CN220338250U - 快速可靠切断煤气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种快速可靠切断煤气装置，属于钢铁行业能源利用领域。本实用新型在煤气总管设置大型快速切断装置，在各火嘴部位设置串联气动双快切阀，所述大型快速切断装置包括蝶阀与盲板阀，实现紧急故障情况下总管和支管火嘴的双重快速切断。本实用新型通过在高焦炉煤气系统总管设置蝶阀与盲板阀的大型快速切断装置和各火嘴部位设置串联气动双快切切断煤气的方式，实现紧急故障情况下总管和支管火嘴的双重快速切断，实现检修环节的有效可靠切断，确保煤气系统任何情况下都能够完全可靠切断。

Description

快速可靠切断煤气装置

技术领域

本实用新型涉及一种快速可靠切断煤气装置，属于钢铁行业能源利用领域。

背景技术

目前，国内很多钢铁企业选用回收高、焦、转炉煤气技术，如采用燃气蒸汽循环发电、煤气锅炉燃烧回收技术，但现有的煤气锅炉发电机组热效率低，仅为23～30%，经济性差；煤气管线切断方式大部分采用单一快速切断阀门，在事故情况下，一旦快速切断阀卡涩、拒动，将导致不能快速切断阀门，煤气不能及时切断，进而发生着火、爆炸、中毒等重大安全生产事故。

基于上述原因，急需一种快速可靠的切断煤气装置，确保故障情况下，煤气系统能够快速被切断，避免重大恶性事故的发生。

实用新型内容

本实用新型提供一种快速可靠切断煤气装置，采用安全、可靠的煤气回收利用方法，将钢铁工业高炉生产过程中产生的高、焦、转炉煤气集中处理回收利用，转化为钢铁企业可以使用的能源，同时在故障情况下，能够快速准确地切断煤气源，不发生煤气泄漏，避免发生煤气系统引发的着火、爆炸、中毒事件，保证人身与设备的安全。

为了在充分高效地回收利用煤气、避免事故发生的情况下，能够及时可靠切断煤气，本实用新型技术人员经过分析研究，在煤气系统需要切断时，选用安全可靠方式，使煤气系统能够快速被切断，避免重大恶性事故的发生。

本实用新型采用的技术方案是：

一种快速可靠切断煤气装置，采用总管大型快速切断阀门、支管双气动快切阀门多重煤气切断工艺技术。本实用新型针对钢铁企业生产冶炼过程中产生的高、焦、转炉煤气，结合煤气流量与热值，采用相应的组合工艺；具体地，在高焦炉煤气系统总管设置大型快速切断装置，在各火嘴部位设置串联气动双快切阀切断煤气，所述大型快速切断装置包括蝶阀与盲板阀，实现紧急故障情况下总管和支管火嘴的双重快速切断。

煤气总管分两路，一路为高炉煤气与转炉煤气混合管道，管径为2400mm；另一路为焦炉煤气管道，管径为800mm；高炉、转炉煤气管道、焦炉煤气管道上依次配置电动蝶阀、封闭式电动盲板阀，这些阀门在锅炉正常运行中，全部大开状态，保证煤气可以畅通无阻送入锅炉，为锅炉提供充足的燃料。但这些阀门在故障状态下，能够正确动作，全部关闭，保证煤气完全阻断，隔断煤气源。

所有煤气管道均为架空布置，煤气管道上除大型蝶阀、封闭式电动盲板阀等外，按照国家的规程规范设置流量测量装置、人孔、吹扫管及放散管等必要的管件、安全附件。在各煤气管道最低处还设有自动排水装置。

煤气总管道上除电动蝶阀、封闭式电动盲板阀外，还设置了快切阀门，根据管径大小与驱动力大小因素，在高转炉煤气管道选用液动快关阀，通过液动执行机构来驱动阀门动作；在焦炉煤气管道选用气动快关阀，通过压缩空气来驱动阀门动作，正常运行中，快关阀全部大开状态，煤气可以通过大开的快关阀送入锅炉，作为燃料。事故情况下，高、转混合煤气的液动快切阀、焦炉煤气总管的气动快切阀自动快速关闭，切断煤气源，阻断煤气进入锅炉。事故情况下，快关阀最先动作，隔断煤气进入锅炉。

焦炉煤气火嘴单独设置，高炉、转炉煤气在管网混合后进入火嘴；每个支管加设电动蝶阀作为隔断装置，每只火嘴依次设置电动调节阀、串联气动快切阀。这种配置实现紧急故障情况下总管和火嘴的双重快速切断，确保煤气系统任何情况下能够完全可靠切断，避免煤气切断不彻底造成煤气放散、人员中毒的事故。

