钢铁企业高炉煤气脱水设备改进及实践

钢铁企业高炉煤气脱水设备改进及实践

邬阳,王继源,张强

陕钢集团汉中钢铁有限责任公司724200

摘要：高炉煤气广泛用于钢包、中包和轧钢加热炉的焙烧和加热。在高炉煤气的主管路中，由于其内部存在着大量的湿气和尘埃，因此往往会造成设备的故障，导致加热效率下降，因此需要对煤气进行脱水除尘。在这种情况下，传统的脱水机或自行设计的脱水机都是安装在煤气管的较低处，气体中的水蒸气会随着气体的流动而下沉到管子的底部，然后将水蒸气排入下层的排水管内。

关键词：钢铁企业；高炉煤气；脱水设备；改进措施

引言

目前，我国的气体脱湿法技术已经发展到了相当高的水平，作为一家生产单位，对煤气中的水进行分析，对管道设备腐蚀，对竖炉炉窑的运行状况，对燃气的热值和燃烧效率的影响进行了研究，并对不同的工艺和设备进行了技术对比，选择了最优的折板工艺和设备，使煤气中的机械水尽量排出，提高了燃烧效率，有效地减少了球团制品的生产成本，在目前的生产经营形势下，对氧化球团的安全生产、清洁生产、节能降耗，提高市场竞争力，具有重要的实际意义。在钢铁企业的工业炉窑及热工设备中，由于气体中的湿气、尘埃未彻底清除，导致了燃气利用效率下降，热工设备出现了不同程度的损伤。通过比较和完善各种除水设备，使煤气中的含水量得以排除，达到了理想的效果。

1煤气滞水的客观性

目前冷煤气制取过程中，用来冷却和清洗的介质（气体）与冷媒（水）进行直接的接触，从而使其具有一定的客观性。发生炉气体含水量主要包括两个方面：第一个是饱和水，它与气体的温度相关，随着煤气温度的升高，饱和水的含水量也随之增加；另外一种是机械式的水，它是一种微小的液体，而不是蒸汽，在清洗塔的顶部和捕滴器中，只有这一部分可以除去。压力机上的气体湿度为饱和状态，气体的温度始终高于大气。冷却清洗的作用决定了送出气体的温度（标准规定为<35℃），气体与空气的温差越大，气体在运输过程中很有可能到达露点，而饱和气体则会进入过饱和状态，从而使气体中的水分沉淀下来。气体温度与空气温度的差异愈大，气体的传输距离愈长，则气体的冷却沉淀量愈多。

2煤气脱水现状

2.1利用水封装置进行脱水

目前市面上常用的干燥机的出水量都很低，运行缓慢，而且在排水时会受到室外温度的影响，尤其是在北方冬天，这样的小量水分很容易凝结结冰，如果保温效果不佳，整个排水管都会结冰；另一种情况是，气体与湿气混合后，会形成一个灰浆，使整个燃气管线都被粘在一起。这两种情况都会造成维护费用的增加，而且无法达到排水的目的。

排水管排出的只是气体中的水，气体中的其他物理水和机械水并没有完全分离，它们会随着气体的流动而不断地从空气中流出，最后进入到炼钢厂的加热器中，会对蓄热器的蓄热效果产生一定的影响，从而破坏蓄热器的耐火材料，从而导致燃烧系统的失效；钢包加热炉进入钢包，会对炉膛内的气体燃烧产生影响，导致炉膛温度不能满足使用要求；当煤气进入其他窑炉时，煤气含水量的大小将直接影响烘烤温度和煤气用量，进而提高煤气的生产成本。

2.2利用管道阻力进行脱水

有些企业采用了管道的多重阻力，采用“H”型、“V”型、“U”型、锥型式重力式除污机，其应用效果各异，但基本上都能达到脱水的目的。

3煤气脱水器的改进及应用

3.1工作原理及流程

高炉煤气是一种由物理水和机械水组成的气态和液体，它与气体混合，并随着气体的运转而运转，气体中的气态水在流动时会逐渐转化为液体，最终输送给燃气使用者。该装置将含水份和尘份的鼓风炉气体从煤气管道流入到煤气中的转运箱。在煤气中转槽中，当气体中的机械水遇上较低的挡板时，由于惯性作用而向上，使之与气体分离。当气体逐步经过中转箱下部的隔板与上部隔板间的通路时，气体中的机械水、粉尘会被堵塞并分离出来，最终气体经高炉煤气管出口流入外网。

在煤气流经中转箱时，气体因膨胀而降低了气体的压力，使其温度降低，从而使气体中的物理湿气沉淀沉淀到气体中。

3.2主要特点

（1）本装置具有结构简单、制作方便、操作方便等特点。

（2）本装置主要采用 PV= NRT中压力、体积、温度三个方面的关系，即当容器体积增大、压力降低时，气体温度降低，气体中的机械水发生了从蒸汽变成液体的现象。

（3）本装置可根据客户的主气管直径，自行设计中转箱的尺寸，具有更大的灵活性，并可灵活地调整内壁的大小及间隔。

（4）由于煤气干燥机的直径比煤气管大，因此排出气体的速度更快，因此不需要保温，只需将其放置在用户的车间外，因为室外温度的变化，气体中的水分会迅速下沉到箱体底部，通过排水阀（需要进行保温处理）排放至相应的积水坑中。

3.3排水效果

采用这种新型的气体脱水装置，在人工排水过程中，将大量的湿气和灰尘从罐体中排出。现场用户燃气终端（输气管线末端）无水现象，对用户的应用效果良好，燃气燃烧温度上升100多度，节约燃气5%左右。通过现场实践，发现蓄热式加热器已基本杜绝了蓄热体的阻塞现象，其使用寿命从原来的半年增加到12~15个月，比改造前提高2~3倍，大大节省了时间和费用，同时热效率也较改造前提高2~3倍左右，煤气使用成本下降5%~8%，脱水效率较常规小型脱水器提高80%~90%。

3.4推广及应用

新型的大型垂直脱水器，是在燃气管道铺设完毕后进行改造的，用户还可以根据管道的布置和要求，确定安装脱水器的位置、管道与脱水器的布置空间等，进行设计和改装。在燃气管线上增加多个干燥机，既可以考虑气体的压力，也可以采用横向、三角形、方形等方式。

在设计、安装和维护时，用户在设计时要考虑到气体中的含水量，可以按照管道的布置，选择合适的位置，进行干燥机的安装。

3.5后续维护措施

（1）每日检查排水阀的开度（双阀控制）是否有气体泄露；

（2）在排水管排出过程中要注意后期的气体泄露，并做好相应的保护；

（3）冬季可增加蒸汽伴热、电热伴热，并做好排水阀的防冻；

（4）在维修过程中，应开启检修口，按规定进行N2吹气，合格后，开启排水管的检修人孔，检查内壁有无焊接或变形，如有开焊则需补焊；

（5）彻底清除脱水机内的淤渣；

（6）在定期的检修保养中，应根据季节和湿度的变化，确定合理、规范的排水次数；

（7）每日作好排水记录及保养记录。

结语

综上所述，炼钢厂利用高炉煤气的效率越来越高，所以要尽量减少含水量，因为空气中的湿气中含有大量的腐蚀性气体，随着含水量的增加，这些腐蚀性物质会越来越多，从而对下游的用户造成更大的伤害。从安全、经济的角度出发，对天然气的含水量进行脱除，不仅能保证燃气管线的长期使用，而且还能保障下游用户的使用安全。

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