轉(zhuǎn)爐煤氣回收與利用實(shí)踐探討

閆海斌

(河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司動(dòng)力廠，河北 宣化 075100)

轉(zhuǎn)爐煤氣是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，鐵水中的碳在高溫下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合氣體。這是一種熱值比高爐煤氣還要高的氣體能源，其中CO含量最高可達(dá)75%。轉(zhuǎn)爐煤氣如果直接排放到大氣中，不但造成巨大的能源浪費(fèi)，還會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

隨著能源的日益緊張，節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng)，鋼鐵企業(yè)中的轉(zhuǎn)爐煤氣逐步得到回收利用。我公司在近年來加大對轉(zhuǎn)爐煤氣回收和利用，摸索出一些回收利用的方法。通過不斷改進(jìn)和優(yōu)化調(diào)整轉(zhuǎn)爐煤氣生產(chǎn)、輸送、貯存、分配、消耗等環(huán)節(jié)工藝，達(dá)到了減少污染、降低消耗、提升效益的多贏局面。

一、轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

在生產(chǎn)實(shí)踐中，轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)使用包括的因素很多，我們主要就以下兩方面進(jìn)行闡述。

1、轉(zhuǎn)爐煤氣回收流程

1）回收輸配。轉(zhuǎn)爐煤氣是否可以回收主要是由氧含量和CO濃度大小來決定。

當(dāng)O2含量小于2%，同時(shí)CO濃度大于30%時(shí)，轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)入主管道流向煤氣柜開始回收。

2）凈化。在煉鋼生產(chǎn)后進(jìn)行粗除塵，過濾和水霧工序，使煤氣的溫度、壓力、濕度達(dá)到凈化要求。

3）加壓。轉(zhuǎn)爐煤氣柜中的煤氣壓力只有2.7KPa左右，達(dá)不到用戶所需要的壓力，必須通過煤氣加壓機(jī)進(jìn)行加壓后以較高的壓力進(jìn)入管道連續(xù)輸送供用戶使用。

4）儲(chǔ)氣。符合回收利用的轉(zhuǎn)爐煤氣，通過煤氣柜用來儲(chǔ)存。

2、轉(zhuǎn)爐煤氣綜合利用

轉(zhuǎn)爐煤氣因含有大量的CO而具有較高的熱值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高爐煤氣的熱值，而僅次于焦?fàn)t煤氣的熱值，因此轉(zhuǎn)爐煤氣可以作為一種優(yōu)質(zhì)燃料。在鋼廠，轉(zhuǎn)爐煤氣使用范圍較廣，但主要多用于再生產(chǎn)能源和發(fā)電能源。

二、提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收的途徑

轉(zhuǎn)爐煤氣是鋼鐵企業(yè)重要的二次能源，提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收與利用的水平，是實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼的重要手段。我國鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐煤氣回收利用與國外先進(jìn)水平相比還有差距。因此，采取提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收及利用的措施，對鋼鐵企業(yè)開展節(jié)能降耗工作具有積極意義。

1、提高轉(zhuǎn)爐煤氣發(fā)生量的措施

實(shí)際生產(chǎn)中從系統(tǒng)節(jié)能考慮、不提倡采用提高原料中鐵水碳含量、炭質(zhì)發(fā)熱劑加入量和鐵水比的方法來提高煤氣發(fā)生量，所以在原料條件及鋼種結(jié)構(gòu)不可控的條件下，應(yīng)努力提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收時(shí)段的煤氣發(fā)生量。主要是通過提高供氧強(qiáng)度和把握動(dòng)態(tài)控制吹煉過程來實(shí)現(xiàn)。

2、提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的措施

轉(zhuǎn)爐煤氣回收過程中只有在爐口與大氣接觸，實(shí)際生產(chǎn)中空氣吸人量主要受活動(dòng)煙罩與爐口間隙的大小及爐口微差壓的影響。延長轉(zhuǎn)爐煤氣回收時(shí)間、改進(jìn)煤氣回收系統(tǒng)也是提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收質(zhì)量和數(shù)量的有效措施。通常來講，在生產(chǎn)實(shí)踐中，是通過降罩操作、控制爐口微正壓、采用干法除塵、調(diào)整煤氣回收限制條件、合理調(diào)整煤氣存儲(chǔ)及使用系統(tǒng)等工藝來實(shí)現(xiàn)的。

3、提高轉(zhuǎn)爐煤氣利用的措施

近年來將轉(zhuǎn)爐煤氣作為化工原料生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品技術(shù)得到應(yīng)用和發(fā)展，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。目前鋼鐵企業(yè)普遍將回收的轉(zhuǎn)爐煤氣作為燃料用于鋼包烘烤、軋鋼加熱爐、焙燒活性石灰、鍋爐生產(chǎn)等領(lǐng)域，用于直接或并入管網(wǎng)發(fā)電。為了多獲得高質(zhì)量的轉(zhuǎn)爐煤氣，應(yīng)從轉(zhuǎn)爐吹煉操作、煤氣回收系統(tǒng)控制及煤氣利用等各方面協(xié)同發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的煉鋼工藝與合理的回收利用控制系統(tǒng)相結(jié)合。

三、我公司在提高轉(zhuǎn)爐煤氣利用工作中的做法

1、鑒于轉(zhuǎn)爐煤氣的高熱值，我公司分別在廠區(qū)北環(huán)管線、南環(huán)管線設(shè)計(jì)并投用了兩個(gè)高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣摻混點(diǎn)，在摻混點(diǎn)處設(shè)置高爐煤氣管道與轉(zhuǎn)爐煤氣管道連通管，并加裝具有有效隔斷及調(diào)節(jié)開度功能的閥門組，當(dāng)高爐煤氣管網(wǎng)壓力相對較低時(shí)，而轉(zhuǎn)爐煤氣用戶用量不大、且轉(zhuǎn)爐煤氣回收加壓正常時(shí)，開啟摻混點(diǎn)閥門組，將轉(zhuǎn)爐煤氣摻混入高爐煤氣，以提高高爐煤氣熱值，同時(shí)提高了轉(zhuǎn)爐煤氣的利用率。

