轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)優(yōu)化控制方案研究

董保亮

西寧特殊鋼股份有限公司煉鋼事業(yè)部

轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)優(yōu)化控制方案研究

董保亮

西寧特殊鋼股份有限公司煉鋼事業(yè)部

隨著我國(guó)鋼鐵冶煉技術(shù)不斷發(fā)展，在煉鋼過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多余的氣體或者是熱量。在國(guó)家不斷推行優(yōu)化工業(yè)產(chǎn)能結(jié)構(gòu)，節(jié)能減排的政策下，對(duì)于煉鋼的多余產(chǎn)能利用，不可避免的用到轉(zhuǎn)爐煤氣的回收系統(tǒng)。本文通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)的優(yōu)化控制方案進(jìn)行研究，旨在提高煉鋼能源使用效率。

轉(zhuǎn)爐煤氣；回收系統(tǒng)；優(yōu)化控制

隨著我國(guó)基礎(chǔ)公共事業(yè)的不斷發(fā)展，鋼鐵的使用量逐漸的加大，對(duì)于生產(chǎn)鋼鐵過(guò)程中如何提高能源的回收利用有了更高的要求。轉(zhuǎn)爐煤氣是在煉鋼過(guò)程中，鐵水中的碳在氧化的作用下生成一氧化碳和二氧化碳混合體[1]。產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐煤氣具有極大的毒性，夾雜含有大量的氧化鐵粉，直接排放會(huì)影響煉鋼效率，也會(huì)污染環(huán)境。轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行回收不僅可以對(duì)鐵元素進(jìn)行回收利用，還能作為燃料進(jìn)行利用。以此應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣的回收系統(tǒng)予以重視。

一、轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)簡(jiǎn)介

（一）回收系統(tǒng)工作原理

轉(zhuǎn)爐煤氣在煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的一氧化碳含量約占90%左右。這種氣體對(duì)人體有極大的毒害作用，但同樣也是熱值極高的優(yōu)質(zhì)燃料，因此必須使用回收系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行回收再利用。轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)的工作原理是，將高溫的煙氣在汽化煙道進(jìn)行凈化和冷卻處理，將轉(zhuǎn)爐煙氣的氧化鐵粉進(jìn)行回收，得到純凈的氣體。

轉(zhuǎn)爐煤氣回收有干法和濕法兩種：濕法是高溫?zé)煔饨?jīng)汽化冷卻降至約1000攝氏度，經(jīng)過(guò)兩道脫水工序，噴出洗滌水降低煤氣溫度至35攝氏度左右，進(jìn)行氧化鐵粉的回收。之后用抽風(fēng)機(jī)將潔凈氣體進(jìn)行儲(chǔ)備。干法是高溫?zé)煔庀冉禍刂?000攝氏度左右，再蒸發(fā)冷卻降至200攝氏度，使用干式除塵器除去氧化鐵粉等固體物質(zhì)，抽風(fēng)機(jī)將潔凈煤氣送入儲(chǔ)氣罐。目前國(guó)內(nèi)使用的多是濕法回收，國(guó)外使用干法回收。濕法回收工作效率是60-80m3/t，干法回收的含塵量能達(dá)到小于50mg/m3，投資較濕法回收高12%-15%，但是不需要污水處理，動(dòng)力消耗低，但后續(xù)氣體混合需要預(yù)防爆炸問(wèn)題。

（二）國(guó)內(nèi)回收系統(tǒng)存在現(xiàn)狀

一般濕法回收系統(tǒng)包括除塵系統(tǒng)，水系統(tǒng)、安全PLC系統(tǒng)、液壓回收閥系統(tǒng)、煤氣柜控制系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。在液壓回收部分控制不當(dāng)致使回收的效率降低，安全PLC系統(tǒng)不完善導(dǎo)致煙氣的非正常泄露，嚴(yán)重影響回收率。通過(guò)PLC程序之間切換時(shí)容易出現(xiàn)安全連鎖現(xiàn)象，以至于出現(xiàn)影響煙氣回收。PLC沒(méi)有遠(yuǎn)程監(jiān)控，因此出現(xiàn)問(wèn)題不能處理，需要作業(yè)人員手動(dòng)解決，非常不便。

二、轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)的優(yōu)化

由于轉(zhuǎn)爐煤氣回收依靠相關(guān)儀表數(shù)值進(jìn)行判斷，不能實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等措施，因此對(duì)原有的現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行加裝智能系統(tǒng)的改造，則回收系統(tǒng)使用起來(lái)更加便捷。因此引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的Delta V控制系統(tǒng)對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

