提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的措施

楊凱峰，閆棟，王紅霞，楚士進(jìn)

（石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東肥城 271612）

提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的措施

楊凱峰，閆棟，王紅霞，楚士進(jìn)

（石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東肥城 271612）

石橫特鋼集團(tuán)有限公司煉鋼廠(chǎng)為提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量，采取優(yōu)化回收條件參數(shù)、降低煙罩、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與二文環(huán)縫優(yōu)化匹配以及三通閥動(dòng)作時(shí)間優(yōu)化等措施，同時(shí)做好噴淋水水質(zhì)的監(jiān)督管理和定期點(diǎn)檢、及時(shí)清淤等日常工作，提高轉(zhuǎn)爐煤氣品質(zhì)，降低了電耗，增加了煤氣的回收量，噸鋼可增加效益0.6元。

煤氣回收；降罩操作；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；防堵清淤

隨著對(duì)負(fù)能煉鋼的深度挖潛，煤氣回收成為每個(gè)煉鋼廠(chǎng)的研究重點(diǎn)。早期山東石橫特鋼集團(tuán)煉鋼廠(chǎng)三煉鋼煤氣回收量較低，不利于低成本煉鋼。為此，優(yōu)化設(shè)備參數(shù)，通過(guò)提高設(shè)備管理水平，以提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量［1］。

1 設(shè)備現(xiàn)狀及煤氣回收可行性分析

石橫特鋼集團(tuán)煉鋼廠(chǎng)三煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣回收凈化系統(tǒng)采用塔文濕法除塵（OG法）技術(shù)。主要由噴淋冷卻塔、二文環(huán)縫、濕旋脫水器構(gòu)成。除塵機(jī)理為：在主抽風(fēng)機(jī)動(dòng)力引導(dǎo)下，從轉(zhuǎn)爐排出的高溫?zé)煔饨?jīng)汽化冷卻煙道冷卻，溫度降為約900℃，然后通過(guò)飽和噴淋冷卻塔（一文）飽和冷卻降溫到72℃，進(jìn)行粗除塵；煙氣冷卻后進(jìn)入RSW洗滌器（二文），在喉口及擴(kuò)張段人口都處于高速狀態(tài)（100～120 m/s），與噴入RSW內(nèi)的除塵水滴碰撞，水滴在高速氣流沖擊下進(jìn)一步霧化成細(xì)小的水霧，此時(shí)氣、液、固(塵粒)三相的相對(duì)速度很大，塵粒與水霧能充分碰撞，并完全被水汽濕潤(rùn)，至擴(kuò)張段末端，在擴(kuò)散、慣性作用下凝聚較大的含塵液滴，經(jīng)濕旋脫水器精脫水，使含塵液滴與煙氣充分分離，進(jìn)行精除塵；之后，滿(mǎn)足成分回收條件的煙氣經(jīng)三通閥、水封逆止閥通過(guò)管道輸送至煤氣柜回收，不滿(mǎn)足的則進(jìn)入放散煙囪點(diǎn)火排放。

對(duì)60 t轉(zhuǎn)爐吹煉期間煤氣中CO含量、氧含量成分進(jìn)行了實(shí)時(shí)記錄，并以連續(xù)曲線(xiàn)的形式與當(dāng)前供氧情況放在一個(gè)畫(huà)面中，經(jīng)過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析可知，煤氣CO含量與吹煉期脫碳速度有關(guān)，初期因硅的氧化，造成碳氧化比較緩慢，中期濃度高而且反應(yīng)劇烈，末期濃度下降，反應(yīng)逐漸趨緩，三個(gè)階段持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短與原料條件、供氧強(qiáng)度有關(guān)；吹煉中期是煤氣回收重要階段，此階段CO濃度越高，回收煤氣熱值越高。

按理想條件計(jì)算含碳量4.0%的鐵水，100%完全回收，可得到標(biāo)注熱值的煤氣的極限值［2］為噸鋼128.83 m3。當(dāng)前噸鋼煤氣回收為116 m3，提高煤氣回收有較大的潛力。

