(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 ( 2 1) N um er zgłoszenia: Urząd Patentowy (22) Data zgłoszenia: Rzeczypospolitej Polskiej (51) IntCl7 C21B 1/00 F27B 1/00 (54)Sposób wydmuchiwania wielkiego pieca w procesie przygotowania do remontu (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 15/98 (73) Uprawniony z patentu: Huta im.tadeusza Sendzimira S.A. Kraków, PL (45) o udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 05/01 (72) Twórcy wynalazku: Tomasz Marcowski, Kraków, PL Edward Zajma, Kraków, PL PL B1 (57) Sposób wydmuchiwania wielkiego pieca w procesie przygotowania do remontu, polegający na usunięciu gazu z gardzieli wielkiego pieca w czasie stopniowego opróżniania wielkiego pieca z wsadu, znamienny tym, że wydmuchiwanie gazu gardzielowego do magistrali gazu wielkopiecowego (19) poprzez oczyszczalnię gazu (4) prowadzi się przy zamkniętych zaworach zrzutowych - kapelkach wielkiego pieca (1) oraz przy zamkniętym zaworze zrzutowym - kapelce i przy otwartym grzybie zaworu odpylnika gazu (5) i przy spowolnionym procesie wydmuchiwania gazu gardzielowego wynoszącym w pierwszej fazie procesu co najwyżej 80% nominalnej ilości dmuchu, a w końcowej fazie wynoszącym co najmniej 50% nominalnej ilości dmuchu, wprowadzanego jak przy normalnej pracy wielkiego pieca, przy ciągłym pomiarze i kontroli zawartości tlenu w gazie gardzielowym do wartości nie większej niż 2% i ewentualnie z równoczesnym wzbogacaniem gazu gardzielowego, korzystnie gazem ziemnym do dolnej stosowanej technologicznie wartości opałowej gazu wielkopiecowego - przy spadku wartości opałowej gazu gardzielowego przed wzbogaceniem gazem ziemnym poniżej 80% dolnej granicznej wartości opalowej gazu wielkopiecowego.

2 Sposób wydmuchiwania wielkiego pieca w procesie przygotowania do remontu Zastrzeżenie patentowe Sposób wydmuchiwania wielkiego pieca w procesie przygotowania do remontu, polegający na usunięciu gazu z gardzieli wielkiego pieca w czasie stopniowego opróżniania wielkiego pieca z wsadu, znamienny tym, że wydmuchiwanie gazu gardzielowego do magistrali gazu wielkopiecowego (19) poprzez oczyszczalnię gazu (4) prowadzi się przy zamkniętych zaworach zrzutowych - kapelkach wielkiego pieca (1) oraz przy zamkniętym zaworze zrzutowym - kapelce i przy otwartym grzybie zaworu odpylnika gazu (5) i przy spowolnionym procesie wydmuchiwania gazu gardzielowego wynoszącym w pierwszej fazie procesu co najwyżej 80% nominalnej ilości dmuchu, a w końcowej fazie wynoszącym co najmniej 50% nominalnej ilości dmuchu, wprowadzanego jak przy normalnej pracy wielkiego pieca, przy ciągłym pomiarze i kontroli zawartości tlenu w gazie gardzielowym do wartości nie większej niż 2% i ewentualnie z równoczesnym wzbogacaniem gazu gardzielowego, korzystnie gazem ziemnym do dolnej stosowanej technologicznie wartości opałowej gazu wielkopiecowego - przy spadku wartości opałowej gazu gardzielowego przed wzbogaceniem gazem ziemnym poniżej 80% dolnej granicznej wartości opałowej gazu wielkopiecowego. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób wydmuchiwania wielkiego pieca w procesie przygotowania do remontu polegający na usunięciu gazu z gardzieli wielkiego pieca. Przy normalnej eksploatacji wielkiego pieca gaz wielkopiecowy z gardzieli wielkiego pieca odprowadzany jest rurociągami technologicznymi poprzez urządzenia oczyszczalni gazu do kolektora gazu czystego, który połączony jest rurociągiem zaopatrzonym w zasuwę termiczną z magistralą gazu wielkopiecowego. Oczyszczalnia gazu wielkopiecowego składa się z następujących urządzeń, które wyszczególniono według kolejności podawania gazu wielkopiecowego, a to: odpylnika gazu zaopatrzonego w analizator zawartości tlenku węgla i analizator