dòng)加熱系統(tǒng)正在投入生產(chǎn)。對(duì)于這些新建投入的系統(tǒng),面臨的首要問(wèn)題是如何確保安全。下面以一典型的威金斯氣柜回收系統(tǒng)為例(見圖1),結(jié)合武鋼的生產(chǎn)實(shí)踐闡述轉(zhuǎn)爐煤氣回收過(guò)程中必須注意的部分問(wèn)題。1煤氣管道通往煤氣管道的出口1.1柜前氧含量表在回收系統(tǒng)(指煉鋼廠三通閥后)所有監(jiān)控顯示儀表中,柜前氧含量表是最重要的儀表,它直接檢測(cè)轉(zhuǎn)爐煤氣中氧含量,通過(guò)聲光裝置提示操作人員,同時(shí)將超標(biāo)信號(hào)直接起動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)按設(shè)計(jì)程序動(dòng)作,拒絕不合格煤氣入柜,并將氧超高信號(hào)返回?zé)掍搹S風(fēng)機(jī)房,使三通切換閥動(dòng)作,將含氧高的氣體通過(guò)放散塔燃燒排入大氣?？梢姽袂把鹾勘砥鹬苊庠跉夤駜?nèi)形成爆炸性氣體的保安作用。在設(shè)計(jì)階段,要充分考慮氧含量表的安裝位置及柜前管道的直徑與長(zhǎng)度。從目前我們國(guó)內(nèi)的氧含量分析儀性能參數(shù),以及武鋼使用的氧含量分析儀的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,氧含量檢測(cè)滯后時(shí)間均在30～80s之間,如武鋼二煉鋼、三煉鋼柜前煤氣管道流量可達(dá)3000m3/min、6000m3/min,故在這含氧量檢測(cè)的滯后的時(shí)間內(nèi),有大量煤氣進(jìn)入氣柜,若恰好此時(shí)含氧高,則可能給系統(tǒng)帶來(lái)災(zāi)難性事故。設(shè)計(jì)時(shí)為減少滯后,氧含量取樣管盡可能短,應(yīng)靠取樣點(diǎn)設(shè)置一次表房,柜前氧含量檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近煉鋼廠三通閥,柜前入口管道的管徑與長(zhǎng)度選擇應(yīng)考慮氧含量檢測(cè)的滯后時(shí)間。由于OG法中濕法除塵只能達(dá)100mg/m3,故堵塞不暢是柜前氧含量表最常見的故障。長(zhǎng)期運(yùn)行的取樣管可能因溫度變化、振動(dòng)等原因造成氣密性不好,經(jīng)常性造成“假”報(bào)警。因而應(yīng)定期試驗(yàn)該系統(tǒng),確保聯(lián)鎖控制正常,一旦氧含量表及其保安系統(tǒng)故障,應(yīng)停止回收轉(zhuǎn)爐煤氣。1.2柜前管道壓力柜前管道容易出現(xiàn)負(fù)壓,這是由回收工藝決定的,造成負(fù)壓有兩種情況:a.煉鋼風(fēng)機(jī)房出口水封及氣柜入口切斷裝置全部封死后,長(zhǎng)時(shí)間放置(如煉鋼廠年修等)。即使按國(guó)標(biāo)管道泄漏標(biāo)準(zhǔn),簡(jiǎn)單推算經(jīng)過(guò)7h,柜前管道壓力(表壓)即可降至零,大氣中的氧氣即可慢慢進(jìn)入柜前管道系統(tǒng)。b.氧高報(bào)警發(fā)生后,聯(lián)鎖動(dòng)作,即氣柜入口閥關(guān)柜前放散閥開,煉鋼三通切換閥轉(zhuǎn)向放散,這種情況下,在柜前放散管作用下,柜前管道呈現(xiàn)較大負(fù)壓。第一種情況是運(yùn)行過(guò)程不易察覺(jué)的,是危險(xiǎn)的、不允許的;故當(dāng)煉鋼廠檢修時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),必須采取有效措施杜絕這種情況,如在三通閥出口水封處可靠切斷后氣柜入口處切斷裝置處于開位,通過(guò)氣柜內(nèi)氣體保持柜前管壓力,或者氣柜入口處可靠切斷后,柜前管段處理煤氣。第二種情況是工藝所決定,無(wú)法避免的,在這種情況下恢復(fù)時(shí),要將柜前管道內(nèi)不合格煤氣置換掉。