 |
|
1. Введение.
|
|
Как поставщик комплексных решений для сталелитейной промышленности MEPC Group стремится предоставлять Клиентам оптимальные проекты, позволяющие наиболее эффективно использовать все энергоносители: внешние – от сторонних поставщиков, и внутренние - получаемые в результате технологических процессов как побочные продукты.
Для накопления энергоносителей в виде горючих газов, производимых в процессе выплавки чугуна и стали, и для дальнейшего снабжения этими газами потребителей внутри сталелитейного предприятия компания MEPC Group предлагает использовать различные типы газгольдеров: газгольдер типа Виггинс, газгольдер типа МАН (Maschinenfabrik Augsburg Nürnberg) поршневой, газгольдер типа POC.
MEPC обладает собственным проектным институтом, который выполнит индивидуальные проекты газгольдеров по требованиям Заказчиков. Опытные эксперты и инженеры осуществят авторский надзор за строительством, выполнят пуско-наладку оборудования и обучение персонала.
Сотрудничая с другим научно-исследовательскими институтами, MEPC постоянно разрабатывает и внедряет новые технологии хранения и переработки газов металлургических производств. В настоящий момент Заказчикам предлагается новый продукт: односегментный газгольдер Виггинса, который повышает стабильность работы и более подходит для сред другой плотности, например, CO- газ.
Компания MEPC осуществила более 50 проектов различных газгольдеров.
|
|
| Существующие современные металлургические процессы сопровождаются производством большого количества газов, например, в течение трех стадий технологии производства стали генерируются различные типы газов: коксовый газ, доменный газ, конвертерный газ и печной газ. |
|
|
|
|
Тип газов
Агрегаты - источники
Сырье
Готовая продукция
Содержание водорода, %
Содержание метана, %
Содержание монооксида углерода, %
Минимальное значение теплотворной способности,кВт-ч/нм3
|
Коксовый газ
Коксовая батарея
Коксующийся уголь
Кокс
50-70
25-30
--
примерно 5
|
Доменный газ
Домна
Кокс и железнорудное сырье
Чугун
5
--
20
примерно 0,9
|
Конвертерный газ
Кислородный конвертер
Чугун
Сталь
--
--
60+
примерно 3
|
|
|
Коксовый газ.
Коксовый газ является побочным продуктом промышленного производства кокса из угля, созданного высокотемпературной пиролитической перегонкой коксующегося угля. Газ в основном состоит из водорода (50-60%), метана (15-50%), небольшого процента окиси углерода, углерода и азота. С теплотворной способностью 5 кВт-ч /нм3 коксовый газ является ценным топливом для эффективной выработки электроэнергии.
|
|
Доменный газ.
Доменный газ является побочным продуктом работы доменной печи, в которой железная руда восстанавливается с помощью кокса до чугуна. Доменный газ имеет очень низкую теплотворную способность - около 0,9 кВт · ч / Нм3, что само по себе недостаточно для использования в качестве топлива. Однако там, где существует возможность смешать этот газ с другими горючими отходящими газами, может оказаться целесообразным работать со смешанным газом.
|
|
Конвертерный газ.
Конвертерный газ генерируется в процессе производства стали. Основной технологией производства стали является превращение чугуна в сталь благодаря окислению кислородом содержащихся в чугуне примесей (кремния, марганца, углерода и др.) и последующему удалению их из расплава. В процессе продувки снижается доля углерода и обеспечивается достаточное количество тепла для расплавления и поддержания жидкого состояния стали. 60% мирового производства сырой стали осуществляется кислородно-конвертерным способом. Газ состоит из около 65% окиси углерода, 15% двуокиси углерода, 15% азота и небольшого количества водорода и метана.
|
|
Для сбора, хранения и переработки индустриальных газов, образующихся в металлургических процессах применяются специальные газовые контейнеры - газгольдеры.
В газгольдерах газы хранятся под давлением близком атмосферному при температуре окружающей среды. Газгольдеры широко используются на сталелитейных заводах для хранения доменного газа, коксового газа, конвертерного газа и т. д. С помощью газгольдера, подключенного к газопроводу, можно обеспечить стабильное давление в газопроводе при авариях. Газгольдер позволяет сохранить систему стабильной и сбалансированной в случае выхода из строя установки подачи газа потребителям.
Размер газгольдера в металлургии зависит от производственных мощностей и от технологии последующего использования газа.
Газгольдеры для сбора и управления доменным газом строятся объемом от 80000 до 500000 м3. Для примерной оценки размера газгольдера доменного газа следует руководствоваться количеством газа, производимого в м3 за 1 час.
|
|
2. Основные характеристики газгольдеров
|
|
Размер газгольдеров для сбора и хранения коксового газа следует выбирать от 80000 до 300000 м3. Объем газгольдера коксового газа равен десятикратному значению почасовой выработки коксового газа.
