轉(zhuǎn)爐蒸汽供VD及RH精煉爐應(yīng)用實(shí)踐

姜鷗

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠，天津300301）

轉(zhuǎn)爐蒸汽供VD及RH精煉爐應(yīng)用實(shí)踐

姜鷗

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠，天津300301）

為解決VD蒸汽鍋爐無法滿足生產(chǎn)工藝要求的問題，采用轉(zhuǎn)爐產(chǎn)蒸汽取代天然氣快裝鍋爐，對VD真空精煉爐及RH真空精煉爐使用轉(zhuǎn)爐產(chǎn)蒸汽進(jìn)行分析。通過改變轉(zhuǎn)爐汽包的蒸汽運(yùn)行壓力、增加蓄熱器的儲存能力、加裝調(diào)節(jié)裝置、協(xié)調(diào)調(diào)度生產(chǎn)周期等措施，滿足了真空冶煉生產(chǎn)需求，并將富余蒸汽輸送到生活外網(wǎng)或低壓發(fā)電，減少了廢氣外排，循環(huán)利用，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

轉(zhuǎn)爐；鍋爐；蓄熱器；蒸汽；真空精煉

1　引言

天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠現(xiàn)有3座120 t轉(zhuǎn)爐，采用水冷汽化冷卻煙道，產(chǎn)生蒸汽用來輸送生活外網(wǎng)或者供低壓發(fā)電。初期配套120 tVD真空精煉爐一座，由天然氣快裝鍋爐提供過熱飽和蒸汽。后期因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整需求，續(xù)建120 tRH爐真空精煉爐一座，設(shè)計(jì)之初沒有配套獨(dú)立鍋爐，只能共用同一臺快裝鍋爐，但是兩座真空精煉爐不能滿足同時(shí)冶煉，無法同時(shí)安排品種生產(chǎn)計(jì)劃。

VD爐原設(shè)計(jì)配套18 t快裝鍋爐，自2003年建成使用后，運(yùn)行效果良好。2011年發(fā)現(xiàn)內(nèi)部煙火管外壁有許多點(diǎn)狀腐蝕，通過大修后，不久煙火管與管板間也仍有大量裂紋，經(jīng)技術(shù)人員及專業(yè)維修鍋爐廠家鑒定已無修復(fù)價(jià)值，且存在安全隱患，于2014年5月，辦理鍋爐停爐手續(xù)，之后無法繼續(xù)使用。為此以轉(zhuǎn)爐蒸汽取代快裝鍋爐勢在必行，考慮轉(zhuǎn)爐蒸汽產(chǎn)生間斷性、不穩(wěn)定性，將轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽通過改變蓄熱器壓力、調(diào)壓裝置等來得到穩(wěn)壓飽和蒸汽來供真空冶煉爐冶煉。

2　現(xiàn)有設(shè)備工藝概述

目前轉(zhuǎn)爐吹煉制度3吹3，冶煉周期約為37 min，平均吹氧時(shí)間15 min。配套汽化余熱鍋爐冷卻系統(tǒng)，設(shè)計(jì)工作壓力2.45 MPa，單臺設(shè)計(jì)平均產(chǎn)汽量17.1 t/h，瞬時(shí)連續(xù)最高產(chǎn)汽量可達(dá)55 t/h。VD爐改造前由1臺18 t快裝鍋爐供蒸汽，也可切換為RH爐供汽，但只能單一使用。煉鋼3座轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)時(shí)汽化冷卻裝置蒸汽產(chǎn)量理論上具備了供應(yīng)VD爐及RH爐工作的蒸汽用量。具體參數(shù)見表1、表2。表中數(shù)據(jù)進(jìn)一步說明了轉(zhuǎn)爐蒸汽取代VD快裝鍋爐蒸汽的可行性。

2.1轉(zhuǎn)爐汽化余熱鍋爐

表1　轉(zhuǎn)爐汽化余熱鍋爐參數(shù)