1.3通切換閥滯后時(shí)柜前壓力上升過(guò)快,且及時(shí)執(zhí)行系統(tǒng)氧高報(bào)警正常運(yùn)行時(shí),柜前管道工作壓力比氣柜所對(duì)應(yīng)柜位工作略高,按此工作壓力核算出的水封高度不能滿足系統(tǒng)的特殊需要,分析如下:當(dāng)氧高或柜高位報(bào)警發(fā)生時(shí),有兩種控制方式,其一是柜入口閥關(guān)閉,同時(shí)將氧高信號(hào)作用于三通切換閥,這樣當(dāng)三通切換閥滯后于柜入口水力式逆止閥或三通閥故障拒動(dòng)時(shí),柜前壓力將快速上升突破水封發(fā)生冒煤氣;其二是同時(shí)執(zhí)行入口蝶閥關(guān)、柜前放散管開動(dòng)作,當(dāng)放散管閥開滯后于入口蝶閥關(guān)或放散閥故障拒動(dòng)時(shí),柜前管道水封將擊穿。轉(zhuǎn)爐煤氣回收的實(shí)踐證明,系統(tǒng)發(fā)生氧高報(bào)警的情況比較頻繁(武鋼統(tǒng)計(jì)資料平均2次/月),加之轉(zhuǎn)爐煤氣劇毒,一旦泄漏極易發(fā)生中毒傷亡事故,故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其特殊性。武鋼轉(zhuǎn)爐煤氣柜管道排水器多次被擊穿后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了整改,一是增加柜前管道排水器水封高度,其二是改進(jìn)了控制系統(tǒng),我們認(rèn)為第二種控制方式優(yōu)于第一種控制方式,其三是加強(qiáng)了監(jiān)測(cè),在柜前靠氣柜最近的排水器處設(shè)置CO監(jiān)測(cè)點(diǎn),CO超標(biāo)時(shí)操作室有聲光提示,前兩項(xiàng)措施投入運(yùn)行后,近期沒(méi)有發(fā)生柜前管道排水器被擊穿的事故。1.4柜前放散管比轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)濕法除塵后溫度近60℃,水蒸汽飽和,還有機(jī)械水夾帶,故柜前管道冷凝水及機(jī)械水沉降較多,柜前放散管取點(diǎn)于柜前主管底部(如圖1),因而放散蝶閥前有積水,當(dāng)放散閥長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有動(dòng)作,積水水位將很高,放散時(shí)將有污水氣流帶出,污染周圍環(huán)境。解決這個(gè)問(wèn)題辦法很簡(jiǎn)單,就是在放散管處加一排水器,放散蝶閥前后積水均通過(guò)該排水器排出。2氣箱主體部分2.1密封皮的墊片安裝威金斯氣柜在施工建設(shè)過(guò)程中,有許多關(guān)鍵工序及環(huán)節(jié)。單從損傷皮膜這個(gè)方面考慮,有兩個(gè)細(xì)節(jié)要特別注意。其一是固定密封皮膜的“C”型及“L”型墊片。要求這些墊片制作規(guī)范,墊片上螺孔精度要嚴(yán)格按圖施工,墊片不留毛刺及尖角,安裝要精心,相鄰墊片錯(cuò)位數(shù)值要嚴(yán)格控制,否則會(huì)頂破密封膠皮。第二是保護(hù)密封膠皮的波紋板。按要求波紋板上下端口平整無(wú)尖角,上下端口直接與密封皮膜接觸,若制作不規(guī)范直接損傷皮膜。因而對(duì)固定波紋板的螺栓應(yīng)提出要求,最好用圓頭螺栓。2.2電除塵/混合站送氣柜進(jìn)出口管的布置除考慮結(jié)構(gòu),總圖布置的因素外,還有一個(gè)因素要充分考慮:讓進(jìn)入氣柜的氣流充分混勻,不馬上被抽出進(jìn)入電除塵或進(jìn)入混合站送至用戶。鑒于此,氣柜進(jìn)氣方向與出氣方向設(shè)計(jì)時(shí)要慎重考慮,有一種推薦方案:氣柜進(jìn)氣方向?yàn)槿肟诠茌S線方向,氣柜出氣方向?yàn)榇怪庇诔隹诠茌S線。在生產(chǎn)實(shí)際中為防止最不利情況發(fā)生,當(dāng)柜前氧含量高報(bào)時(shí),聯(lián)鎖停運(yùn)電除塵,并取樣化驗(yàn)分析確認(rèn)。