Размеры газгольдеров для сбора и хранения конверторного газа следует выбирать от 50000 до 100000 м3 в зависимости от размера кислородных конверторов. Задача этих газгольдеров - хранить газ, образующийся при циклической работе кислородного конвертора.
В зависимости от рабочего давления газа газгольдеры классифицируются:
• газгольдер низкого давления (р = 2 до 3 кПа)
• газгольдер высокого давления (р = 300 до 2500 кПа)
|
|
Газгольдер Виггинса.
|
• Типичный контейнер газа сухого уплотнения без какой-либо жидкой среды
• Уплотнение резиновой мембраной
• Большой объем подачи и отбора газа за определенное время
• Подходит для хранения конвертерного газа с высоким содержанием пыли
• Объем хранимого газа : от 3000 м3 до 80000 м3
|
|
|
Конструкция газгольдера Wiggins.
Газгольдеры Wiggins оснащены емкостью для хранения газа, подвижным поршнем, который поднимается и опускается внутри емкости, гасителем колебаний, который поднимается и опускается внутри емкости вместе с подвижным поршнем, и цилиндрическими наружным и внутренним уплотняющими элементами, которые соответственно соединяют емкость для хранения газа с гасителем колебаний, а гаситель колебаний с подвижным поршнем. Уплотняющие элементы выполнены из специальных видов каучука, обеспечивающих газоплотность и эластичность во время работы при низких температурах.
Цилиндрический уплотняющий элемент, установленный между емкостью и гасителем колебаний, одним концом, закреплен на внутренней периферической поверхности емкости, а другим концом - закреплен на внешней кромке гасителя колебаний. Таким образом, области рядом с одним концом (расположенным у емкости) и другим концом (расположенным у гасителя колебаний) уплотняющего элемента постоянно находятся в изогнутом состоянии, при этом это изогнутое состояние изменяется вместе с вертикальным движением подвижного поршня и гасителя колебаний.
|
|
Газгольдер MAN.
|
• Контейнер для хранения сухого газа с масляной системой уплотнения
• Конструкция в виде многоугольника
• Хорошая газонепроницаемость, стабильное давление
• Расход металлоконструкций невелик, относительно небольшая стоимость
• Подходит для хранения коксового газа и доменного газа
• Объем хранимого газа : от 20000 м3 до 300000 м3
|
|
|
Конструкция уплотнения, применяемого в газгольдере MAN.
В газгольдерах MAN уплотнение поршня осуществляется с помощью плоского уплотнительного рельса, с помощью вставленной пропитанной сетчатой вставки с каналом, в котором находится уплотнительное масло. Рельс прижимается к стенке газгольдера системой и затем связывается.
1 - корпус газгольдера 2 - рельс, 3 - экран, 4 - рычаг, 5 – канал для отбора уплотнительного масла.
Уплотнительное масло, которое медленно протекает между рельсом и стенкой, течет в сборный канал на дне газгольдера и самотеком сливается в цистерну, расположенную на внешней периферии газгольдера. В цистерне масло отделяется от воды и откачивается обратно в верхнюю внутреннюю периферию газгольдера.
Работа газгольдера MAN требует постоянной работы масляного насоса, подающего масло из накопительной цистерны в верхнюю часть газгольдера. В зимний период необходимо дополнительно подогревать масло посредством горячей воды или пара.
|
 |
Конструкция уплотнения, применяемого в газгольдере KLÖNNE
В газгольдерах KLÖNNE герметизация пространства поршень-стенка выполняется с помощью резинового уплотнителя, который состоит из резиновых колец (1), закрепленных попарно. Между парами установлены кольцевые вставки, которые имеют меньший наружный диаметр, что исключает взаимодействие кольцевых вставок с внутренней поверхностью корпуса газгольдера. Резиновые кольца прижимаются к корпусу стенки с помощью противовеса (5). Уплотнитель соединяется с краем поршня гибкой кольцевой резиновой лентой (2). Резиновые кольца, поджатые упругой вставкой (4), благодаря своей эластичности точно заполняют неровности на внутренней поверхности корпуса газгольдера. Пространство между парами резиновых колец и кольцевыми вставками заполнено густой смазкой. Назначение густой смазки - уменьшение трения между кольцевым уплотнением и корпусом газгольдера. Густая смазка не выполняет функцию уплотнения.
Большим преимуществом такого устройства является его легкая настройка и надежность в различных условиях эксплуатации.