表2　VD爐及RH爐蒸汽參數(shù)

煉鋼車間3座轉(zhuǎn)爐，配套3個汽包，產(chǎn)生蒸汽匯總?cè)胄顭崞鳎偻ㄟ^一根總管道輸送至外網(wǎng)或發(fā)電。3座轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)時(shí)實(shí)際蒸汽總產(chǎn)量55 t/h左右，每座轉(zhuǎn)爐配1臺蓄熱器，每臺蓄熱器的有效容積均為80m3，后續(xù)建工程兩臺有效容積為150m3的蓄熱器，共5臺，并聯(lián)工作見圖1。在3座轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)條件下，通過蓄熱裝置及自動控制調(diào)節(jié)裝置輸送出1.0～1.3MPa的穩(wěn)定蒸汽送入廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)。

2.2VD爐真空泵系統(tǒng)

鋼水中危害氣體經(jīng)過氣體冷卻除塵器冷卻后進(jìn)入真空泵體系統(tǒng)。為提高低真空段的抽氣能力和縮短前期抽真空時(shí)間，采取主、輔噴射泵并聯(lián)設(shè)計(jì)。為防止主、輔噴射泵發(fā)生短路現(xiàn)象，該系統(tǒng)將主、輔冷凝器并聯(lián)分開安裝。最終廢氣、蒸汽混合物等經(jīng)末端泵通過末端冷凝器、放散管排出到廠房外面。

VD爐真空泵系統(tǒng)為五級泵系統(tǒng)（三級增壓+二級噴射），其組成見圖2。

圖1　轉(zhuǎn)爐蒸汽余熱系統(tǒng)

圖2　VD爐真空流程圖

（1）第一、二、三級增壓泵（B1、B2、B3）；

（2）第四、五級主噴射泵（E4A、E5A）；

（3）第四、五級輔噴射泵（E4B、E5B）；

（4）主列冷凝器（C1、C2a、C3）；

（5）輔列冷凝器（C2b、C3）；

（6）各級噴射泵和冷凝器間的連接管路。

VD真空精煉爐真空系統(tǒng)蒸汽最大用量14.5 t/ h，小時(shí)平均耗汽量為6.5 t/h，額定蒸汽壓力0.9～1.1 MPa，蒸汽溫度190～210℃（過飽和干蒸汽），抽氣時(shí)間5 min（從1個大氣壓抽至67 Pa，高真空保壓時(shí)間10min）。冶煉工作周期間斷，但抽真空階段用汽量連續(xù)。參照RH冶煉爐的設(shè)計(jì)說明要求，該爐真空泵系統(tǒng)相似于VD冶煉爐，但蒸汽要求壓力及流量稍高，根據(jù)轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐產(chǎn)汽量計(jì)算，有富余蒸汽，理論上可以滿足同時(shí)使用要求。

3　真空冶煉的實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)生產(chǎn)需求，考慮到更換新的配套鍋爐，建設(shè)周期和經(jīng)濟(jì)投入都不允許，要維持VD爐及RH爐生產(chǎn)，蒸汽氣源只能用轉(zhuǎn)爐產(chǎn)蒸汽來代替。轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的蒸汽基本用于生活外網(wǎng)及低壓發(fā)電，如果將其改為轉(zhuǎn)爐蒸汽供給，必然先提高汽包及蓄熱器蒸汽壓力和改造現(xiàn)有蒸汽系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置。但由于生產(chǎn)節(jié)奏因素，轉(zhuǎn)爐蒸汽壓力波動變化很大，還需要生產(chǎn)調(diào)度協(xié)調(diào)安排，來保證有充足穩(wěn)定的蒸汽汽源，以滿足工藝生產(chǎn)要求。

3.1改造蓄熱器管網(wǎng)系統(tǒng)

