1、武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想中冶南方工程技术有限公司动力事业部 刘孝清摘要：本文介绍了武钢8号高炉煤气净化及炉顶煤气余压回收透平发电装置（TRT）的工艺流程、设备组成、控制过程，着重阐述了高炉煤气干、湿法除尘及TRT系统相互切换过程及自动控制思想。关键词：煤气净化 TRT 工艺 设备 控制,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想,概 述 高炉设计相关技术参数 高炉煤气湿法除尘系统 高炉煤气干法布袋除尘系统 高炉煤气余压回收透平发电（TRT）系统 高炉煤气干、湿法除尘系统相互切换过程及控制 结 语 提请探讨的几个问题,目 录,武钢8#号高炉，炉容
2、3800m3，配套的燃气设施主要包括高炉煤气净化（湿法比消夫、干法布袋）、高炉煤气余压回收透平发电（TRT干湿两用）、洗净塔、高炉煤气放散塔、能源介质（高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、氮气、氧气）的供应以及特种消防设施。武钢8#号高炉2007年5月开工建设，初步建成后搁置近大半年，2009年8月1日顺利投产；目前，湿法除尘系统运行正常，TRT系统也于8月23日顺利并网发电，干法布袋除尘系统正在紧张调试。,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想前言,1. 概 述,2. 高炉设计相关技术参数,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想高炉设计参数,高炉煤气湿法除尘系统,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制
3、思想湿法除尘系统,3. 高炉煤气湿法除尘系统工艺流程,粗煤气从高炉炉顶引出,经旋风除尘器后进入比肖夫洗涤塔上部预清洗段，在此煤气被喷入的洗涤水冷却和粗除尘；随后通过3根导流管进入洗涤塔中部环缝段, 经过三个并联的环缝洗涤元件（AGE），使煤气进一步冷却和精除尘。环缝元件锥体的升降通过液压装置驱动并由计算机进行控制。净煤气从洗涤塔中部引出,煤气含尘量降至5mg/m3以下（TRT运行时10mg/m3以下）。再经旋流板脱水器进一步脱除机械水后进入TRT机组,发电后去武钢净煤气总管，或经主旁通阀后去净煤气总管。,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想湿法除尘系统,3. 高炉煤气湿法除尘系统主要技术参数
4、 脱水器出口煤气参数,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想湿法除尘系统,3. 高炉煤气湿法除尘系统主要工艺设备,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想湿法除尘系统,3. 高炉煤气湿法除尘系统主要检测和控制项目,AGS塔入口煤气压力、温度测量 AGS塔出口煤气流量测量（带温度、压力补正） AGS塔环隙差压测量调节（用于炉顶压力调节） AGS塔预清洗段、环缝段液位测量 环隙出口煤气压力、温度测量 洗涤塔给水流量、压力、温度测量 洗涤塔环隙给水流量、上部给水流量测量 排水密封罐液位测量、报警、联锁,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想湿法除尘系统,3. 高炉煤气湿法除尘系统主要调节回路,湿法除尘
5、系统包括如下调节回路： 预清洗段水位调节； 环缝段水位调节； 炉顶压力调节，TRT不投入时使用； 洗涤塔进出口差压调节，TRT投入并调节炉顶压力时使用。 全部调节系统的执行器均为液压驱动。,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想湿法除尘系统,3. 高炉煤气湿法除尘系统顶压调节和定差压调节,环缝洗涤塔由两种工作模式：即炉顶压力调节模式和定差压模式。当TRT未投入时，环缝洗涤塔应处于炉顶压力调节模式，同时完成炉顶压力调节和煤气清洗的双重任务；当TRT投入运行并负责调节炉顶压力时，环缝洗涤塔进入定差压工作模式。 两种工作模式的切换和过渡，由高炉主控室和煤气清洗/TRT操作室协同完成。 为了保证煤气清
