单座高炉生产状态下煤气系统的安全技术
作者:陈培钰 刘振明 高金涛 李士琦
评论: 更新日期:2012年03月16日
② TRT的运行是高炉降低成本的有效措施[2],特别是干式除尘,单位产量铁发电量比湿式除尘提高30%,经济效益、环保效益巨大。但随着TRT的运行,煤气系统也出现了一些问题。如TRT正常运行时,机组投运、并网、升功率过程中高炉顶压由高炉侧控制,这个过程需缓慢控制,当达到一定功率,同时透平发电机组静叶开到一定角度后,高炉顶压靠TRT静叶调节,高炉煤气将不再通过调压阀组,调压阀组由自动改手动关闭。当TRT出现重大故障紧急停车时,TRT入口快切阀将在2s内快速关闭,透平发电机组旁通快切阀快速打开,将替代静叶和调压阀组来调节高炉顶压,调压阀组由手动改自动逐渐打开,再关闭TRT旁通快切阀。当TRT旁通快切阀打不开,调压阀组打开速度较慢(调节阀从关闭到打开需90s),高炉煤气将无处可去,干式除尘系统、荒煤气管网、炉顶压力将迅速升高,当压力升高到高炉炉顶放散压力时,高炉炉顶放散阀被强制打开,高炉被迫紧急休风或损坏炉顶设备、干式除尘设备。这种现象在我国高炉生产中已出现多次。为避免这种现象的发生,我们在TRT入口快切阀前、煤气干式除尘系统进、出口各增加了1个DN350mm的安全阀,放散压力为195kPa,略高于炉顶压力。当TRT旁通快切阀出现事故时,安全阀先开启,放散一部分煤气,随着调压阀组的打开,煤气管网恢复正常。我厂自安装了这3个安全阀后,安全阀已启动了几次,有效地保护了高炉生产。
③ 采用高炉煤气干式除尘技术[3],净煤气冷凝水中的氯离子含量显著升高。这主要是由于高炉原料、燃料中的氯化物,在高炉冶炼过程中形成HCl。当煤气温度达到露点时,气态HCl与冷凝水结合,形成酸性水溶液而引起酸腐蚀,对煤气管道和不锈钢波纹管补偿器产生点腐蚀、应力腐蚀和局部腐蚀。高炉煤气中富含的氯离子、硫酸根离子等形成的复合产物对不锈钢、碳素钢等腐蚀严重,造成高炉煤气管网、设备损坏。突出反映在管道补偿器上相继出现不锈钢波纹管严重点腐蚀穿孔、波纹管与接管环焊缝开裂、补偿器内衬导流筒凸流道处冲蚀等重大隐患,造成在煤气系统上广泛应用的波纹管补偿器大量失效和损坏,严重影响了高炉的稳定运行和煤气正常输送。同时,补偿器泄漏后极易造成人员煤气中毒和煤气燃爆,引发安全事故。受酸性腐蚀影响,原使用的补偿器平均寿命不足8个月。根据点腐蚀的防止措施,可适当提高材质中Cr含量,当其提高到25%以上时能显著改善抗点蚀能力。还可提高材质的纯净度,降低碳和有害元素的含量。为了抑制煤气管道系统的异常腐蚀,我们对煤气管道波纹管补偿器的腐蚀机理进行了分析研究,对不锈钢波纹管补偿器材质、结构进行了改进,选取相应的金属材料制作波纹管来直接抵御腐蚀,如采用耐酸性的254SMo、800、825等不锈钢材质。这里只介绍254SMo材质,其化学成分见表1。
表1 254SMo化学成分
成分 | C | Mn | P | S | Si |
质量分数/% | ≤0.02 | ≤1.00 | ≤0.03 | ≤0.01 | ≤0.80 |
成分 | Cr | Ni | Mo | N | Cu |
质量分数 /% | 19.50~20.50 | 17.50~18.50 | 6.00~ 6.50 | 0.18~ 0.22 | 0.50~ 1.00 |
由表1可以看出,254SMo不锈钢是一种含碳量极低的高钼含氮奥氏体不锈钢,此钢突出的特点是在氯化物环境中具有优异的耐腐蚀性,包括耐点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和一般腐蚀的性能,同时在很多还原性酸介质中耐腐蚀性也很好。Cu的添加改善了该材料在某些酸中的耐腐蚀性能。此外,由于它较高的镍、铬含量,使其具有良好的抗应力腐蚀破裂性能。实际上,研制254SMo的出发点就是提供一种不太昂贵的选择,替代某些场所使用的镍基合金或钛材。波纹管补偿器材质由奥氏体不锈钢316L改进为耐氯离子腐蚀的不锈钢254SMo,提高了材质的抗酸腐蚀性能。还可以在煤气管道内壁喷涂防腐涂料,使金属管道与酸性腐蚀介质隔离,抑制管道异常腐蚀[4]。
参考文献:
[1] 张殿有.高炉冶炼操作技术[M].北京:冶金工业出版社,2006.
[2] 吴洪亮,刘坤.钢铁企业煤气高效利用技术的探讨[J].煤气与热力,2007,27(4):35-37.
[3] 郭亮,邓茂忠,蔡富良.煤气全干式除尘技术在大型高炉的应用[J].煤气与热力,2010,30(4):B15-B17.
[4] 车立新,段常贵.埋地钢质管道应力腐蚀开裂及其预防[J].煤气与热力,2006,26(10):1-4.