2 優(yōu)化煤氣回收措施

為進(jìn)一步提高煤氣回收量，在煤氣回收過(guò)程增加了激光煤氣分析儀，并通過(guò)應(yīng)用軟件將CO濃度曲線(xiàn)、吹煉時(shí)的氧氣流量、氧槍槍位曲線(xiàn)顯示在一個(gè)畫(huà)面中，為查找供氧制度與提高煤氣回收量之間的關(guān)系提供了大量有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.1 煤氣回收參數(shù)優(yōu)化

為了最大限度地延長(zhǎng)煤氣回收時(shí)間，通過(guò)逐步優(yōu)化起始煤氣回收的限制條件參數(shù)，在安全條件允許的情況下，對(duì)CO起始回收濃度和氧含量進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，以增加煤氣回收量。

最初煤氣回收條件為CO含量≥35%，且氧含量≤1%，后來(lái)逐步調(diào)整為CO含量≥15%，且氧含量≤1%，目前調(diào)整為CO含量≥15%，氧含量≤2%即可回收，以最大限度地延長(zhǎng)回收時(shí)間。實(shí)際上，如果用戶(hù)允許，CO的起始回收含量還可以降低，甚至只把氧含量作為限制條件。因?yàn)閷?shí)踐中氧含量開(kāi)始下降的時(shí)，CO濃度已經(jīng)達(dá)到10%以上，當(dāng)氧含量滿(mǎn)足≤2%的回收條件時(shí)，CO濃度肯定10%上，但是由于這樣寬松的回收條件，勢(shì)必導(dǎo)致所回收煤氣的質(zhì)量較差，熱值偏低，無(wú)法滿(mǎn)足煉鐵燒結(jié)或煉鋼鋼包烘烤等要求，因此只能用于混合焦?fàn)t煤氣燃燒發(fā)電。

2.2 降罩操作

出于安全方面的考慮，在煤氣回收操作中，對(duì)煙氣中的氧含量有嚴(yán)格要求，而煙氣中的氧主要來(lái)自于爐口附近的野風(fēng)吸入，因此，在轉(zhuǎn)爐開(kāi)吹以后，及時(shí)將活動(dòng)煙罩降至爐口附近，減少爐口周?chē)帮L(fēng)的吸入量，可以迅速降低煙氣中的氧含量，以最快的速度到達(dá)煤氣回收允許的氧含量條件。

減少空氣的吸入量，還可以減少吹煉過(guò)程中CO的二次燃燒，提高煤氣回收的質(zhì)量。不降罩操作回收的煤氣中CO2含量可以達(dá)到18%以上，而降罩操作后CO2含量可以降至15%以下，降低的這部分CO2實(shí)際上就是CO少燃燒氧化的。

2.3 匹配風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和二文環(huán)縫開(kāi)度

以保證吹煉期間爐口的微正壓為標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化一次除塵風(fēng)機(jī)在吹煉期間的轉(zhuǎn)速和二文環(huán)縫開(kāi)度，使煤氣回收操作最經(jīng)濟(jì)，回收量最大。實(shí)踐中，擬定了4個(gè)方案是：

1）核心是低轉(zhuǎn)速（電機(jī)出力70%以?xún)?nèi)），大喉口開(kāi)度?？紤]到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，可以降低電耗，將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為吹煉期間全部高速運(yùn)行，最高轉(zhuǎn)速設(shè)定為2 000 r/min，提槍后降低到最低速900 r/min，直到再次開(kāi)氧吹煉提速。為保證爐口微正壓要求，配合喉口設(shè)定開(kāi)度增大。實(shí)踐結(jié)果表明，電耗降低明顯，但是由于煙氣在管線(xiàn)中的流速下降，各處積灰嚴(yán)重，管線(xiàn)阻力不斷升高，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子也因積灰導(dǎo)致平衡破壞，平均壽命僅不到3 d。同時(shí)由于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，瞬時(shí)風(fēng)量小，噸鋼煤氣回收量?jī)H105 m3左右。

