淺析濟(jì)鋼提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收效率的實(shí)踐

周 榮

山鋼集團(tuán)濟(jì)鋼煉鋼廠，山東濟(jì)南 250101

淺析濟(jì)鋼提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收效率的實(shí)踐

周 榮

山鋼集團(tuán)濟(jì)鋼煉鋼廠，山東濟(jì)南 250101

煤氣回收是煉鋼廠實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼、節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的關(guān)鍵。濟(jì)鋼為降低成本，提高噸鋼煤氣回收量，系統(tǒng)思考，從轉(zhuǎn)爐煙氣捕集、除塵系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、煤氣回收等環(huán)節(jié)進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐，取得良好的效果，對其他企業(yè)有一定的借鑒意義。

煤氣回收；負(fù)能煉鋼；節(jié)能減排

前言

節(jié)約能源，負(fù)能煉鋼是鋼鐵企業(yè)永恒的重要話題。煤氣回收是轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)過程中一個重要的環(huán)節(jié)，是煉鋼廠實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼、節(jié)約能源的必不可少的手段。近幾年，濟(jì)鋼作為國家節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)企業(yè)，系統(tǒng)思考，對提高噸鋼煤氣回收、實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐，對其他鋼鐵企業(yè)有一定的借鑒意義。

1.濟(jì)鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝流程簡介

濟(jì)鋼轉(zhuǎn)爐煤氣從產(chǎn)生到回收，可以分為煙氣的產(chǎn)生與捕集、除塵冷卻、風(fēng)機(jī)抽引、成分分析回收等四大工藝環(huán)節(jié)與過程。整個轉(zhuǎn)爐煤氣回收微觀工藝流程如圖一所示。本文將以煙氣產(chǎn)生、凈化、分析回收的工藝流程為順序簡略介紹濟(jì)鋼對制約噸鋼煤氣回收的因素進(jìn)行的分析和采取的改進(jìn)措施。

2.煙氣產(chǎn)生與捕集環(huán)節(jié)

2.1 延長轉(zhuǎn)爐冶煉中降罩時間，合理定位煙罩下限

降罩時間是影響噸鋼回收量的根本原因。轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，及時降煙罩，可防止因氧氣進(jìn)入煙道而造成的煙氣成分中氧含量超出回收上限而不能回收。想提高噸鋼煤氣回收量，必須延長降罩時間。實(shí)際操作中，由于轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)節(jié)奏快，操作工為方便操作，一般降罩較晚或不降罩。針對此情況，煉鋼廠專門制定操作規(guī)程，明確要求操作工在轉(zhuǎn)爐開始吹氧后必須立即進(jìn)行降罩操作。通過修改操作規(guī)程，每爐煤氣成分可提前1分鐘符合回收要求，增加煤氣回收時間也是一分鐘，轉(zhuǎn)爐冶煉周期為13分鐘左右，每爐可回收時間由9分鐘延長到10分鐘左右，煤氣回收量增加近10%。

2.2 增加氮?dú)饬髁坑嫞_控制氮封流量大小，減少煤氣放散

轉(zhuǎn)爐兩側(cè)的下料管和氧槍套管，在冶煉過程中會有煙氣外溢，污染環(huán)境的同時還會燒損設(shè)備，煉鋼廠一般采用氮?dú)夥忾]。剛安裝氮封控制系統(tǒng)時，考慮成本因素，管路無流量顯示，氮封流量難于精確定量控制，全憑操作工個人經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)手閥。有時氮封調(diào)不好，會造成煙道抽煙效果不好，外溢煙氣，影響煤氣回收。為精確控制氮封流量，在四座轉(zhuǎn)爐兩側(cè)下料管及氧槍套管的氮封管道上安裝流量計，實(shí)現(xiàn)氮?dú)饩_控制，并通過下發(fā)《關(guān)于轉(zhuǎn)爐氮封氮?dú)馐褂昧康墓芾硪?guī)定》，由安環(huán)科、煉鋼車間經(jīng)多次調(diào)試，確定氧槍套管和兩側(cè)下料管的氮封流量值。同時將氮封切斷閥門的開閉與氧槍槍位進(jìn)行自動連鎖控制。確保節(jié)約氮?dú)赓Y源的同時，使氮封效果最佳，減少爐口煙氣外溢，增加煤氣回收量。

2.3 煙罩水封系統(tǒng)無故障，是確保煙氣成分滿足回收條件的重要因素之一

通過對煉鋼廠煙罩系統(tǒng)故障統(tǒng)計分析，得出煙罩故障主要原因有四，其影響的根本原因和和改進(jìn)方法如表一。

因轉(zhuǎn)爐冶煉時高溫?zé)煔夂筒糠只鹧嫱庖纾L時間燒烤造成鏈條容易燒斷，煙罩冶煉過程中無法降到位影響煤氣回收。煉鋼廠通過將鏈條連接銷軸進(jìn)行改造加長，由原φ68×100圓形連接銷軸改造為80×80×600矩形長銷軸，并改造端部連接結(jié)構(gòu)，使銷軸直接與鏈條連接，銷軸材質(zhì)由普碳鋼改為不銹鋼。這樣就可有效地減少爐口對鏈條的炙烤，使鏈條的工作環(huán)境得到很大的改善，保證了鏈條的在線使用周期。