进一步地，在进入锅炉炉膛的煤气管线上依次布置防爆电动调节蝶阀、串联的两个气动快关蝶阀。在事故情况下，各火嘴门煤气源快速切断，阻断进入锅炉炉膛的煤气源，防止事故继续扩大，从本质上提高系统的安全性。

本实用新型针对事故情况下快切阀不能迅速切断煤气的情形，开发研究除煤气总管设备快切阀外，在煤气进入锅炉燃烧室内各火嘴门处设置两道快切阀，紧急情况下可以切断单个火嘴，从而切断总管煤气，同时关键时候起到总管和各火嘴的冗余切断，实现多重可靠切断。对于单个火嘴也采用两个串联快切阀，紧急情况下可以实现单个火嘴的双快切，解决了单个快切不严或者故障拒动的的问题。这种煤气系统“总管快切+燃烧器火嘴双快切+煤气盲板阀”的多重煤气切断技术方式，可以实现煤气故障情况下，煤气系统的快速可靠切断，保证运行岗位及检修环节的安全。

本实用新型提供的快速可靠切断煤气装置，带来的有益效果：

1、通过在高焦炉煤气系统总管设置蝶阀与盲板阀的大型快速切断装置和各火嘴部位设置串联气动双快切切断煤气的方式，实现紧急故障情况下总管和支管火嘴的双重快速切断，实现检修环节的有效可靠切断，确保煤气系统任何情况下都能够完全可靠切断；

2、采用煤气切断技术，保证煤气在故障情况下，快速动作，不发生煤气恶性事故，影响机组正常再运行，实现高效不间断煤气回收，将钢铁企业中各种煤气深度高效综合处理，循环热效率提升13%，解决困扰多年的环保难题，环保排放数据优于超低排放指标，氮氧化物可控制小于20 mg/Nm³以下，二氧化硫可控制小于20 mg/Nm³以下，颗粒物排放可控制4mg/Nm³以下；

3、该工艺技术试用后，没有发生任何煤气泄漏事件，实现了生产安全双赢。

附图说明

图1为高炉、转炉混合煤气管道控制图；

图2为焦炉煤气管道布置图；

图3为高炉、转炉混合煤气管道布置图；

图4为焦炉煤气管道布置图；

图5为点火枪各火嘴门阀门布置图。

图中：1为高炉、转炉煤气管道，2为液动快关阀，3为焦炉煤气管道，4为气动快关阀，5为电动蝶阀，6为封闭式电动盲板阀，7为电动调节阀，8为气动快切阀，9为炉膛，10为流量计。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例

如图1~5所示，一种快速可靠切断煤气装置，采用总管大型快速切断阀门、支管双气动快切阀门多重煤气切断工艺技术。本实用新型针对钢铁企业生产冶炼过程中产生的高、焦、转炉煤气，结合煤气流量与热值，采用相应的组合工艺；具体地，在高、焦炉煤气系统总管设置大型快速切断装置，在各火嘴部位设置串联气动双快切阀切断煤气，所述大型快速切断装置包括蝶阀与盲板阀，实现紧急故障情况下总管和支管火嘴的双重快速切断。

煤气总管分两路，一路为高炉煤气与转炉煤气混合管道，管径为2400mm；另一路为焦炉煤气管道，管径为800mm；高炉、转炉煤气管道1、焦炉煤气管道3上依次配置电动蝶阀5、封闭式电动盲板阀6，这些阀门在锅炉正常运行中，全部大开状态，保证煤气可以畅通无阻送入锅炉，为锅炉提供充足的燃料。但这些阀门在故障状态下，能够正确动作，全部关闭，保证煤气完全阻断，隔断煤气源。煤气总管道上除电动蝶阀、封闭式电动盲板阀外，还设置了快切阀门，根据管径大小与驱动力大小因素，在高、转炉煤气管道选用液动快关阀2，通过液动执行机构来驱动阀门动作；在焦炉煤气管道选用气动快关阀4，通过压缩空气来驱动阀门动作，正常运行中，快关阀全部大开状态，煤气可以通过大开的快关阀送入锅炉，作为燃料。事故情况下，高、转混合煤气的液动快切阀、焦炉煤气总管的气动快切阀自动快速关闭，切断煤气源，阻断煤气进入锅炉。事故情况下，快关阀最先动作，隔断煤气进入锅炉。

焦炉煤气火嘴单独设置，高炉、转炉煤气在管网混合后进入火嘴；每个支管加设电动蝶阀作为隔断装置，每只火嘴依次设置电动调节阀7、串联气动快切阀8。

下面以实际生产过程为例，具体说明本实用新型的技术方案：

1、煤气来源

太钢生产过程产生的高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气，除冶炼工艺生产自用外，剩余的富余煤气。煤气供给温度：夏季 30℃，冬季 15℃；煤气管网供给压力：8～10kPa；煤气含尘量：≤10mg/Nm³。