2）核心是高轉(zhuǎn)速（電機(jī)出力90%以上），小喉口開(kāi)度。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到2 700 r/min，為了保證爐口微正壓，盡管喉口開(kāi)度降下來(lái)了，但是瞬時(shí)風(fēng)量仍然由第一方案的40 000 m3/h，增加到48 000 m3/h，噸鋼煤氣回收量增加到115 m3，沒(méi)有大幅度增加的原因是，由于風(fēng)機(jī)速度快，煙氣中的氧含量下降速度緩慢，影響開(kāi)始回收的時(shí)間延后，造成回收量下降，熱值低，煤氣質(zhì)量差。

3）結(jié)合轉(zhuǎn)爐吹煉前期CO濃度低，而中期濃度高的特點(diǎn)，動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，結(jié)合回收管線(xiàn)各彎頭部位積灰情況，調(diào)整二文喉口環(huán)縫開(kāi)度。通過(guò)不斷探索風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、二文環(huán)縫開(kāi)度與煤氣回收量之間的關(guān)系，使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與二文環(huán)縫開(kāi)度達(dá)到最佳匹配，保證了煤氣回收量，降低了電耗。通過(guò)將一次除塵風(fēng)機(jī)由定頻改為變頻后，在不同的吹煉時(shí)間段，動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，最終將喉口開(kāi)度穩(wěn)定在12%，在轉(zhuǎn)爐吹煉0～3 min時(shí)間段內(nèi)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 100 r/min，在轉(zhuǎn)爐吹煉3～9 min時(shí)間段內(nèi)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 500 r/ min，在轉(zhuǎn)爐吹煉9 min～提槍吹煉結(jié)束時(shí)間段內(nèi)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 100 r/min，煤氣回收熱值可保持在6 561 kJ/ Nm3，噸鋼回收量可達(dá)122 m3。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與二文環(huán)縫開(kāi)度調(diào)整見(jiàn)表1。

4）在第三個(gè)方案的基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)進(jìn)一步的優(yōu)化，對(duì)轉(zhuǎn)爐開(kāi)吹后的每1 min的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行了設(shè)定，繼續(xù)降低開(kāi)吹前和吹煉前期硅氧化階段以及吹煉末期即開(kāi)吹10 min以后的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)爐，同時(shí)從來(lái)渣前期就逐步提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，直到碳氧反應(yīng)趨于減弱，最大程度地降低前期和末期野風(fēng)的吸入量，提高中期高濃度CO煤氣的回收量，取得了不錯(cuò)的效果。

表1 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與二文環(huán)縫開(kāi)度調(diào)整

第四方案沒(méi)有形成最終的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)，只是確定了調(diào)整原則，因此根據(jù)這一方案要求一直在動(dòng)態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)煤氣回收量的最大化。

2.4 三通閥動(dòng)作時(shí)間優(yōu)化

激光煤氣分析儀將CO、O含量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值傳到系統(tǒng)軟件后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)若發(fā)現(xiàn)符合回收條件，將向三通閥發(fā)出打開(kāi)指令，包括三通閥在內(nèi)的管道閥門(mén)都存在1個(gè)動(dòng)作時(shí)間，盡量縮短這個(gè)時(shí)間，使符合回收條件的煤氣盡快進(jìn)入回收通道，可以提高煤氣的回收量。

另外，三通閥還與氧槍提槍信號(hào)聯(lián)鎖，即系統(tǒng)只要接收到氧槍提槍信號(hào)，三通閥馬上執(zhí)行關(guān)閉動(dòng)作，但實(shí)際上氧槍提槍時(shí)，從爐口到三通閥這段管道內(nèi)的煤氣仍然符合回收條件，因此，通過(guò)計(jì)算此時(shí)的風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量和管道內(nèi)煙氣體積，考慮一個(gè)安全余量，將三通閥的動(dòng)作時(shí)間延后，也可以噸鋼回收2～5 m3的煤氣。