zawartości wodoru, płuczki, dysz wodnych, kolektora gazu półczystego zaopatrzonego w układ zaworów dławiących i kryzę pomiarową ilości gazu, odwadniacza gazu oraz rurociągu odprowadzającego gaz do kolektora gazu czystego. Przy normalnej eksploatacji, wielki piec ma zawory zrzutowe-kapelki zamknięte, a odpylnik gazu ma zamknięty zawór zrzutowy-kapelkę i otwarty grzyb zaworu. Znany i powszechnie stosowany sposób przygotowania wielkiego pieca do remontu polega na stopniowym opróżnianiu przestrzeni wielkiego pieca z wsadu i skierowaniu całości gazu z gardzieli wielkiego pieca poprzez otwarte zawory zrzutowe-kapelki do atmosfery. Przy stosowaniu znanego sposobu oczyszczalnia gazu pozostaje odcięta od wielkiego pieca i nie uczestniczy w prowadzonym procesie przygotowania wielkiego pieca do remontu, ze względu na odmienny w porównaniu do normalnych warunków pracy składu gazu, w którym występują wodór i tlen pochodzące z rozkładu wody używanej do zraszania wsadu. Występowanie mikrowybuchów mieszanki tlenu i wodoru niesie za sobą duże ryzyko uszkodzenia urządzeń i niekontrolowanego wypływu gazu. Stosowanie znanego sposobu przygotowania wielkiego pieca do remontu powoduje zagrożenie bezpieczeństwa pracy ze względu na zagazowanie terenu w okresie wydmuchiwania gazu do atmosfery oraz bezpowrotną stratę energii zawartej w wydmuchiwanym gazie z gardzieli wielkiego pieca. W rozwiązaniu według wynalazku, sposób wydmuchiwania wielkiego pieca w procesie przygotowania do remontu, polegający na usunięciu gazu z gardzieli wielkiego pieca w czasie stopniowego opróżniania wielkiego pieca z wsadu, charakteryzuje się tym, że wydmuchiwanie

3 gazu gardzielowego do magistrali gazu wielkopiecowego poprzez oczyszczalnię gazu prowadzi się przy zamkniętych zaworach zrzutowych-kapelkach wielkiego pieca oraz przy zamkniętym zaworze zrzutowym-kapelce i przy otwartym grzybie zaworu odpylnika gazu i przy spowolnionym procesie wydmuchiwania gazu gardzielowego wynoszącym w pierwszej fazie procesu co najwyżej 80% nominalnej ilości dmuchu, a w końcowej fazie wynoszącym co najmniej 50% nominalnej ilości dmuchu, wprowadzanego jak przy normalnej pracy wielkiego pieca, przy ciągłym pomiarze i kontroli zawartości tlenu w gazie gardzielowym do wartości nie większej niż 2% i ewentualnie z równoczesnym wzbogaceniem gazu gardzielowego, korzystnie gazem ziemnym do dolnej stosowanej technologicznie wartości opałowej gazu wielkopiecowego - przy spadku wartości opałowej gazu gardzielowego przed wzbogaceniem gazem ziemnym poniżej 80% dolnej granicznej wartości opałowej gazu wielkopiecowego. Zastosowanie rozwiązania według wynalazku umożliwia odzyskanie gazu gardzielowego wydmuchiwanego do atmosfery podczas przygotowania wielkiego pieca do remontu. Dodatkowymi korzystnymi skutkami stosowania wynalazku jest ochrona środowiska polegająca 80% zmniejszeniu źródła emisji zanieczyszczeń atmosfery oraz zlikwidowanie zagrożenia toksycznych zatruć tlenkiem węgla. Rozwiązanie według wynalazku jest bliżej objaśnione w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym pokazano przykładowy układ instalacji wielkiego pieca z oczyszczalnią gazu. Wielki piec 1, którego zawory zrzutowe-kapelki są zamknięte, połączony jest rurociągami technologicznymi 2 z kolektorem gazu czystego 3 poprzez oczyszczalnię gazu 4, na którą składającą się podane według kolejności technologicznego przepływu gazu gardzielowego następujące urządzenia, a to: odpylnik gazu 5 z zamkniętym zaworem zrzutowym-kapelką i otwartym grzybem zaworu, zaopatrzony w analizator tlenku węgla 6 i analizator zawartości wodoru 7, płuczka 8, dysze wodne 9, kolektor gazu półczystego 10 z grupą zaworów dławiących 11 zaopatrzony w kryzę pomiarową ilości gazu 