6、洗质量，洗涤塔的差压必须大于0.03MPa。 当炉顶压力超过设定值时，环缝装置的锥芯下降，环缝变大，从而增加煤气流量，使炉顶压力下降。 当炉顶压力下降时，环缝装置的锥芯上升，环缝缩小，从而减少煤气流量，使炉顶压力回升。,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想湿法除尘系统,图：环缝差压与除尘效率关系曲线,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想湿法除尘系统,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干法除尘系统,高炉煤气干法布袋除尘系统,高炉煤气干法布袋除尘系统,4.高炉煤气干法布袋除尘系统 工艺流程,荒煤气经旋风除尘器后，由半净煤气主管分配到呈二列式布置的布袋除尘系统。净化后含尘量5mg/m3(标况
7、)的精制煤气经TRT余压发电装置降至10kPa送至净煤气总管。除尘器过滤方式采用外滤式，在除尘器荒煤气室，颗粒较大的粉尘由于重力作用自然沉降而进入灰斗；颗粒较小的粉尘随煤气上升，经过滤袋时，粉尘被阻留在滤袋的外表面，煤气实现精除尘 。随煤气过滤过程的不断进行，布袋外壁上的积灰逐渐增多，过滤阻力不断增大。当阻力增大（或时间）到一定值，DCS控制系统自动控制滤袋口上方所设置的喷吹管实施周期性或定时、定差压的间歇脉冲氮气反吹，将覆积在滤袋的灰膜吹落至下部的灰斗中。当灰斗中的灰尘累积到一定量时，打开除尘器灰斗下的电动球阀（常开）、气动闸阀，灰尘卸入仓泵罐体中，再由氮气将灰尘经输灰管道气力输送至大灰仓，
8、灰仓集灰至一定灰位，启动卸灰阀对排灰经加湿后由输灰车运出厂区。,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干法除尘系统,4.高炉煤气干法布袋除尘系统 主要技术参数,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干法除尘系统,4.高炉煤气干法布袋除尘系统 主要工艺设备,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干法除尘系统,4. 高炉煤气干法除尘系统主要检测项目,布袋除尘器进口荒煤气总管温度检测、报警、联锁 布袋除尘器出口净煤气总管温度检测 布袋除尘器箱体温度检测 储灰仓温度检测 布袋除尘器灰斗内灰位检测 储灰仓灰位检测（三个检测点） 布袋除尘器进出口荒煤气、净煤气总管压力检测 脉冲反吹氮气、阀门气源氮气、清堵
9、装置氮气、输灰介质氮气压力检测及调节 脉冲反吹氮气流量、阀门气源氮气、清堵装置氮气、输灰介质氮气流量检测 大灰仓出口气体压力检测 大灰仓进口压力检测 布袋除尘器进出口总管差压检测（利用PLC计算） 1#18#布袋除尘器进出口差压检测 1#18#布袋除尘器箱体出口净煤气管含尘量检测、报警 净煤气总管含尘量检测、报警,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干法除尘系统,4. 高炉煤气干法除尘系统主要控制项目,除尘器箱体控制 除尘器箱体“投入”、“退出”状态控制 除尘器箱体布袋的脉冲反吹清灰控制 分流格子板吹扫控制 清堵脉冲阀控制 仓泵气力输灰控制 仓泵“投入”、“退出”状态控制 除尘器卸灰、输灰控
10、制 大灰仓贮灰、卸灰控制 大灰仓脉冲反吹清灰 大灰仓贮灰、卸灰控制,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干法除尘系统,高炉煤气余压回收透平发电（TRT）装置,5. 高炉煤气余压回收透平发电（TRT）系统工艺流程,高炉煤气从主旁通阀前引出经过入口电动蝶阀、电动插板阀、流量计量、紧急切断阀、调速阀，进入透平主机并带动发电机做功，将煤气的压力、温度能转化为电能。高炉煤气则从透平排出,经过出口插板阀及出口电动蝶阀，并入主旁通阀后，再经洗净塔至高炉煤气主管。,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想TRT系统,5. 高炉煤气余压回收透平发电（TRT）系统主要技术参数,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思
11、想TRT系统,5.高炉煤气余压回收透平发电（TRT）系统主要设备,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想TRT系统,5. 高炉煤气余压回收透平发电（TRT）系统主要检测项目,主工艺系统 高炉顶压指示、记录、调节、超限报警 TRT入口煤气流量指示、记录、累积 TRT入口、出口煤气压力检测 TRT入口、出口煤气温度检测、报警、联锁 旁通快开阀阀位检测 主旁通阀阀位检测 调速阀阀位检测 透平及发电机系统 透平转速指示、调节、超限报警联锁 发电机功率指示、调节、超限报警联锁 透平轴位移轴振动指示、超限报警联锁 发电机振动指示、超限报警联锁 可调静叶开度指示 透平支承、推力轴承温度指示、报警、联锁 轴封