現(xiàn)有汽包及蓄熱器蒸汽管網(wǎng)一直處于低壓運(yùn)行，蓄熱器出口分為三路支管，一路供VD爐，一路供RH爐，一路供外網(wǎng)。首先要通過改變汽包外送蒸汽控制閥的壓力，將余熱鍋爐系統(tǒng)蒸汽壓力提高，來保證供蓄熱器的進(jìn)汽壓力。為此轉(zhuǎn)爐汽包及蓄熱器出口蒸汽壓力設(shè)置為1.8 MPa，汽包安全閥校驗(yàn)壓力2.3 MPa，蓄熱器安全閥校驗(yàn)壓力2.2 MPa，電動放散閥開啟/關(guān)閉壓力設(shè)置1.85/1.65 MPa，超壓后自動開閥放散進(jìn)行過壓保護(hù)，低于下限壓力自行關(guān)閉進(jìn)行保壓，蓄熱器水位控制在中線以上200 mm左右，是為了將蒸汽在高壓狀態(tài)下以熱晗［1］的形式溶于熱水中，當(dāng)外界壓力降低時(shí)，熱能瞬轉(zhuǎn)化蒸發(fā)轉(zhuǎn)化為蒸汽外送用戶。其次在蓄熱器輸送外網(wǎng)蒸汽主管道上增加穩(wěn)壓調(diào)壓裝置來滿足VD爐及RH爐生產(chǎn)及生活發(fā)電用氣。同時(shí)為防止轉(zhuǎn)爐煉鋼節(jié)奏不穩(wěn)定，產(chǎn)出蒸汽壓力波動變化大，增加調(diào)節(jié)閥、減壓閥等閥組裝置，鋪設(shè)氣體驅(qū)動管線及線纜。將控制信號及電源線從現(xiàn)場引至汽化操作室，增加汽化操作室內(nèi)電腦操作畫面控制模塊，根據(jù)供汽實(shí)時(shí)壓力，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動手動控制。

3.2實(shí)時(shí)生產(chǎn)運(yùn)行

3.2.1單臺真空精煉爐冶煉

由VD主控室或RH主控室提前一小時(shí)通知汽化主控室（蒸汽外送模式及參數(shù)由此控制），操作人員先將蒸汽系統(tǒng)模式改為真空冶煉模式（1.1～1.3 MPa），蓄熱器至真空精煉爐管路有0.1 MPa的壓損。抽真空開始后真空精煉主控人員實(shí)時(shí)觀察蒸汽供氣壓力，利用五級泵開啟將壓力控制在1.0～1.2 MPa之間，實(shí)際運(yùn)行中平均抽真空5 min內(nèi)能達(dá)到67 Pa以下，保壓階段真空度能保持在22～25 Pa，飽和蒸汽溫度在190～210℃。如壓力仍高于1.3 MPa，由汽化主控室利用蓄熱器后端主管蒸汽調(diào)節(jié)閥自行調(diào)節(jié)把蓄熱器供真空精煉爐壓力控制在1.3 MPa之內(nèi)。

如果在一座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的情況下冶煉品種鋼，汽包壓力峰值為1.1～1.3 MPa，蒸汽總流量達(dá)到15～20 t/h。必須由調(diào)度協(xié)調(diào)生產(chǎn)周期，前期在保證蓄熱器儲汽壓力在1.3 MPa以上，才可控制轉(zhuǎn)爐兌鐵與真空冶煉抽真空同時(shí)進(jìn)行，能保證耗汽過程中有源源不斷的蒸汽補(bǔ)給。兩座及3座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)時(shí)，只要把蓄熱器供汽壓力控制在1.3 MPa左右，真空爐冶煉時(shí)均沒問題。