（一）Delta V控制系統(tǒng)

Delta V控制系統(tǒng)[2]使用以太網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制，設(shè)有操作員模塊、工程師模塊、冗余控制模塊。操作員模塊能進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煤氣除塵加工和高焦?fàn)t煙氣混合加工的操作；工程師模塊可以對(duì)各種故障進(jìn)行診斷，檢測(cè)站點(diǎn)轉(zhuǎn)爐煤氣的回收率等指標(biāo)。Delta V控制系統(tǒng)能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的儀表和設(shè)備的工作量進(jìn)行控制和監(jiān)控，對(duì)泵、閥等開(kāi)關(guān)實(shí)行聯(lián)鎖保護(hù)及狀態(tài)控制。該系統(tǒng)存在集成模塊，內(nèi)設(shè)卡件，即插即拔，可在線更換。運(yùn)行過(guò)程沒(méi)有較大噪音，軟件功能齊全，減少工作人員的日常維護(hù)工作量。在日常故障發(fā)生時(shí)，智能系統(tǒng)能及時(shí)在線檢測(cè)，并且對(duì)于突發(fā)異常進(jìn)行預(yù)警。從而省去工作人員檢查儀表、判斷故障原因等環(huán)節(jié)。

（二）保證現(xiàn)場(chǎng)供電穩(wěn)定

對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)最重要的是Delta V控制系統(tǒng)的供電穩(wěn)定，而控制器上的電力來(lái)自于控制器上的電源卡。為了避免突發(fā)的停電狀況導(dǎo)致控制系統(tǒng)的電源供電受到影響，需要加設(shè)不間斷電源UPS保證供電。從而提高穩(wěn)定性和安全性。如果市電線路或者UPS出現(xiàn)故障，Delta V控制系統(tǒng)則會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn)。因此供電方面會(huì)使用雙線路供電，再增加一個(gè)UPS形成冗余供電，從而保障電源不會(huì)斷電，系統(tǒng)長(zhǎng)效運(yùn)行。

（三）提高純凈煤氣回收量

轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)停吹時(shí)，增加延時(shí)放散時(shí)間，停吹環(huán)節(jié)進(jìn)行合理的優(yōu)化。一般地，正常停吹，轉(zhuǎn)爐到除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間大約60秒，當(dāng)除塵結(jié)束后，延時(shí)放散20秒可以保證煙氣管路中純凈煤氣的回收。如果放散20秒回收煙氣率較低，或者出現(xiàn)中斷、故障等信號(hào)時(shí)，要及時(shí)停止回收，送入放散側(cè)保證生產(chǎn)安全。轉(zhuǎn)爐煤氣的回收受回收條件、空氣吸入量、供氧強(qiáng)度等因素的影響較為明顯。其中爐口的壓差決定了空氣吸入量，壓差固定對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣的回收造成影響，壓差不穩(wěn)定相差大，回收效果會(huì)出現(xiàn)大幅度的波動(dòng)，不利于回收。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣的自動(dòng)化可以增加轉(zhuǎn)爐煤氣的安全性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣回收過(guò)程中全程集中的監(jiān)管和控制。使作業(yè)人員提高了工作效率，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的設(shè)備在發(fā)現(xiàn)情況的時(shí)候，能夠及時(shí)處理。為生產(chǎn)的安全運(yùn)行提供了保障。Delta V控制系統(tǒng)有即插即拔的卡件，可在線更換，操作不僅方便快捷，耗電量也很小。從而減少了維修費(fèi)用，使鋼鐵企業(yè)成本降低。但是對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)的操作，要求工作人員提高自身素質(zhì)，懂得Delta V控制系統(tǒng)的原理。在軟件的維護(hù)升級(jí)問(wèn)題上要有計(jì)算及的相關(guān)基礎(chǔ)。因此對(duì)管理人員的知識(shí)水平要求更高。使用前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行詳細(xì)的培訓(xùn)。目前我國(guó)尚在使用濕法回收，隨著技能減排技術(shù)的不斷提高，我國(guó)會(huì)逐步改良濕法回收。通過(guò)運(yùn)用新的科學(xué)技術(shù)，為鋼鐵行業(yè)的節(jié)能環(huán)保帶來(lái)更大的變革。

[1]刁興武,李乾坤.西鋼120 t轉(zhuǎn)爐煤氣回收優(yōu)化實(shí)踐[J].黑龍江冶金,2015,（2）：39-41.

[2]丁昊.某鋼廠轉(zhuǎn)爐煤氣回收并網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化改造實(shí)踐[J].機(jī)電信息,2016,（12）：102-103.