3 做好日常的防堵清淤工作

3.1 做好噴淋水水質(zhì)的監(jiān)督管理工作

第三煉鋼車(chē)間在2014年6月出現(xiàn)煤氣回收異常情況，煤氣回收量低，僅100 m3/t左右，熱值升高，約7 113 kJ/m3，而且爐口溢煙大，不便于看火。根據(jù)二文喉口結(jié)垢情況（連續(xù)生產(chǎn)36 h后，二文喉口結(jié)垢10～20 mm）及水質(zhì)指標(biāo)（水質(zhì)pH為9.85左右）分析可知，煙氣中的Ca2+與CO32-反應(yīng)，在喉口處粘附，使喉口開(kāi)度減小，一文、二文后壓力升高，導(dǎo)致?tīng)t口發(fā)生溢煙、回收量低。

通過(guò)采取在一文二文供水管道增加分散劑投加量，調(diào)整合適的水質(zhì)PH值指標(biāo)，加強(qiáng)碳酸鈣在斜板池的沉淀等措施，喉口處結(jié)垢粘附現(xiàn)象得到解決，爐口溢煙現(xiàn)象得到控制，煤氣回收量達(dá)到指標(biāo)要求。

3.2 定期點(diǎn)檢、及時(shí)清淤

1）噴淋塔及二文環(huán)縫中的噴嘴必須定期檢查堵塞情況，及時(shí)清理以保證噴淋、霧化和沖洗效果。2）二文環(huán)縫的大小由重錘的上下位置調(diào)節(jié)，因此必須確保重錘固定良好，定位準(zhǔn)確，與環(huán)縫大小的對(duì)應(yīng)關(guān)系明確。3）定期觀察、清理各彎頭、喉口內(nèi)壁的結(jié)垢積灰情況。除日常點(diǎn)檢外，還規(guī)定在季度檢修時(shí)間將噴淋塔人孔、二文人孔、重力脫水器人孔、彎頭脫水器人孔、180°彎頭人孔和濕旋脫水器人孔全部打開(kāi)，確認(rèn)內(nèi)部結(jié)垢情況和積垢情況，并對(duì)清理后的部位進(jìn)行拍照記錄，便于對(duì)比分析。

通過(guò)采取以上措施，保證了一次煙氣凈化系統(tǒng)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)化回收條件，調(diào)整喉口開(kāi)度和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速更加匹配，做好定期的點(diǎn)檢和清淤工作，限制空氣吸入的不良影響，提高轉(zhuǎn)爐煤氣品質(zhì)，降低了電耗，增加煤氣的回收量約6 m3，煤氣回收熱值6 560.5 kJ/ Nm3，回收量可達(dá)122 m3/t，按煤氣0.1元/m3計(jì)算，噸鋼可增加效益0.6元。

［1］Li Z.Discussion on improving the quality of large converter gas recovery of OG method［J］.Energy for Metallurgical Industry, 2013，32（3）：46-64.

［2］酈秀萍，蔡九菊，王愛(ài)華，等.轉(zhuǎn)爐煤氣回收量極限值的研究［J］.節(jié)能，2004（5）：13-15．

Research and Practice on Improvement of the Converter Gas Recovery

YANG Kaifeng,YAN Dong,WANG Hongxia,CHU Shijin
（Shiheng Special Steel Group Co.,Ltd.,Feicheng 271612,China）

In order to increase the recovery quantity of converter gas,some measures were taken in Steelmaking plant of Shiheng Special Steel Group Co.,Ltd.Which included that the converter gas quality was improved,power consumption was reduced as optimizing recover parameter,cover operations for ladle,optimizing fan speed and the two ring joint and valve action time,as well as the supervision and administration of water spray and regular inspection,timely dredging blocking and dredging work daily.With these methods,the converter gas quality was improved,power consumption was reduced,the recovery quantity of converter gas was increased.About extra 0.6 Yuan per ton steel has been got for the benefit.

gas recovery;cover dropped down operation;fan speed;prevent desilting

TF71

B

1004-4620（2017）02-0059-03

2016-09-13

楊凱峰，男，1978年生，2016年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)冶金工程領(lǐng)域工程專(zhuān)業(yè)，碩士?，F(xiàn)為石橫特鋼集團(tuán)有限公司車(chē)間主任，煉鋼工程師，從事煉鋼技術(shù)研究和煉鋼車(chē)間管理工作。