12、氮气煤气差压指示、调节、超限报警 发电机支承轴承温度指示、超限报警联锁。 发电机定子铁芯、线圈温度指示、报警联锁 发电机冷却风温度指示、超限报警,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想TRT系统,氮气及给排水系统 密封用氮气总管压力指示、超限报警联锁。 密封用氮气总管流量指示、累积、超限报警。 密封用氮气支管流量指示、调节、超限报警。 净环水总管压力指示、超限报警联锁 净环水总管温度指示、超限报警联锁润滑油系统 油冷却器后总管油温指示、超限报警联锁 油过滤器差压检测、超限报警 润滑油最远点压力指示、超限报警联锁 润滑油箱油位指示、超限报警联锁 润滑油箱油温度指示、超限报警联锁 液压油系统 液压
13、油出口总管压力指示、超限报警联锁。 液压油出口油过滤器差压检测、超限报警。 液压油箱油位指示，超限报警联锁。 液压油箱油温度指示、超限报警联锁。,5. 高炉煤气余压回收透平发电（TRT）系统主要控制项目,TRT系统的启动和停机 转速控制及保护系统 高炉炉顶压力或透平前压控制 功率控制 轴密封流量控制 排水系统水位控制 报警及安全联锁控制,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想TRT系统,高炉煤气净化及TRT工艺流程,6高炉煤气干、湿法除尘系统相互切换过程及控制概述,湿法除尘系统可完成高炉煤气净化与高炉顶压调节功能； 干法除尘系统可完成高炉煤气净化功能； TRT系统可完成高炉煤气余压发电与高炉顶
14、压调节功能。实际生产中只能有如下单个或两个系统组合长期稳定运行状态出现，即： 高炉煤气湿法除尘系统；RSW系统 高炉煤气湿法除尘系统 + TRT系统；RSW系统+TRT系统 高炉煤气干法除尘系统 + TRT系统。Bug Filter系统+TRT系统 实际生产中可能出现的三种切换过程： RSW系统+TRT系统 Bug Filter系统+TRT系统； Bug Filter系统+TRT系统 RSW系统+TRT系统； Bug Filter系统+TRT系统 RSW系统。,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干、湿法系统相互切换过程,RSW系统+TRT系统至Bug Filter系统+TRT系统的切换,1
15、) 打开Bug Filter系统出口封闭式电动插板阀(BOV)； 2) 打开Bug Filter系统入口均压管上封闭式电动插板阀(EGV)； 3) 打开Bug Filter系统入口均压管上电动蝶阀(EBV)； 4) 打开Bug Filter系统入口封闭式液动插板阀 (BIV)； 5) 打开Bug Filter系统出口电动蝶阀(DBV)； 6) 给Governor发送干法运行信号； 7) 关闭EBV； 8) 关闭EGV； 9) 打开炉顶均压管(干法)电动蝶阀 (DEV)； 10) 干法系统投入运行后，关闭RSW系统出口电动蝶阀 (WBV)； 11) 关闭炉顶均压管(湿法)电动蝶阀 (WEV)。
16、12) 停止内循环泵； 13) 开启洗净塔供水管上的电动阀门； 14) 停止1台煤气洗涤供水泵； 15) 停止1台冷却塔供水泵。 各阀门的开关过程中,要确认上一过程的阀门动作是否到位,否则给出报警信号并等待处理。,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干、湿法系统相互切换过程,Bug Filter系统+TRT系统至RSW系统+TRT系统的切换,1) 开启1台冷却塔供水泵； 2) 开启1台煤气洗涤供水泵； 3) 开启1台内循环泵； 4) 打开RSW系统出口电动蝶阀(WBV)； 5) 打开炉顶均压管(湿法)电动蝶阀(WEV)； 6) 给Governor发送湿法运行信号； 7) 关闭Bug Filt
17、er系统出口电动蝶阀(DBV)； 8) 关闭洗净塔供水管上的电动阀门； 9) 打开Bug Filter系统入口均压管上封闭式电动插板阀(EGV)； 10) 打开Bug Filter系统入口均压管上电动蝶阀(EBV)； 11) 关闭Bug Filter系统入口封闭式液动插板阀 (BIV)； 12) 关闭Bug Filter系统入口均压管上电动蝶阀(EBV)； 13) 关闭Bug Filter系统入口均压管上封闭式电动插板阀(EGV)； 14) 关闭Bug Filter系统出口封闭式电动插板阀(BOV)； 15) 关闭炉顶均压管(干法)电动蝶阀 (DEV)。 各阀门的开关过程中,要确认上一过程的阀
