轉(zhuǎn)爐煤氣回收能力不足的原因分析及改進措施

楊 帆

(東北特鋼集團北滿特殊鋼有限公司， 黑龍江 齊齊哈爾 161041)

目前國內(nèi)各鋼鐵廠大量采用轉(zhuǎn)爐進行鋼水冶煉，轉(zhuǎn)爐煉鋼效率高、成本低、見效快，轉(zhuǎn)爐煤氣屬于二次能源范疇，它是發(fā)熱值較高、無公害的能源。由于能源供應(yīng)日趨緊張和對環(huán)保的要求越來越高,所以轉(zhuǎn)爐煤氣的回收已經(jīng)受到人們的重視。為了發(fā)展生產(chǎn),利用二次能源和解決環(huán)境污染,因此,國內(nèi)外各鋼鐵企業(yè)非常重視轉(zhuǎn)爐煤氣回收。特別是能源緊缺的中國,更是千方百計地設(shè)法提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收效率,節(jié)約一次能源。現(xiàn)東北特鋼集團北滿特殊鋼有限責任公司(以下簡稱北滿特鋼)新建一座80tVOD爐、一座80tLF爐及相應(yīng)的公輔設(shè)施，年產(chǎn)鋼水能力83萬t。煉鋼過程伴隨著副產(chǎn)大量轉(zhuǎn)爐煤氣，由于轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)生和煤氣的使用在時間上存在著極大的不平衡性，為此,需設(shè)置煤氣儲配站，用以調(diào)節(jié)煤氣供需不平衡及升壓的需要。新建30000m3煤氣柜一座,采用橡膠膜密封型干式氣柜,煤氣儲配各設(shè)施按t鋼回收煤氣90m3進行設(shè)計。煤氣儲配站內(nèi)設(shè)有煤氣柜、電除塵器、煤氣加壓站。新建煤氣柜調(diào)試后正式投入運行,而運行后煤氣t鋼回收能力僅為39m3，與設(shè)計要求相差很大，回收率極低，每天有近5萬元的煤氣資源被白白扔掉。因此，提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收效率，是北滿特鋼面臨的新課題。

1 主要技術(shù)方案及措施

實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣回收達到設(shè)計要求必須解決3個主要技術(shù)難題。

(1)解決轉(zhuǎn)爐煤氣輸出壓力的問題

轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)過增壓機加壓后輸送到煤氣柜，由煤氣再向管網(wǎng)輸送時，最終輸送點壓力小于管網(wǎng)壓力，需對鼓風機、加壓機設(shè)備進行相應(yīng)的改進，增大設(shè)備自身能力。

(2)解決轉(zhuǎn)爐煤氣入網(wǎng)點的問題

轉(zhuǎn)爐煤氣輸出后在進入煤氣總管網(wǎng)前有4個用點，造成轉(zhuǎn)爐煤氣大量泄壓后，輸出點壓力小于管網(wǎng)壓力，所以必需解決管道阻力損失過大問題。

(3)需完成回收參數(shù)的調(diào)整

原設(shè)計轉(zhuǎn)爐煤氣回收一氧化炭含量35%，經(jīng)與行業(yè)專家論證，一氧化炭回收參數(shù)還有調(diào)整的空間，需解決通過調(diào)整設(shè)計參數(shù)，來達到煤氣回收的最大量。

1.1 工藝流程

來自旋風脫水器的轉(zhuǎn)爐煙氣→鼓風機→三通切換閥→水封逆止閥→U形水封→轉(zhuǎn)爐煤氣柜→輸出管網(wǎng)→管網(wǎng)入網(wǎng)點。

1.2 工藝技術(shù)特點

(1)為了節(jié)能，采用變頻調(diào)速，風機高、低速與轉(zhuǎn)爐傾動連鎖，設(shè)有自動和手動兩種操作方式，風機可在風機房操作，也可在爐前操作室操作，確保安全生產(chǎn)。風機檢修與煉鋼轉(zhuǎn)爐檢修同步，即一個爐役檢修一次。

(2)在爐前操作室和風機房操作室均能監(jiān)控風機、風機后三通閥和水封閥的操作情況。

(3)煙氣中微量氧和一氧化碳成分連續(xù)自動分析和自動控制。當煙氣中氧的質(zhì)量分數(shù)大于2%時，能自動發(fā)生報警信號，同時自動切換三通閥進行放散，當煙氣中氧的質(zhì)量分數(shù)小于2%、w(CO)大于35%時，自動切換三通閥回收煤氣。

(4)鼓風機葉片、三通閥、水封逆止閥均設(shè)有沖水裝置，自動和手動操作。

(5)煤氣回收和放散與工藝操作連鎖，三通切換閥的轉(zhuǎn)換與放散管吹掃、閥的沖水、燃燒裝置點火及氣柜等進行連鎖。

(6)風機出口管道設(shè)取樣裝置，對放散煙氣及回收的轉(zhuǎn)爐煤氣進行分析，確保放散煙氣含塵量達標。

1.3 原因分析及采取的措施

1.3.1轉(zhuǎn)爐煤氣輸出壓力的問題

(1)原因分析

輸出工藝選用D300型轉(zhuǎn)爐煤氣加壓機兩臺，一用一備。D300型轉(zhuǎn)爐煤氣加壓機主要技術(shù)規(guī)格：進口流量18 000m3/h；介質(zhì)密度1.368kg/Nm3；進口壓力1.0～2.0kPa；出口壓力14～15kPa；電機功率110kW；電機電壓380V。