2.3在壓力作用下再生折痕氣柜失壓是指氣柜內(nèi)壓力小于一級(jí)工作壓力。當(dāng)嚴(yán)重失壓后密封皮囊狀態(tài)如圖2,在這種狀態(tài)下再升壓,皮囊在壓力作用下往波紋板壁靠,皮囊根部被折,這個(gè)折痕必須消除,時(shí)間一長(zhǎng)會(huì)留永久性折痕,消除此折痕的唯一可行方法是將氣柜升至90%柜容,檢查折疊是否消失,若仍存在繼續(xù)升柜,直至折疊拉開。2.4柜頂及柜頂維護(hù)進(jìn)入柜內(nèi)人員不準(zhǔn)攜帶與進(jìn)柜工作無(wú)關(guān)的物品,如鑰匙或其它固體物品,工作時(shí)必帶的工具一定要確保不能掉入密封皮囊,以免頂破皮囊;進(jìn)入柜內(nèi)人員確保與柜外平臺(tái)、操作室內(nèi)聯(lián)系暢通,發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)通報(bào),進(jìn)出氣柜時(shí)要指定專人清點(diǎn)人數(shù)。上柜頂維護(hù)設(shè)備,要攜帶防毒面具及CO檢測(cè)儀,指定專人監(jiān)視柜前放散管及氣柜柜體周圍四個(gè)緊急放散管。緊急放散管經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后嚴(yán)密性可能受到破壞發(fā)生泄漏;另外,有一種極端情況,柜頂人員正維護(hù)設(shè)備時(shí),發(fā)生氧高報(bào)警大量放散或柜位超高位推動(dòng)緊急放散管開啟。故上柜頂檢修或維護(hù)設(shè)備時(shí)要與各方面密切聯(lián)系,要有應(yīng)付突發(fā)事故的后備措施。2.5對(duì)柜位計(jì)進(jìn)行緊急放散一般設(shè)計(jì)方案是三級(jí)保安:柜高位一段報(bào)警→柜高二段動(dòng)作后關(guān)入口蝶閥,開柜前放散閥→柜超高位推動(dòng)機(jī)械式緊急放散閥。前兩級(jí)保護(hù)的啟動(dòng)信號(hào)均來(lái)自于柜位計(jì),因而柜位計(jì)是氣柜保安的極其重要的儀表。日常運(yùn)行,要經(jīng)常校對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械柜位指示與室內(nèi)顯示是否吻合,嚴(yán)格按照要求校驗(yàn)柜位計(jì),定期試驗(yàn)(空試)報(bào)警聯(lián)鎖回路,發(fā)現(xiàn)異常立即處理;加強(qiáng)對(duì)柜位計(jì)、緊急放散閥導(dǎo)輪及鋼絲繩的潤(rùn)滑,加強(qiáng)對(duì)柜前放散閥、柜入口蝶閥的維護(hù)。3走廊后的管道系統(tǒng)3.1柜后管道積灰的控制根據(jù)武鋼二煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收的經(jīng)驗(yàn),柜前管道因流速高(40m/s)且是間斷式的不易積灰,但柜后管段因流速低(6～8m/s)特別易積灰,當(dāng)源氣中含塵異常高時(shí)灰的沉積速度更快,因而實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)注意柜后管道的清灰。管道積灰的惡果造成鼓風(fēng)機(jī)抽不出氣或送不出去(沒(méi)有電除塵系統(tǒng)),使系統(tǒng)閥門無(wú)法關(guān)嚴(yán)密。為了系統(tǒng)運(yùn)行正常及供應(yīng)優(yōu)質(zhì)煤氣,在柜后設(shè)立電除塵器非常有必要。即使設(shè)置了電除塵,從氣柜到電除塵管段在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮積灰問(wèn)題,尤其是氣柜出口90°變向處極易積灰。推薦的方案是:設(shè)置一沖水排污裝置如圖1。對(duì)于沒(méi)有電除塵器的系統(tǒng),要考慮防止鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子積灰。