淺談鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排

王菁 趙華

摘 要：煉鋼過程中能量的回收利用及對排放物的處理對節(jié)能減排有著重大的意義。文章通過具體實例提出了具體的轉爐改造中可能遇到的實際問題，并列舉了節(jié)能降耗和減排的具體措施。

關鍵詞：節(jié)能減排；能量回收；轉爐汽化冷卻系統(tǒng)

近年來隨著環(huán)境問題日益嚴峻，能源逐漸枯竭，鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排勢在必行。到2015年，我國要淘汰落后煉鐵能力2億噸，煉鋼能力6500萬噸，鋼鐵企業(yè)轉型升級過程中將面臨結構調(diào)整、轉型升級、兼并重組、淘汰落后、化解過剩產(chǎn)能的問題。

近幾年鋼鐵企業(yè)的減排措施有燒結機煙氣脫硫、各種爐窯燃煤改燃氣，節(jié)能措施有高爐煤氣干式除塵TRT、干熄焦、轉爐煤氣干法除塵、轉爐及加熱爐產(chǎn)生的低溫低壓蒸汽發(fā)電、燒結余熱發(fā)電等。

鋼鐵企業(yè)是我國的耗能大戶，尤其轉爐煉鋼在不同的環(huán)節(jié)上都存在著能源利用不足，排放超標問題，特別是轉爐汽化冷卻系統(tǒng)，作為轉爐煉鋼的主要節(jié)能環(huán)節(jié)，它的設計是否合理在整個煉鋼工藝中起著舉足輕重的作用。

1 轉爐汽化冷卻節(jié)能降耗與減排的綜合措施

隨著國家節(jié)能減排政策的實施，國內(nèi)眾多鋼鐵企業(yè)都需要通過采用新技術和新工藝來實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。

（1）活動煙罩的改造

轉爐煤氣回收占整個轉爐工序能量回收總量的80%左右，其熱值可達8200kJ/m3左右，是較優(yōu)質(zhì)的燃料。用微壓差跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)，加上變頻調(diào)速，最大限度地控制過?？諝庀禂?shù)，減少煙氣在爐口處的燃燒。

（2）轉爐汽化冷卻蒸汽替代燃氣鍋爐

VD真空精煉爐所用的真空泵為間歇運行，抽真空前蒸汽負荷為零，開機后幾分鐘內(nèi)達到滿負荷，但真空泵工作期間要求蒸汽連續(xù)穩(wěn)定，以往是專設一臺鍋爐供蒸汽，目前利用蓄熱器替代燃氣鍋爐房的技術已經(jīng)很成熟，此法不但可以節(jié)省建設鍋爐房的費用，而且可以將轉爐汽化冷卻所產(chǎn)生的蒸汽有效利用。

（3）低溫低壓蒸汽的利用

前幾年，轉爐煉鋼產(chǎn)生的蒸汽一般為0.4～0.8Mpa，很多鋼鐵廠夏天因無熱用戶而將蒸汽全部放散，不但造成大量的軟水被排放，而且蒸汽的潛能也沒被利用。

近幾年，利用低溫低壓蒸汽發(fā)電的技術日趨成熟，與火力發(fā)電廠發(fā)出的同等電量相比，即可節(jié)約能源又可減少二氧化碳及污染物的排放。此外，低溫低壓蒸汽還可用于制冷機組、空調(diào)等，運行一兩年后效益就可回收。

2 汽化冷卻系統(tǒng)的現(xiàn)狀及問題

在鋼鐵冶煉過程中產(chǎn)生的廢氣、煙塵也是對大氣環(huán)境質(zhì)量造成不利影響的重要因素之一。目前煉鋼生產(chǎn)過程中的汽化冷卻系統(tǒng)仍存在下列問題。

（1）很多鋼廠為了快速增產(chǎn)，只將轉爐容量增大，汽化冷卻煙道和汽包不變，縮短冶煉時間，增加冶煉強度，從而提高供氧強度和煤氣發(fā)生量。實例表明，當供氧強度每提高1m3/min·噸，煤氣發(fā)生量會提高11.91m3/噸。因此瞬時煙氣量增大，而在同樣的風機功率下，會造成風機抽力嚴重不足，從而導致煙氣大量外溢。

（2）水質(zhì)不達標。雖然采用軟水，但由于水質(zhì)管理不善，加之煙道受熱管底部排污較困難，當熱負荷很高時，受熱管內(nèi)壁也會結垢，使管子傳熱效果大大降低，造成超溫破壞。