12, wobometr 13 i analizator tlenu 14 oraz odwadniacz gazu 15, który rurociągiem odprowadzającym 16 połączony jest z kolektorem gazu czystego 3 zaopatrzonym w analizator tlenu 14. Kolektor gazu czystego 3 połączony jest rurociągiem 17 zaopatrzonym w zasuwę termiczną 18 z magistralą gazu wielkopiecowego 19. Za zasuwą termiczną 18 do rurociągu 17 podłączona jest instalacja wzbogacania gazem ziemnym 20 zaopatrzoną w licznik zużycia gazu ziemnego 21, która z kolei połączona jest z siecią gazu ziemnego 22. Przed rozpoczęciem procesu wydmuchiwania wielkiego pieca 1 wykonano następujące prace. Przygotowano zawory zrzutowe-kapelki wielkiego pieca 1 poprzez demontaż grzyba usytuowanego w przewężeniu zaworu i dostosowano wielkość przeciwwagi. Przeciwwaga po demontażu grzyba powinna zapewnić samoczynne otwarcie zaworu zrzutowego-kapelki przy wzroście ciśnienia do poziomu - jak przy normalnej pracy wielkiego pieca. Przygotowano instalację wdmuchiwanie azotu przemysłowego o czystości 95-96% w otworach na gardzieli wielkiego pieca. Instalacja wdmuchiwania azotu powinna mieć przepustowość około 5% nominalnego przepływu dmuchu. Dokonano obniżenia ciśnienia zrzutowego na świecach gazu do wartości 1,5 ciśnienia oddawanego normalnie do sieci. Odwadniacze rurociągów magistrali gazu wielkopiecowego 19 w rejonie połączenia oczyszczalni gazu 4 z magistralą gazu wielkopiecowego 19 odcięto od sieci, a w przyległych rejonach magistrali gazu wielkopiecowego 19 zdławiono do przepływów minimalnych. Zamontowano dwa analizatory tlenu 14: jeden na kolektorze gazu czystego 3, a drugi na kolektorze gazu półczystego 10. Przygotowano punkt poboru próbek gazu z odwadniacza 15 i przygotowano trasę impulsową z reduktorem i filtrem z kolektora gazu półczystego 10 oraz zamontowano wobometr 13 wyskalowany na wartość normalnych wielkości wartości opałowych gazu wielkopiecowego. Ponadto przygotowano trasy impulsowe z reduktorem i filtrami dla analizatora zawartości tlenku węgla 6 i analizatorze zawartości wodoru 7 w gazie gradzielowym z odpylnika gazu 5. Wykonano instalację wzbogacania gazu 20 wyposażoną w zawór regulacyjny, łączącą wydziałową sieć gazu ziemnego 22 w rurociągiem 16 oraz zainstalowano licznik zużycia gazu zimnego 22. Zorganizowano stanowisko pomiarowe wyposażone

4 w sprzęt do szybkiego oznaczania zawartości tlenu w gazie gardzielowym oraz do przeprowadzania pełnych analiz gazu gardzielowego. Po wykonaniu wyżej wyszczególnionych prac przygotowawczych przystąpiono do wydmuchiwania wielkiego pieca. Proces wydmuchiwania prowadzono przy zamkniętych zaworach zrzutowych-kapelkach wielkiego pieca oraz przy zamkniętym zaworze zrzutowym-kapelce i przy otwartym grzybie zaworu odpylnika gazu 5. Ciąg gazowy na oczyszczalni gazu otwarto - jak przy normalnej pracy wielkiego pieca. Proces wydmuchiwania prowadzono utrzymując odpowiedni reżim dmuchu w zależności od temperatury w gardzieli oraz przebiegu wydmuchiwania wielkiego pieca. Wymagane jest następujące spowolnienie procesu wydmuchiwania: - w pierwszej fazie procesu co najwyżej 80% nominalnej ilości dmuchu, - w trakcie prowadzenia procesu zmniejsza się ilość dmuchu odpowiednio do ilości wsadu pozostającego w wielkim piecu, tak aby w końcowej fazie procesu uzyskać około 50% nominalnej ilości dmuchu wprowadzonego przy normalnej pracy wielkiego pieca. W trakcie procesu wykonywano ciągły pomiar i prowadzono kontrolę zawartości tlenu w gazie gardzielowym, a to: - na bieżąco według wskazań analizatorów tlenu 14, - kontrolnie trzy razy w ciągu godziny poprzez pobranie próbki gazu gardzielowego z oczyszczalni gazu 4 i dokonanie analizy laboratoryjnej. Pobranie próbki gazu połączone być musi z równoległym odczytem z analizatorów tlenu 14 i