2、煤气成分和热值

3、工艺技术方案

3.1工艺介绍

根据煤气成分和热值，结合国家标准、相关技术要求，通过研究与调研，采用“超高温亚临界中间一次再热煤气锅炉，配套超高温亚临界抽凝直接空冷汽轮机发电机组及煤气锅炉脱硝脱硝环保”工艺技术，首次采用“总管快切+燃烧器火嘴双快切+煤气盲板阀”的多重煤气切断新型技术，最终实现高、焦、转炉煤气高效环保回收利用，煤气系统故障情况下的可靠切断。

3.2技术特点

（1）本质化安全系数显著提升，高危风险的煤气系统得到可靠安全控制。

（2）全套系统自动化程度高，运行效率较传统煤气锅炉高出13%。

（3）首次在煤气系统采用“煤气盲板阀+总管快切+燃烧器火嘴双快切”的多重煤气切断新型工艺技术，解决了一直困扰钢铁行业的高危煤气系统煤气事故频发问题，实现故障情况下，煤气快速及时切断，避免发生煤气火灾、中毒等恶性事故。

3.3主要工艺流程介绍

煤气切断技术工艺流程如图1和2所示；高炉、转炉混合煤气管道上依次设有蝶阀、盲板阀、快切阀、火嘴快切阀；焦炉煤气管道上依次设有蝶阀、盲板阀、快切阀、火嘴快切阀；

根据煤气切断工艺技术，可以将工艺分为以下几个部分：

煤气总管蝶阀+盲板阀切断工艺技术；

总管煤气快速切断工艺技术；

点火枪各火嘴门煤气快速切断工艺技术；

3.3.1 煤气总管蝶阀+盲板阀切断工艺技术

煤气总管分两路，一路高炉煤气与转炉煤气混合管道，引自厂区东侧高、转混合煤气管道，管径DN2400mm；另一路为焦炉煤气管道，引自现有焦炉煤气管网，管径DN800mm。这两路煤气管线负责提供高效锅炉燃料。

高、转煤气管道、焦炉煤气管道上依次配置电动蝶阀、封闭式电动盲板阀，这些阀门在锅炉正常运行中，全部大开状态，保证煤气可以畅通无阻送入锅炉，为锅炉提供充足的燃料。

但在故障状态下，必须能够正确动作，全部关闭，保证煤气完全阻断，隔断煤气源。

所有煤气管道均为架空布置，煤气管道上除大型蝶阀、封闭式电动盲板阀等外，按照国家的规程规范设置流量测量装置、人孔、吹扫管及放散管等必要的管件、安全附件。在各煤气管道最低处还设有自动排水装置。

另外，高炉煤气总管上设置煤气加热器，通过锅炉出口的烟气来预热高炉煤气，降低锅炉排烟温度，提高经济性。

3.3.2总管煤气快速切断工艺技术

煤气总管道上除电动蝶阀5、封闭式电动盲板阀6外，还设置了快切阀门，根据管径大小与驱动力大小因素，在高炉、转炉煤气管道1选用液动快关阀2，通过液动执行机构来驱动阀门动作；在焦炉煤气管道3选用气动快关阀4，通过压缩空气来驱动阀门动作，正常运行中，快关阀全部大开状态，煤气可以通过大开的快关阀送入锅炉，作为燃料。事故情况下，高、转混合煤气的液动快切阀、焦炉煤气总管的气动快切阀自动快速关闭，切断煤气源，阻断煤气进入锅炉。事故情况下，快关阀最先动作，隔断煤气进入锅炉。如图3和图4所示。

3.3.3点火枪各火嘴门煤气快速切断工艺技术

为确保煤气在故障情况下，快速切断，本次设计阶段充分考虑煤气隔断方案，多方讨论，最终确定每个支管加设电动蝶阀作为隔断装置，每只火嘴依次设置电动调节阀7、串联的两个气动快切阀8。焦炉煤气火嘴单独设置，高炉、转炉煤气在管网混合后进入火嘴。这种配置实现紧急故障情况下总管和火嘴的双重快速切断，确保煤气系统任何情况下能够完全可靠切断，避免煤气切断不彻底造成煤气放散、人员中毒的事故。