（3）爐塵對受熱管的磨損。爐氣中含有大量的氧化鐵粉塵，粉塵與受熱面管子產(chǎn)生摩擦而使受熱管磨損。尤其當煙道直徑過小時，煙氣流速過高，有時能達到35m/s，煙道的壽命大幅度減少。

（4）制造工藝差。在煙道制造過程中，管子與隔板間的大量焊縫均采用手工焊接，不易保證焊接質(zhì)量，時有漏水現(xiàn)象發(fā)生，既浪費了軟水又造成不安全隱患。

（5）由于活動煙罩使用一段時間后性能下降，因此很多鋼廠將活動煙罩的高度一次性調(diào)節(jié)好并將其固定，以后不再升降，從而導致煙氣在爐口外燃燒的份額增多，回收質(zhì)量不高。

以上問題如不解決，將會制約我國能源政策的實施，很多鋼廠面臨停產(chǎn)的局面，因此鋼廠的技改迫在眉睫。

3 轉爐汽化冷卻改造中的實際問題

鋼鐵企業(yè)一方面要淘汰落后小轉爐，在原有基礎上整合擴建，另一方面要進行節(jié)能減排的技術改造。

例如，某鋼廠要改造原有85t轉爐，欲在節(jié)省投資的基礎上進行改造。原則上盡量保留原有設備、廠房，僅對吊車梁及柱子進行加固，以達到滿足轉爐最大裝爐量120 t的要求。經(jīng)過對原吊車梁校核后，由于原來選擇的吊車有一定的余量，能滿足轉爐最大裝爐量的要求，故僅對柱子進行加固。由于吊車梁及各層平臺的高度已經(jīng)定型，不易拆除重建，改造應在不碰吊車梁及柱的情況下，盡量擴大汽化冷卻煙道的直徑。

3.1 汽化冷卻煙道的校核分析

通過計算發(fā)現(xiàn)：

（1）現(xiàn)僅校核爐口段煙道的直徑，在脫碳速度為0.5%/min時，爐氣量為100760標m3/h，煙氣平均流速為28m/s，末端煙道出口溫度高達950℃?？吭龃笠晃牡膰娝拷鉀Q高溫會造成水資源的進一步浪費，最終決定改為干法除塵。

（2）煙道直徑影響傳熱效果和煙氣沖刷磨損煙流攜帶爐塵量，而加大直徑有限，只能把末段加粗到直徑2.3m，將煙道加長1.5m，同時將汽包提高1.5m。

（3）汽包作用是用來分離汽水混合物的，能保證蒸汽的品質(zhì)，同時儲存一定的水量，當給水因事故中斷時，用來保證轉爐吹煉順利結束和安全停爐。

汽包小了有兩點不利：一是蒸汽含汽率較高，蒸汽品質(zhì)差；二是為防止干燒水位提高接近上升管口，吹煉時汽包水位上下波動劇烈，周期性地與上升管內(nèi)的汽水混合物相撞，導致汽水循環(huán)不暢，產(chǎn)生周期性脈動，燒漏水冷壁。

經(jīng)過以上分析決定將汽包更換，直徑由2m改為2.4m，提高了生產(chǎn)安全性。

3.2 轉爐汽化冷卻系統(tǒng)對后部工序的影響

由于裝爐量的增大非常有限，為了增大出鋼量，就要減少吹煉時間以增強冶煉強度，在開罩吹煉中期瞬時最大爐氣量有大幅度增加，而通風除塵系統(tǒng)風機不能滿足需要，煙氣外溢，汽化冷卻煙道與風機排煙量之間互相制約，如不匹配就會造成過剩空氣系數(shù)過大，煙氣量增多，為此決定重建鼓風機房。

由此可以看出，本改造通過盡可能加長汽化冷卻煙道，擴大汽包直徑，加大風機風量等方法，滿足了工藝要求，且實際運行也達到了預期的效果，在一定程度上達到了節(jié)能減排的目的。

參考文獻

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[2]黃衛(wèi)超，馬林.轉爐煤氣的回收及利用[J].寶鋼技術，2009，（3）：17-20.

（作者單位：1.合肥工業(yè)大學宣城校區(qū)建筑工程系2013給排水；2.中冶東方工程技術有限公司秦皇島研究設計院熱力）