При эксплуатации газгольдер KLÖNNE практически не требует никакого обслуживания, кроме как пополнение смазки - регулярно каждые три месяца. В зимних условиях работы отопление не требуется.
|
|
Газгольдер POC.
|
• Газгольдер цилиндрической формы
• Разработан, на основе преимуществ газгольдеров MAN и газгольдеров KLÖNNE (с резиновым уплотнителем)
• Хорошая система уплотнения с длительным сроком службы
• Подходит для хранения доменного газа, коксового газа и смешанных газов
• Давление в газгольдере – высокое, объем хранения газа - большой
|
|
Строительство крупных доменных печей, а также появление пользователей доменного газа - крупных электростанций, требует использования газгольдеров с высокой пропускной способностью. При аварийном переходе с подачи природного газа на доменный газ требуется высокая скорость перемещения поршня при непрерывности работы в течение некоторого времени, чтобы гарантировать максимально безопасную работу всей системы. Например, при внезапной необходимости замещения подачи 5000 м3 природного газа газгольдер должен обеспечить поток доменного газа в газовую сеть в объеме 750 000 м3 / ч, что для газгольдера объемом 150000 м3 будет означать необходимость движения поршня со скоростью около 6 м / мин, а для газгольдера объемом 300 000 м3 газа – со скоростью 4 м / мин и т.п. Причем поршень должен выдерживать такой режим работы в течение некоторого времени.
Ограничение на скорость движения поршня оказывает конструкция системы герметизации:
• скорость движения поршня в газгольдере KLÖNNE может составлять до 5 ~ 7 м/мин;
• скорость движения поршня в газгольдере MAN не превышает 1,2 м/мин
Однако, в следствие использования в поршневом уплотнении газгольдера KLÖNNE густой консистентной смазки, не удается избежать утечки газа через уплотнение.
Газгольдеры PCO снабжены механизмами уплотнения, позволяющими обеспечивать высокую скорость перемещения поршня – 2,5 м/мин без потери герметичности.
|
 |
Конструкция уплотнения, применяемого в газгольдере POC.
Газгольдеры POC превосходят газгольдеры MAN по механическим характеристикам, скорости движения поршня и характеристикам уплотнения, что делает их более подходящими для работы с повышенными давлениями газа при хранении. Газгольдеры POC имеют значительные преимущества перед газгольдерами MAN при эксплуатации и техническом обслуживании. Поэтому за последние 10 лет в китайской металлургической промышленности они получили широкое развитие.
При скоростях движения поршня менее 1,2 м / мин газгольдеры POC того же объема и давления хранения газа немного превышают габариты газгольдеров MAN. Однако для применений, где требуется более высокое давление при хранении газа, более высокая скорость движения поршня, улучшенные характеристики уплотнения или более простое обслуживание и ремонт, газгольдеры POС будут лучшим выбором.
|
|
|
3. Применение газгольдеров Wiggins для сбора конвертерных газов.
|
| Образующийся при продувке без дожигания конвертерный газ, содержащий монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), кислород (O2) и азот (N2), является ценным сырьем и может быть использован для переработки в химической промышленности или в качестве топлива. Конвертерный газ содержит соответственно от 70 до 80—85% монооксида углерода (СО) с теплотой сгорания 8—10 МДж/м3. При прямом использовании конвертерного газа в качестве топлива можно получить экономию 15—17 тыс. тонн условного топлива на 1 млн. тонн кислородно-конвертерной стали, а также позволит снизить загрязнение газом СО и оксидами азота, образующимися при выбросе конвертерного газа в атмосферу в случае дожигания газа на «свече».
Перед подачей конвертерных газов в газгольдер необходимо их охладить и провести очистку от пыли, доведя содержание пыли до величины менее 10 мг/м3. С помощью дымососа газы подаются на переключаемый клапан, который позволяет направить газы либо на «свечу», либо в газгольдер. В газгольдер подаются конвертерные газы с содержанием монооксида углерода (СО) более 35 % и кислорода – менее 2%.
Так как газ, накапливаемый в газгольдерах, предназначен для использования в качестве топлива, например, тепловой электростанции, то он подается в соответствующую систему газопроводов, соединенную со входом теплоагрегатов, при соответствующем давлении. Для обеспечения требуемого давления газового топлива на входе электростанции (например, 6-7 кПа), в составе оборудования системы сбора и хранения конвертерных газов применяется газоповышающая станция.
|
| |
Конвертерный цех №1 (CP1)
|
Конвертерный цех №2 (CP2)
|
|
Число конвертеров
|
3
|
3
|
|
Объем плавки (каждый конвертер)
|
160 т
|
320 т
|
|
Максимальный загружаемый объем
|
170 т
|
320 т
|
|
Время плавки
|
40 мин
|
40 мин
|
|
Время продувки
|
16 мин
|
16 мин
|
|
Время слива
|
11 мин
|
11 мин
|
|
Количество отходящих газов
|
120 нм3 на тонну стали
|
110 нм3 на тонну стали
|
|
Система продувки кислородом
|
По две фурмы на каждый конвертер
|
По две фурмы на каждый конвертер
|
|
Расчетный объем газгольдеров
|
80000 м3
|
150000 м3
|
|
|
|
Блок-схема основного оборудования Системы сбора конвертерных газов 2-х ККЦ с компрессорной станцией для повышения давления.