porównaniem wyników po wykonanej analizie. Dopuszcza się maksymalną zawartość tlenu w gazie 2%. Na bieżąco śledzono odczyty z wobometru 13 oraz wskazania analizatorów zawartości tlenku węgła 6 i analizatora zawartości wodoru 7, ustalając na ich podstawie przybliżoną wartość opałową gazu gardzielowego i kontrolowano te wskazania z dokładnymi wartościami z analiz laboratoryjnych. W przypadku spadku wartości opałowej gazu poniżej 90% wartości - jak przy normalnej pracy wielkiego pieca, co jest możliwe przy: - niskim stężeniu wodoru na początku procesu wydmuchiwania, - podawaniu azotu do gardzieli wielkiego pieca dla obniżenia temperatury gazu gardzielowego, - przy spadku zawartości CO pod koniec procesu wydmuchiwania dawkowano gaz ziemny instalacja wzbogacania gazu 20 do wartości % wartości opałowej - jak przy normalnej pracy wielkiego pieca, W trakcie wydmuchiwania prowadzono oczyszczalnię gazu 4 przy obniżonych parametrach ciśnienia, zbliżonego do dolnego dopuszczalnego ciśnienia w magistrali gazu wielkopiecowego 19. W trakcie wydmuchiwania, maksymalnie zwiększono przepływ wody przez płuczkę 8 oraz dysze wodne 9. W przypadku wzrostu temperatury w gardzieli wielkiego pieca 1 zwiększano ilość podawanej wody i podawano azot do gardzieli wielkiego pieca do osiągnięcia spadku temperatury gazu w gardzieli. W przypadku wzrostu zawartości wodoru do granicy 12% w gazie gardzielowym ogranicza się podawanie wody i podaje się azot do gardzieli wielkiego pieca do osiągnięcia spadku zawartości wodoru w gazie. W przypadku występowania wybuchów, jako gwaranty bezpieczeństwa na drodze gazu służą kolejno: zawory zrzutowe-kapelki wielkiego pieca, zawór zrzutowy-kapelka odpylnika gazu 5 i świece gazu wielkopiecowego. Odcięcia wielkiego pieca od magistrali gazu wielkopiecowego 19 przy szybkim wzroście zawartości tlenu w gazie powyżej 2%, dokonuje się poprzez wykonanie następujących czynności:

5 zwiększenie maksymalnie ilości podawanego azotu do chłodzenia gardzieli wielkiego pieca, - odcięcie wielkiego pieca od oczyszczalni gazu 4 za pomocą grzyba-zaworu na odpylniku gazu 5, - otworzenie zaworów zrzutowych - kapelek wielkiego pieca -odcięcie pieca od magistrali gazu wielkopiecowego 19 zasuwą termiczną 18, - otworzenie zaworów zrzutowych - kapelek na odpylniku gazu 5, płuczce 8 i odwadniaczu 15, - otworzenie grzyba zaworu na odpylniku gazu 5, - wydmuchiwanie wielkiego pieca do atmosfery według dotychczasowego znanego sposobu. W przypadku nie wystąpienia zwiększonego stężenia tlenu w gazie, wydmuchiwanie wielkiego pieca do magistrali gazu wielkopiecowego 19 prowadzi się do momentu istotnego spadku wartości opałowej gazu gardzielowego, czyli do osiągnięcia stałego spadku wartości opałowej poniżej 80% dolnej stosowanej wartości opałowej gazu wielkopiecowego. Po osiągnięciu tego poziomu prowadzi się wydmuchiwanie według dotychczasowego znanego sposobu do atmosfery, po odcięciu wielkiego pieca od magistrali gazu wielkopiecowego 19 poprzez wykonanie następujących czynności: - zwiększenie maksymalnie ilości podawanego azotu do ochłodzenia gardzieli wielkiego pieca, - odcięcie podawania gazu zasuwą termiczną 18, - otworzenie zaworów zrzutowych-kapelek na wielkim piecu, a następnie na odpylniku gazu 5 i oczyszczalni gazu 4, - wydmuchiwanie wielkiego pieca do atmosfery według dotychczasowego znanego sposobu. W przypadku zarośnięcia szlaką otworów zaworów zrzutowych-kapelek wielkiego pieca, wielki piec wydmuchuje się poprzez zawór zrzutowy-kapelkę odpylnika gazu 5 lub kapelki oczyszczalni gazu 4. Wszystkie pozostałe operacje prowadzi się zgodnie z wiedzą i praktyką eksploatacyjną typową dla wielkich pieców i instalacji gazowych.

6 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.