圖一 濟(jì)鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收微觀工藝流程簡圖

表一 煙罩水封系統(tǒng)影響煤氣回收的根本原因和改進(jìn)方法

針對導(dǎo)向桿較細(xì)長，極易彎曲變形及燒損的故障，煉鋼廠將導(dǎo)向桿進(jìn)行優(yōu)化改造，由原M36×2200改造為M64×2200導(dǎo)向桿，并對導(dǎo)向套進(jìn)行了重新設(shè)計，導(dǎo)向桿上部增加防護(hù)套筒，防止灰塵進(jìn)入導(dǎo)向座內(nèi)。改造前導(dǎo)向桿使用壽命為3個月，改進(jìn)后無彎曲現(xiàn)象出現(xiàn)。

3. 除塵系統(tǒng)改進(jìn)

一文為凈化系統(tǒng)粗除塵，原有螺旋噴頭（Φ50mm）一個；二文為凈化系統(tǒng)精除塵，原設(shè)計有螺旋噴頭（Φ25mm） 5個，一文、二文噴頭都為順煙氣方向安裝，噴出的除塵水在煙氣流速的影響下霧化效果不佳，存在霧化死角，影響煙氣凈化的效果，加劇風(fēng)機(jī)葉片掛灰結(jié)垢，造成因風(fēng)機(jī)清灰、檢修影響煤氣回收。

基于以上原因，煉鋼廠對一文、二文進(jìn)水噴頭進(jìn)行改進(jìn)，具體措施：（1）在一文喉口處加裝煙氣逆流螺旋噴頭（Φ 40mm）一個，提高一文水的噴水量和霧化效果，使煙氣中的含塵在一文處得到最大限度的處理，減少二文精除塵的負(fù)擔(dān)；（2）二文噴頭由原5個螺旋噴頭（Φ25mm） ，改為3個順流霧化噴射，3個逆流噴射，并均勻分布，消滅除塵水的霧化死角，使煙氣中的灰塵在二文精除塵處得到捕集消除。通過改進(jìn)，風(fēng)機(jī)入口煙氣含塵量減少，減少了風(fēng)機(jī)葉片掛灰。

4.風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改進(jìn)

4.1 風(fēng)機(jī)管路串聯(lián)眼鏡閥，確保倒備用風(fēng)機(jī)時正常回收煤氣

因?yàn)轱L(fēng)機(jī)檢修不與轉(zhuǎn)爐檢修同步，煉鋼廠新上一臺備用風(fēng)機(jī)。備用風(fēng)機(jī)設(shè)備啟用后，因檢修風(fēng)機(jī)進(jìn)口蝶閥關(guān)閉不嚴(yán)，空氣由檢修風(fēng)機(jī)進(jìn)口蝶閥進(jìn)入備用風(fēng)機(jī)，造成備用風(fēng)機(jī)管道中煙氣含氧量高而無法進(jìn)行煤氣回收。

為避免因檢修風(fēng)機(jī)進(jìn)口蝶閥關(guān)閉不嚴(yán)造成的備用風(fēng)機(jī)含氧量高而無法進(jìn)行煤氣回收，煉鋼廠在風(fēng)機(jī)進(jìn)口蝶閥的前面，串聯(lián)加裝了眼鏡閥。眼鏡閥結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，使用壽命大于30個月。風(fēng)機(jī)檢修時，關(guān)閉眼鏡閥，確保備用風(fēng)機(jī)管路密封良好，煤氣回收在風(fēng)機(jī)檢修過程中約5小時的時間都可以進(jìn)行，使噸鋼回收煤氣增加2m3，取得了良好的效果。

4.2 改善葉輪本體，減少風(fēng)機(jī)葉輪故障

煉鋼廠自身不能做轉(zhuǎn)子的動平衡，依靠外委。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡如果不好，經(jīng)常造成風(fēng)機(jī)葉輪本體上線運(yùn)行即振幅超標(biāo)，嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的在線使用壽命，造成風(fēng)機(jī)頻繁換轉(zhuǎn)子，影響煤氣回收。煉鋼廠意識到該問題的嚴(yán)重性，著手抓提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的動平衡質(zhì)量，延長在線使用壽命。對外出做動平衡的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，要求動平衡廠家嚴(yán)格按照國標(biāo)要求，將動平衡精度按G4.0級執(zhí)行，送回轉(zhuǎn)子時附帶動平衡報告，確保轉(zhuǎn)子的動平衡質(zhì)量，杜絕了轉(zhuǎn)子上線運(yùn)行即振動現(xiàn)象，有效提高了轉(zhuǎn)子在線使用壽命，避免因風(fēng)機(jī)頻繁倒備用影響回收煤氣。