而轉(zhuǎn)爐煤氣輸出入網(wǎng)點的壓力為13～15kPa，考慮沿程阻力損失后，輸出壓力與管網(wǎng)壓力基本相當，故造成煤氣輸出受阻，大量煤氣放散而無法回收利用。

(2)采取措施

新購置了兩臺出口壓力20kPa的煤氣加壓機，對原有加壓機進行了替換，使煤氣加壓機能力加大，在克服沿程阻力損失的情況下，保證了輸送壓力大于管網(wǎng)壓力。

1.3.2 轉(zhuǎn)爐煤氣入網(wǎng)點的問題

(1)原因分析

技術(shù)人員系統(tǒng)分析，對原設(shè)計方案參數(shù)進行論證，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計上存在一定缺陷和不足。原設(shè)計為轉(zhuǎn)爐煤氣輸出后在進入煤氣總管網(wǎng)前有4個用點供北興公司冶煉使用，造成轉(zhuǎn)爐煤氣大量泄壓后，再向總管網(wǎng)輸出煤氣,輸出壓力遠遠低于以高爐摻混為主的總管網(wǎng)煤氣壓力。經(jīng)分析當時轉(zhuǎn)爐煤氣輸出的煤氣僅限于供北興冶煉使用，無法實現(xiàn)向總管網(wǎng)輸送轉(zhuǎn)爐煤氣的目的。

(2)采取措施

技術(shù)人員跳出了原設(shè)計的誤區(qū)，將轉(zhuǎn)爐煤氣入網(wǎng)點與北興公司斷開，向煤氣壓力較低而急需高熱值燃氣的鍛鋼公司輸送。經(jīng)過近一個月的緊急設(shè)計與施工，完成了新輸送管路的敷設(shè)與對接。大大減少輸送管路上的沿程阻力損失。

1.3.3 轉(zhuǎn)爐回收煤氣參數(shù)的調(diào)整問題

(1)原因分析

目前北滿特鋼已基本取消發(fā)生爐煤氣，利用天然氣與高爐煤氣摻混代替原有的發(fā)生爐煤氣，另新建了一臺30t/h的燃氣鍋爐，對煤氣回收量的需求加大。轉(zhuǎn)爐煤氣回收原設(shè)計一氧化炭質(zhì)量分數(shù)35%，經(jīng)與行業(yè)專家論證，一氧化炭回收參數(shù)還有調(diào)整的空間，通過調(diào)整設(shè)計參數(shù)，來達到煤氣回收的最大量。

(2)采取措施

公司聘請北京國金恒信管理體系認證公司的節(jié)能專家李博士，指導(dǎo)轉(zhuǎn)爐煤氣回收一氧化炭參數(shù)的調(diào)整，一氧化炭質(zhì)量分數(shù)由35%調(diào)到20%。提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收率，在煤氣回收已達到設(shè)計要求的情況下，t鋼回收量由95m3提高至110m3。

2 經(jīng)濟效益分析

通過對轉(zhuǎn)爐煤氣輸出壓力及煤氣入網(wǎng)點的問題采取改進措施，使轉(zhuǎn)爐煤氣鋼回收能力從39m3提高到95m3，達到了設(shè)計要求。通過對轉(zhuǎn)爐回收煤氣參數(shù)的調(diào)整，使轉(zhuǎn)爐煤氣鋼回收能力從95m3提高到110m3，回收資源成本計算如下。

(1)彌補原設(shè)計缺陷不足帶來的經(jīng)濟效益。通過彌補原設(shè)計缺陷，轉(zhuǎn)爐煤氣鋼回收能力從39m3提高到95m3，t鋼回收煤氣增加了56m3，2013年全年北滿特鋼轉(zhuǎn)爐產(chǎn)鋼568 239t，全年多回收轉(zhuǎn)爐煤氣31821km3,每千立方米轉(zhuǎn)爐煤氣價格為

360元。全年創(chuàng)效1 145萬元。

(2)通過對轉(zhuǎn)爐回收煤氣參數(shù)的調(diào)整，帶來的經(jīng)濟效益。通過對轉(zhuǎn)爐回收煤氣參數(shù)的調(diào)整，使轉(zhuǎn)爐煤氣鋼回收能力從95m3提高到110m3。噸鋼回收煤氣增加了15m3，同時解決了煤氣質(zhì)量高品低用的現(xiàn)象，該項措施于2013年11月份實施，根據(jù)2014年計劃產(chǎn)量，預(yù)計2014年多回收煤氣12 300km3,每千立方米轉(zhuǎn)爐煤氣價格為360元，預(yù)計全年創(chuàng)效443萬元。

3 結(jié)語

經(jīng)過對轉(zhuǎn)爐煤氣回收能力不足的原因分析及改進措施，對轉(zhuǎn)爐煤氣回收設(shè)計方案提出改進，彌補設(shè)計缺陷，使轉(zhuǎn)煤氣回收利用率達100%。優(yōu)化了用能結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了資源回收綜合利用，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐煤氣全部回收利用。該項措施的實施，年節(jié)約資金1 588萬元，同時為企業(yè)全面實現(xiàn)清潔能源提供了有力的保障。