2、我公司目前擁有轉(zhuǎn)爐煤氣柜三座，一座8萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜、一座5萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜、一座15萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜。三座氣柜對應(yīng)回收公司煉鋼不同規(guī)模轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煤氣，鑒于不同轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)的生產(chǎn)差異、轉(zhuǎn)爐煤氣發(fā)生量差異、三座煤氣柜的容量差異、轉(zhuǎn)爐煤氣加壓外供能力的差異，我公司將三座轉(zhuǎn)爐氣柜經(jīng)加壓后的轉(zhuǎn)爐煤氣管道相互連通，以實(shí)現(xiàn)各柜區(qū)轉(zhuǎn)爐煤氣的互補(bǔ)。當(dāng)一座氣柜的煤氣回收量不足，而其他氣柜正?；厥涨夜袢莩渥銜r(shí)，回收量不足的氣柜及加壓系統(tǒng)減少或暫停煤氣外供，轉(zhuǎn)由正常回收的氣柜及加壓系統(tǒng)加大外供量，此舉也最大限度的避免了氣柜滿柜及拒收煤氣現(xiàn)象的發(fā)生。

3、我公司新投產(chǎn)的高速棒材項(xiàng)目加熱爐系統(tǒng)需使用1800大卡熱值的混合煤氣，根據(jù)高爐、焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣三種介質(zhì)的實(shí)際熱值情況，設(shè)計(jì)了高爐、焦?fàn)t煤氣按比例混合供給、高爐、轉(zhuǎn)爐煤氣按比例混合供給、高爐、焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣按比例混合供給三種供給模式，依據(jù)三種介質(zhì)煤氣管網(wǎng)壓力的變化，隨時(shí)切換三種供給模式，以滿足高速棒材加熱爐系統(tǒng)的用氣需要，同時(shí)最大限度的利用三種介質(zhì)煤氣，尤其是轉(zhuǎn)爐煤氣。

4、為確保轉(zhuǎn)爐煤氣儲(chǔ)存、加壓的安全，需確保轉(zhuǎn)爐煤氣柜前后的O2含量小于2%。因此轉(zhuǎn)爐煤氣柜前、柜后均裝有氧含量分析儀，以隨時(shí)測定進(jìn)出氣柜的轉(zhuǎn)爐煤氣氧含量，同時(shí)將測定值與轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的放散管道連鎖，當(dāng)O2含量超標(biāo)時(shí)，及時(shí)拒絕回收并放散煤氣。為保證轉(zhuǎn)爐煤氣管道內(nèi)部氧含量分析儀探頭的清潔，氧分析儀設(shè)計(jì)有氮?dú)馇鍜呦到y(tǒng)，氮?dú)馇鍜呦到y(tǒng)持續(xù)為氧分析儀探頭提供清掃氮?dú)?；鑒于氮?dú)鈿庠磁紶柍霈F(xiàn)氧含量超標(biāo)，從而導(dǎo)致氣柜連鎖拒收轉(zhuǎn)爐煤氣的現(xiàn)象，我公司備用接引了純度高、穩(wěn)定的氬氣氣源，作為氧分析儀探頭的清掃用氣，有效避免了轉(zhuǎn)爐煤氣的拒收及放散。

結(jié)束語

在冶金產(chǎn)品成本中可控部分主要是能源消耗，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的能源費(fèi)用約占生產(chǎn)成本的1/3左右。企業(yè)副產(chǎn)品煤氣介質(zhì)的回收利用，對提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益具有重要現(xiàn)實(shí)價(jià)值和實(shí)際意義。

轉(zhuǎn)爐煤氣是鋼鐵企業(yè)內(nèi)部中等熱值的氣體燃料，可以單獨(dú)作為工業(yè)窯爐的燃料使用，也可和焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣配合成各種不同熱值的混合煤氣使用。轉(zhuǎn)爐煤氣含有大量一氧化碳，毒性很大，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用過程中必須嚴(yán)防泄漏。

目前我國鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐煤氣平均回收量少，熱值低，用戶少，轉(zhuǎn)爐煤氣存在放散情況，部分轉(zhuǎn)爐操作主要還是依靠經(jīng)驗(yàn)控制。為達(dá)到國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煤氣回收與利用的先進(jìn)水平，鋼鐵企業(yè)在轉(zhuǎn)爐操作控制上應(yīng)盡快實(shí)行轉(zhuǎn)爐自動(dòng)降罩操作，自動(dòng)控制爐口微正壓，配備并提高動(dòng)態(tài)控制吹煉終點(diǎn)技術(shù)，在轉(zhuǎn)爐煤氣應(yīng)用上合理調(diào)配煤氣資源，利用富余轉(zhuǎn)爐煤氣開發(fā)高附加值化工產(chǎn)品，使煤氣資源利益最大化。通過轉(zhuǎn)爐煤氣的充分利用與合理調(diào)配，科學(xué)合理的平衡調(diào)配煤氣資源，充分挖掘節(jié)能潛力，使企業(yè)收到實(shí)效，實(shí)現(xiàn)“負(fù)能煉鋼”，完善煤氣動(dòng)態(tài)平衡，在增強(qiáng)企業(yè)的自身競爭力的同時(shí)，也緩解了環(huán)境壓力。

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