4.3 改進(jìn)風(fēng)機(jī)同軸度地腳，減少風(fēng)機(jī)同軸度故障

風(fēng)機(jī)地腳螺栓松動，會導(dǎo)致水平偏移，風(fēng)機(jī)振動加劇，壽命縮短。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，煉鋼廠在機(jī)殼底座四周安裝限位頂絲并加雙備帽，有效地防止了機(jī)殼移位造成的風(fēng)機(jī)同軸度故障，風(fēng)機(jī)無水平位置偏移，減少了因風(fēng)機(jī)檢修倒備用影響煤氣回收的次數(shù)。

4.4 采用低頻聲波清灰，使風(fēng)機(jī)葉輪積灰、結(jié)垢減少

轉(zhuǎn)爐煙氣含塵量大，風(fēng)機(jī)葉輪會出現(xiàn)結(jié)垢，因部分塵垢脫落后造成風(fēng)機(jī)葉輪不平衡，造成機(jī)組振動。為此煉鋼廠采取低頻清灰措施：利用風(fēng)機(jī)進(jìn)口管道，風(fēng)機(jī)上、下機(jī)殼原有清掃孔，加裝喇叭口，外接低頻聲波清灰機(jī)。使風(fēng)機(jī)葉輪積灰、結(jié)垢減少，風(fēng)機(jī)在線使用壽命延長至改進(jìn)前的兩倍。同樣減少了因風(fēng)機(jī)檢修倒備用影響煤氣回收的次數(shù)。

5.煤氣回收系統(tǒng)改進(jìn)

5.1 通過改進(jìn)取樣管材質(zhì)，來減少對煤氣回收的影響

原分析儀取樣管路為普通鋼管，易生銹、易結(jié)垢，造成樣氣流量小，使分析儀產(chǎn)生氣壓力低報警，停止回收。煉鋼廠儀表班意識到這一問題的嚴(yán)重性，利用轉(zhuǎn)爐補(bǔ)爐機(jī)會，將取樣用的普通鋼管改為不銹鋼管。改造后取樣管不積灰、不生銹、管路暢通，保證了取樣分析的準(zhǔn)確性，確保煤氣回收正常進(jìn)行。

5.2 采用先進(jìn)分析儀器，確保分析系統(tǒng)快速準(zhǔn)確

煉鋼廠的煤氣回收分析儀，既有為80年代后期的富士分析系統(tǒng)，由于維護(hù)到位，系統(tǒng)目前正常運(yùn)行；經(jīng)過幾年的努力，目前已對系統(tǒng)中主要設(shè)備進(jìn)行了更新?lián)Q代或升級，如：采用磁氧分析儀，CO/CO2紅外分析儀，電子冷卻器等，對分析儀的采樣泵、電磁閥等先后完成改造。07年煉鋼廠備用風(fēng)機(jī)進(jìn)行煤氣回收，該系統(tǒng)采用了一套激光分析儀。激光分析儀與在用的AB分析儀、富士分析儀相比，優(yōu)勢非常明顯：分析快速準(zhǔn)確，日常維護(hù)量較小，運(yùn)行四年基本無故障。

5.3 通過在煤氣柜、風(fēng)機(jī)房、調(diào)度室增加三地參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，使信息暢通，減少影響煤氣回收時間。

風(fēng)機(jī)房負(fù)責(zé)回收煤氣，需要掌握煤氣柜的柜位、容量、壓力情況；煤氣柜需要掌握轉(zhuǎn)爐冶煉時間、回收情況；煉鋼廠調(diào)度室需要掌握煤氣回收情況。傳統(tǒng)的電話聯(lián)系了解，費(fèi)時費(fèi)力，而且人為因素影響較大?；谝陨闲枰瑹掍搹S自行開發(fā)了風(fēng)機(jī)房、煤氣柜、調(diào)度室三地監(jiān)控軟件系統(tǒng)，利用現(xiàn)有硬件設(shè)施通過以太網(wǎng)絡(luò)、工控機(jī)傳輸收看。系統(tǒng)投用后，各參數(shù)顯示一目了然，減少了人為因素的影響，便于各崗位相互了解信息,提高工作效率。

6 結(jié)束語

煤氣回收不僅僅是環(huán)保車間的事情，它是整個煉鋼工序中重要的一個環(huán)節(jié)。受到從煉鋼操作、煙氣捕集系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、回收系統(tǒng)、氣柜系統(tǒng)等多個環(huán)節(jié)的制約。我們必須統(tǒng)攬全局、系統(tǒng)思考，才能提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量，實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼。期望煉鋼廠的做法能為其他企業(yè)提供借鑒，打開思路，共同為企業(yè)發(fā)展做貢獻(xiàn)的同時，為整個社會的低碳生活和環(huán)境保護(hù)盡企業(yè)的責(zé)任。

［1］徐磊. 轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)的自動化控制［J］. 中國期刊網(wǎng).浙江冶金.2010，1：1-3頁

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.005