18、门动作是否到位,否则给出报警信号并等待处理。,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干、湿法系统相互切换过程,Bug Filter系统+TRT系统至RSW系统的切换TRT正常停机,Bug Filter系统不具有高炉炉顶压力调节功能。因此，当TRT停机(正常停机或紧急停机)时，需要从Bug Filter系统+TRT系统组合运行状态切换至RSW系统单独运行，炉顶压力转由RSW系统控制。TRT需正常停机时，先将Bug Filter系统+TRT系统切换至RSW系统+TRT系统，再切换到RSW系统单独运行状态。RSW系统接管高炉炉顶压力控制,最后TRT正常停机。,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干
19、、湿法系统相互切换过程,Bug Filter系统+TRT系统至RSW系统的切换 TRT紧急停机,当预设置TRT紧急停机条件出现时，控制系统发出指令使TRT系统紧急停机： 1) TRT入口紧急切断阀 (TSV) 关闭，此时由旁通阀组控制高炉炉顶压力。 2) 开启1台冷却塔供水泵； 3) 开启1台煤气洗涤供水泵； 4) 开启1台内循环泵； 5) 打开RSW系统出口电动蝶阀(WBV)； 6) 打开炉顶均压管(湿法)电动蝶阀(WEV)； 7) 给Governor发送湿法运行信号； 8) 关闭Bug Filter系统出口电动蝶阀(DBV)； 9) 关闭洗净塔供水管上的电动阀门； 10) 打开Bug Fi
20、lter系统入口均压管上封闭式电动插板阀(EGV)； 11) 打开Bug Filter系统入口均压管上电动蝶阀(EBV)； 12) 关闭Bug Filter系统入口封闭式液动插板阀 (BIV)； 13) 关闭Bug Filter系统入口均压管上电动蝶阀(EBV)； 14) 关闭Bug Filter系统入口均压管上封闭式电动插板阀(EGV)；15) 关闭Bug Filter系统出口封闭式电动插板阀(BOV)； 16) 关闭炉顶均压管(干法)电动蝶阀 (DEV)。17) 将顶压调节从旁通阀组过渡到RSW系统。 各阀门的开关过程中,要确认上一过程的阀门动作是否到位,否则给出报警信号并等待处理。,武钢
21、8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干、湿法系统相互切换过程,7、结 语,据统计，我国现有高炉约1300多座，大于1000m3以上容积的高炉约150座；在建的大于1000 m3以上容积的高炉有近20座。随着各企业技术改造步伐加快，1000 m3以下的高炉将逐步淘汰，其余现有高炉到一代炉龄后，也将要求技术改造升级。 希望通过以上武钢8#号高炉煤气系统工艺流程及控制思想的介绍，能为其它高炉工程新建、大修、利旧改造（如新建干法除尘系统、湿法系统改造保留、TRT改造为干、湿两用）等招投标项目提供借鉴,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干、湿法系统相互切换过程,8、提请探讨的几个问题,1. 高炉煤气洗
22、净塔(必要性；设置方式；循环水水源等；是否脱水)经过干法除尘系统的高炉煤气，往往含有腐蚀性较强的氯离子，对后续煤气设施及管道腐蚀严重。为此，在TRT出口净煤气管道上设置高炉煤气洗净塔，清除煤气中的氯离子，并就地设置循环水泵及循环水池。 2. 炉顶温度出现异常的应对措施由于高炉是连续生产，当炉顶煤气温度出现异常时，如何保证布袋除尘器正常运行，是采用全干法布袋除尘系统的关键。布袋正常工作温度范围为100260。下面仅对煤气温度过低和过高时如何应对，分述如下： 1）温度过低 (北方部分中小高炉生产时，低温时有发生，要求采用加温措施)温度过低一般出现在高炉开炉初期。开炉初期，在高炉炉况未转入正常前，不
23、可能与煤气净化系统连通，炉顶煤气一般均采用炉顶放散阀放散，且随着高炉操作水平的不断提高，开炉后所需达产时间很短，故未必要为防止煤气温度过低而设置荒煤气放散系统。相反，为保证高炉顺利开炉和炉况正常，开炉料燃料配比均较高，往往出现炉顶煤气温度过高，故关键还是解决炉顶煤气温度过高的问题。 2）温度过高为防止炉顶煤气温度过高，保证布袋除尘器正常运行，可以采取如下措施： a 高炉炉顶喷雾洒水+炉顶放散；（荒煤气管道喷水？） b 设置煤气散热器或冷却器(可降温，也可加热) c布袋除尘器的能力适当增大，布袋箱体分组切换。 d 荒煤气燃烧放散塔 e 湿法备用切换 f 蓄热缓冲器 3.全干式TRT透平主机叶片积灰及磨损情况观察。近日，新日铁公司就武钢防城港项目高炉煤气采用干法布袋除尘系统提出异议，根据新日铁公司实际运行经验，干式TRT透平长期运行，透平主机积灰难以清理（可能是积灰致密坚硬，或积灰清理频繁TRT经常停车清理），要求增加湿法除尘系统。（干、湿法交错运行可能对清除积灰有好处）（积灰严重可造成流通面积减少透平发电效率下降，破坏轴系平衡，震动加剧停车）,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干、湿法系统相互切换过程,欢迎提出宝贵意见！谢谢大家！,武钢8号高炉煤气系统工艺流程及控制思想干、湿法系统相互切换过程,