3.2.2VD爐及RH爐同時(shí)冶煉

當(dāng)兩臺真空精煉爐同時(shí)冶煉抽真空時(shí)，必須有兩座以上轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，提前將蓄熱器儲汽壓力控制在1.6MPa左右。在真空精煉爐開啟蒸汽時(shí)，至少有一座轉(zhuǎn)爐在吹煉，蓄熱器可以提供持續(xù)的蒸汽供給。三座轉(zhuǎn)爐相繼生產(chǎn)，蓄熱器可以在無轉(zhuǎn)爐吹煉期間保證供汽時(shí)間在15min以內(nèi)，供汽壓力不低于在1.3MPa，生產(chǎn)節(jié)奏由調(diào)度及時(shí)掌控。

兩臺真空精煉爐同時(shí)冶煉時(shí)，汽包峰值壓力為1.3～1.5MPa，蒸汽總流量達(dá)到35～40 t/h。由轉(zhuǎn)爐蒸汽供汽，實(shí)際運(yùn)行完全沒問題，只是在兩爐鋼抽真空間隙不用蒸汽時(shí)，而轉(zhuǎn)爐還在吹煉，蓄熱器的壓力會上升很快，避免蒸汽壓力超高造成放散，由汽化操作人員實(shí)時(shí)觀察壓力，手動設(shè)置外送蒸汽調(diào)節(jié)閥開啟百分度，將富余蒸汽輸送外網(wǎng)用戶。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，靈活掌握，滿足生產(chǎn)的同時(shí)蓄熱器不放散（3臺轉(zhuǎn)爐煉鋼的情況下偶爾也有放散，但不經(jīng)常），減少能源浪費(fèi)。

4　產(chǎn)生效益

對轉(zhuǎn)爐蒸汽改造前使用快裝鍋爐供蒸汽進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，全年消耗天然氣2 358 123 m3，VD實(shí)際過鋼量468 204 t，全年平均單耗5.0365 m3/t，按照單價(jià)2.44元/m3計(jì)算，VD耗天然氣噸鋼成本12.289元。而改使轉(zhuǎn)爐蒸汽后，不在消耗天然氣，單月耗蒸汽1 356 t，VD過鋼量40 328 t，平均蒸汽單耗0.033 6 t，按照單價(jià)70元/t計(jì)算，VD耗蒸汽噸鋼成本2.35元。如果按照全年VD過鋼量468 204 t計(jì)算，一年可節(jié)省天然氣費(fèi)用（12.289-2.35）元/t×468 204 t= 4 653 479.56元。

5　結(jié)束語

經(jīng)實(shí)踐證明，該方案實(shí)施后，在用真空精煉爐冶煉品種鋼時(shí)，由調(diào)度協(xié)調(diào)生產(chǎn)周期，完全能滿足冶煉要求。轉(zhuǎn)爐蒸汽循環(huán)利用系統(tǒng)使天鋼節(jié)省了建設(shè)配套鍋爐及其附屬設(shè)施人員配置的投資。比建配套RH爐鍋爐房節(jié)省投資約400萬元，且沒有新增用地。改用轉(zhuǎn)爐蒸汽供真空精煉爐冶煉抽真空，不但減少廢氣外排，起到環(huán)保作用，還能使能源循環(huán)利用，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］郭茶秀，魏新利.熱能儲存技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：156-169.

Application of Converter Steam for VD and Refining Furnace

JIANG Ou
（Steel-making Plant，Tianjin Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Tianjin 300301，China）

In order to solve the problem that VD steam boiler could not fulfill the requirements by the production process，steam produced by converter was used to replace natural gas to supply the package boiler. The paper analyzed the application of converter steam for VD and refining furnace.Measures of changing the steam running pressure of converter drum，increasing the storage capacity of heat accumulator，adding adjusting devices and coordinating and dispatching production schedule were taken tomeet the production requirement of vacuum melting.Excess steam was supplied to external network for life utilization or low voltage power generation.Waste gas emission was reduced and waste gas recycled.High economic benefitwas created.

converter；boiler；heataccumulator；steam；vacuum refining

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.04.016

2016-04-07

2016-05-04

姜鷗（1982—），男，遼寧人，碩士，工程師，主要從事煉鋼設(shè)備管理方面的研究工作。