这种除常规在煤气总管的高、转炉煤气入口管线、焦炉煤气总管入口管线上布置电动蝶阀、封闭式电动插板阀、液动（气动）快关阀；本次最大的亮点是创新开发在进入锅炉炉膛的煤气管线上依次布置防爆电动调节蝶阀、串联的两个气动快关蝶阀。在事故情况下，各火嘴门煤气源快速切断，阻断进入锅炉炉膛的煤气源，防止事故继续扩大，从本质上提高系统的安全性。

3.4项目涉及的阻断煤气技术介绍

3.4.1 煤气火嘴串联气动快切阀阻断煤气技术

由于煤气腐蚀易造成阀门不严，阀门卡涩，采用煤气支管火嘴系统快切冗余可靠切断技实现紧急故障情况下可以快速切断煤气，阻断进入锅炉，而且实现检修环节的有效可靠切断，确保煤气系统在任何情况下能够完全可靠切断，实现设备本质化安全，使运行和检修环节安全有保障。解决了单个快切不严或者故障拒动的问题。

采用煤气火嘴双快切煤气冗余可靠阻断技术，具有以下优点：

煤气在故障情况下，能够快速阻断，安全系数高；

设备本质化安全提升，降低了高危作业人员中毒的风险。

3.4.2“煤气盲板阀+总管快切+燃烧器火嘴双快切”多重煤气切断新型工艺技术

通过总管配置盲板阀与快关阀门，在事故情况下快关阀门快速阻断煤气，同时联锁火嘴双气动快切阀阻断煤气方式，安全可靠地隔断总管煤气系统，保证煤气完成阻断。解决了一直困扰钢铁行业的高危煤气系统煤气事故频发问题，实现故障情况下，煤气快速及时切断，避免发生煤气火灾、中毒等恶性事故。

采用多重煤气切断技术，具有以下优点：

(1) 总管煤气切断通道故障情况下，靠支管煤气切断技术，安全隔断煤气进入锅炉。

(2) 从技术层面多重提高煤气系统本质化安全，避免高危煤气的恶性事故发生。

3.5主要工艺设施技术参数及规格

3.5.1锅炉燃料工况

3.5.2燃料消耗值

3.5.2燃烧器设计参数(BMCR工况)

太钢投资实施的煤气锅炉高效改造项目，采用该多重式快速切断煤气工艺技术，将钢铁企业生产中产生的高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气进行综合处理，充分回收钢铁生产中的余热能源，自投产以来，煤气切断系统在故障情况下能够快速准确动作，从未发生过煤气切断不及时、煤气泄漏事件，高危煤气系统安全性显著提升，杜绝了煤气恶性事故发生，使生产稳步运行。

Claims (6)

1.一种快速可靠切断煤气装置，其特征在于：在煤气总管设置大型快速切断装置，在各火嘴部位设置串联气动双快切阀，所述大型快速切断装置包括蝶阀与盲板阀，实现紧急故障情况下总管和支管火嘴的双重快速切断。

2.根据权利要求1所述的快速可靠切断煤气装置，其特征在于：煤气总管分两路，一路为高炉煤气与转炉煤气混合管道，管径为2400mm；另一路为焦炉煤气管道，管径为800mm；高炉、转炉煤气管道、焦炉煤气管道上依次配置电动蝶阀、封闭式电动盲板阀，这些阀门在故障状态下，能够正确动作，全部关闭，保证煤气完全阻断，隔断煤气源。

3.根据权利要求2所述的快速可靠切断煤气装置，其特征在于：煤气管道均为架空布置，煤气管道上除电动蝶阀、封闭式电动盲板阀外，还设置有流量测量装置、人孔、吹扫管、放散管及安全附件；在各煤气管道最低处还设有自动排水装置。

4.根据权利要求2所述的快速可靠切断煤气装置，其特征在于：煤气总管道上除电动蝶阀、封闭式电动盲板阀外，还设置了快切阀门，根据管径大小与驱动力大小因素，在高转炉煤气管道选用液动快关阀，通过液动执行机构来驱动阀门动作；在焦炉煤气管道选用气动快关阀，通过压缩空气来驱动阀门动作，事故情况下，高炉、转炉混合煤气的液动快切阀、焦炉煤气管道的气动快切阀自动快速关闭。

5.根据权利要求1所述的快速可靠切断煤气装置，其特征在于：焦炉煤气火嘴单独设置，高炉、转炉煤气在管网混合后进入火嘴；每个支管加设电动蝶阀作为隔断装置，每只火嘴依次设置电动调节阀、串联气动快切阀。

6.根据权利要求1所述的快速可靠切断煤气装置，其特征在于：在进入锅炉炉膛的煤气管道上依次布置防爆电动调节蝶阀、串联设置两个气动快关蝶阀；在事故情况下，各火嘴门煤气源快速切断，阻断进入锅炉炉膛的煤气源。