|
|
Газгольдер Wiggins объемом 150,000 м3
|
 |
 |
4. Референц-лист. Газгольдеры коксового газа |
|
S.N.
|
Наименование предприятия
|
Объем
X104 м3
|
Тип газгольдера
|
Среда
|
Дата постройки
|
|
1
|
LONGCHENG Coal Comprehensive Utilization Co., Ltd, Hebei Province
|
5
|
Wiggins
|
Коксовый газ
(высокое давление)
|
2014.03~2014.10
|
|
2
|
HENGXIN New Energy Co., Ltd., Xiangyang Mining Group
|
3
|
Wiggins
|
Коксовый газ
|
2013.12-2014.08
|
|
3
|
SINOCHEM No.:14 Group
|
10
|
POC
|
Коксовый газ
|
2009.9-2011.3
|
|
4
|
Shenyang Coking & CO Gas Co., Ltd.
|
10
|
POC
|
Коксовый газ
|
2007.12-2009.5
|
|
5
|
Yingkou Jiachen Fuel Gas Co., Ltd.
|
10
|
POC
|
Коксовый газ
|
2006.10-2008.8
|
|
6
|
Yingkou Tiansheng Heavy Duty Equipment Co., Ltd.
|
10
|
POC
|
Коксовый газ
|
2010.6-2011.6
|
|
7
|
Samsung Engineering CO., Korea
|
7
|
POC
|
Коксовый газ
|
2008.10- 2009.9
|
|
8
|
Samsung Engineering CO., Korea
|
20
|
POC
|
Коксовый газ
|
2011.3-2012.9
|
|
9
|
Ansteel Group
|
16.5
|
POC
|
Коксовый газ
|
2008.2-2009.10
|
|
10
|
Ansteel Group
|
15
|
POC
|
Коксовый газ
|
2005.3-2006.7
|
|
| |
| 4. Референц-лист. Газгольдеры конвертерного газа. |
|
S.N.
|
Наименование предприятия
|
Объем
X104 m3
|
Среда
|
Дата строительства
|
Категория проекта
|
Тип газгольдера
|
|
1
|
HANYE Iron & Steel Co.,Ltd, Nanyang city, Henan Province
|
5
|
Конвертерный газ (LD gas)
|
2005.8～2006.1
|
EPC
|
Wiggins
|
|
2
|
XINGLONG Thermal Power Co., Ltd., Shaanxi Province
|
8
|
Конвертерный газ (LD gas)
|
2006.8～2007.9
|
EPC
|
Wiggins
|
|
3
|
HAIXIN Iron & Steel Co., Ltd, Shanxi Province
|
5
|
Конвертерный газ (LD gas)
|
2006.8～2007.5
|
EPC
|
Wiggins
|
|
4
|
MEIJIN Iron & Steel Co., Ltd, Shanxi Province
|
8
|
Конвертерный газ (LD gas)
|
2007.11~2008.2
|
Поставка оборудования
|
Wiggins
|
|
5
|
RUINFENG JINYOU HAIXIN Iron & Steel Co., Ltd, Tangshan city
|
5
|
Конвертерный газ (LD gas)
|
2007.6～2007.9
|
EPC
|
Wiggins
|
|
6
|
JIANGXIN Iron & Steel Co., Ltd, Linyi city, Shandong Province
|
8
|
Конвертерный газ (LD gas)
|
2008.7~2009.1
|
EPC
|
Wiggins
|
|
7
|
HUALING Iron & Steel Co., Ltd, Xiangtan city, Hunan province
|
8
|
Конвертерный газ (LD gas)
|
2009.2~2009.10
|
EP
|
Wiggins
|
|
8
|
ANFENG Iron & Steel Co., Ltd, Qinhuangdao city
|
8
|
Конвертерный газ (LD gas)
|
2009.10～2010.5
|
EPC
|
Wiggins
|
|
9
|
BINXIN Special steel material Co., Ltd, Jiangsu Province
|
5
|
Конвертерный газ (LD gas)
|
2010.7～2010.12
|
EPC
|
Wiggins
|
|
10
|
DONGNAN Iron & Steel Co., Ltd, Xuzhou city, Jiangsu Province
|
5
|
Конвертерный газ (LD gas)
|
2010.11~2011.5
|
EPC
|
Wiggins
|
|
| |
|
|
| |
|
|
 |
| |
 |
| |