根據(jù)武鋼生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)轉(zhuǎn)子增加噴水裝置可有效解決轉(zhuǎn)子積灰問(wèn)題。3.2機(jī)前控制閥使用不當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)機(jī)下排水器一般設(shè)計(jì)為復(fù)式排水器,進(jìn)出口管及機(jī)肚共用,入口管插入排水器的低壓側(cè),該排水器擊穿主要有兩種形式:(1)按規(guī)定備用機(jī)組狀態(tài):機(jī)前嚴(yán)密閥開,機(jī)前調(diào)節(jié)閥關(guān),機(jī)后調(diào)節(jié)閥關(guān),但如果機(jī)前調(diào)節(jié)閥非常嚴(yán)密或入口蝶閥誤關(guān)閉,此時(shí)有機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn),則機(jī)后高壓串入機(jī)前將先后擊穿復(fù)式排水器低壓側(cè)與高壓側(cè);(2)有些形式的加壓機(jī)軸密封采用氮?dú)饷芊?若機(jī)后閥及機(jī)前翻板關(guān)閉較嚴(yán)密,則密封氮?dú)膺M(jìn)入該區(qū)間,使壓力上升,直至擊穿排水器。為防止機(jī)下排水器擊穿,在操作上要精心,杜絕出現(xiàn)誤操作,如關(guān)閉入口嚴(yán)密蝶閥;熟悉設(shè)備性能,如機(jī)前調(diào)節(jié)閥的嚴(yán)密性、氮密封減壓閥的性能,若機(jī)前調(diào)節(jié)閥過(guò)于嚴(yán)密在備機(jī)狀態(tài)時(shí)可略開該閥,或考慮停運(yùn)、減少密封氮?dú)?在機(jī)下排水器區(qū)域設(shè)置一氧化碳檢測(cè)裝置;萬(wàn)一發(fā)生擊穿可立即報(bào)警處理。3.3機(jī)后管道壓力無(wú)增對(duì)于機(jī)后管道直供用戶且沒(méi)有與其它煤氣管道聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),機(jī)后管道壓力易失控。機(jī)后管道壓力超高極可能擊穿排水器。轉(zhuǎn)爐煤氣用戶會(huì)出現(xiàn)快速切斷煤氣的需要(如停電、控制系統(tǒng)或助燃空氣系統(tǒng)故障),這時(shí),機(jī)后壓力將會(huì)劇增,若排水器水封高度不夠,則會(huì)發(fā)生冒煤氣事故。較長(zhǎng)時(shí)間停轉(zhuǎn)機(jī)組可能使機(jī)后壓力回零。當(dāng)停轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)后,若用戶爐前蝶閥有泄漏,而通往機(jī)后的閥門全部關(guān)嚴(yán),機(jī)后管道壓力會(huì)快速回零顯負(fù)壓。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是:機(jī)后管道排水器水封高度適當(dāng)提高:用戶與加壓站間實(shí)行嚴(yán)格的聯(lián)系制度;當(dāng)停運(yùn)機(jī)組后,開系統(tǒng)高低壓聯(lián)絡(luò)管;設(shè)立機(jī)后壓力高低壓報(bào)警。4轉(zhuǎn)爐灰中部分化合物發(fā)生放熱自1995年開始,在檢修武鋼二煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣鼓風(fēng)機(jī)時(shí),機(jī)前后人孔敞開后不久,多次發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)充滿煙氣,煙氣溫度明顯高于環(huán)境氣溫,通入蒸汽后才消失;1997年武鋼三煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)投入運(yùn)行