套筒窯增加煤氣混合站的方案實(shí)施與研究

陳先才，蘇小明，李繼志

（首鋼京唐鋼鐵有限責(zé)任公司，河北唐山 063200）

0 引言

轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中產(chǎn)生煤氣主要可燃成分中CO 的比例呈丘型分布，回收過(guò)程中轉(zhuǎn)爐煤氣熱值不斷變換，如果送給用戶使用前未充分混合，熱值將出現(xiàn)波動(dòng)，對(duì)于要求煤氣熱值穩(wěn)定性較高的用戶，將影響其正常生產(chǎn)。套筒窯增加煤氣混合站后，能解決現(xiàn)有的熱值低造成產(chǎn)品質(zhì)量不合，同時(shí)對(duì)煉鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的影響，為煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收提供條件。

1 方案背景

首鋼京唐公司現(xiàn)有5 座套筒窯，套筒窯燃料采用轉(zhuǎn)爐煤氣，正常情況下熱值為（1500～1650）×4.18 kJ/m3，窯前煤氣壓力16 kPa。每座套筒窯的煤氣用量（9896～12 370）m3/h；烘爐采用焦?fàn)t煤氣。

京唐公司煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量為98.05 m3/t·鋼，與同行業(yè)比較，回收量偏低，且回收過(guò)程中轉(zhuǎn)爐煤氣中的CO 含量不斷變化，如使用前混合不均勻，將造成煤氣熱值波動(dòng)，對(duì)下游用戶產(chǎn)生不利影響。

從實(shí)際運(yùn)行情況分析，京唐公司3 座轉(zhuǎn)爐煤氣柜混合轉(zhuǎn)爐煤氣能力有限，導(dǎo)致送往套筒窯的轉(zhuǎn)爐煤氣熱值出現(xiàn)較大波動(dòng)（1400～2200 kcal），超出套筒窯轉(zhuǎn)爐煤氣熱值（1700～1900 kcal）的要求，對(duì)套筒窯白灰質(zhì)量的提高造成影響。通過(guò)優(yōu)化工藝、運(yùn)行方式等手段，實(shí)現(xiàn)除頭爐鋼等各爐次轉(zhuǎn)爐煤氣全部回收，提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收只有通過(guò)降低轉(zhuǎn)爐CO 回收起始點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，降低轉(zhuǎn)爐CO 回收起始點(diǎn)轉(zhuǎn)爐煤氣的熱值波動(dòng)將進(jìn)一步增大，難以保證套筒窯生產(chǎn)需要，套筒窯對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣熱值穩(wěn)定性要求較高成為提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收的主要瓶頸。

建立一座煤氣混合站，在供應(yīng)套筒窯的轉(zhuǎn)爐煤氣中混合一定量的焦?fàn)t煤氣，通過(guò)建立4 閥混合調(diào)節(jié)模式，煤氣混合站向轉(zhuǎn)爐煤氣中混入精制焦?fàn)t煤氣，來(lái)穩(wěn)定套筒窯燒制所需煤氣熱值，混合后的煤氣熱值穩(wěn)定在（2200±100）kcal 范圍內(nèi)，以滿足套筒窯生產(chǎn)要求。

2 技術(shù)措施

2.1 轉(zhuǎn)爐煤氣回收量及焦?fàn)t煤氣摻混量（全三脫情況下）

全三脫情況下，不同CO 回收起始點(diǎn)情況下轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的情況，在滿足氧含量低于1%的條件下，CO 回收起始點(diǎn)最低可至20%（現(xiàn)階段為35%），在用戶可使用情況，可通過(guò)降低CO 回收起始點(diǎn)提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量。回收起始點(diǎn)為20%時(shí)，噸鋼增加回收量8458.45 m3/t，平均熱值6893.11 kJ/m3，1646.71 kcal/m3；回收起始點(diǎn)為35%時(shí)，噸鋼增加回收量為0，平均熱值7251.88 kJ/m3，1732.41 kcal/m3。

2.2 焦?fàn)t煤氣混入量及管道管徑選擇

不同CO 回收起始點(diǎn)下，為保證現(xiàn)有套筒窯使用煤氣熱值不變，需混入的精制焦?fàn)t煤氣量，考慮套筒窯遠(yuǎn)期可能建6 座窯的可能，對(duì)6 座窯下混入量也進(jìn)行了計(jì)算，當(dāng)CO 回收起始點(diǎn)達(dá)到10%時(shí)，6 座窯需混入焦?fàn)t煤氣量為3154 m3/h，不同管徑下可允許流量（以流速10 m/s 計(jì)算），DN400 管道即可滿足此流量要求，考慮到計(jì)算是以混合后平均熱值進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際熱值可能出現(xiàn)波動(dòng)造成瞬時(shí)量增加，及未來(lái)考慮脫磷爐轉(zhuǎn)爐煤氣回收，建議采用DN600 管道。

2.3 套筒窯用煤氣熱值穩(wěn)定控制及質(zhì)量

套筒窯對(duì)熱值穩(wěn)定要求相對(duì)較高問(wèn)題，從技術(shù)手段可以通過(guò)向轉(zhuǎn)爐煤氣混入焦?fàn)t煤氣進(jìn)行穩(wěn)定，4 閥混合站可控性良好且成熟，可滿足要求，燃?xì)鈪^(qū)熱軋混合站及合成轉(zhuǎn)爐煤氣混合站均采用4 閥系統(tǒng)，配合MFA 控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的熱值控制。

另外，套筒窯對(duì)煤氣中硫化氫含量要求較為嚴(yán)格，精制焦?fàn)t煤氣硫化氫現(xiàn)可穩(wěn)定控制20 mg/m3以下，與轉(zhuǎn)爐煤氣中硫化氫相當(dāng)，可向轉(zhuǎn)爐煤氣混入精制焦?fàn)t煤氣，滿足套筒窯對(duì)煤氣品質(zhì)的要求。

2.4 混合站

采用經(jīng)典成熟的四閥混合站系統(tǒng)將精制焦?fàn)t煤氣管道與轉(zhuǎn)爐煤氣管道進(jìn)行聯(lián)通，以使焦?fàn)t煤氣與轉(zhuǎn)爐煤氣混合，保證工藝套筒窯煤氣熱值穩(wěn)定。

3 方案效益

該方案屬工藝改造，在產(chǎn)品質(zhì)量提升等技術(shù)指標(biāo)方面得到直接提高的同時(shí)，還增加了煤氣回收量，可取得較為可觀的直接經(jīng)濟(jì)效益。

套筒窯煤氣熱值穩(wěn)定在2000±100 kcal；煤氣波動(dòng)頻率降低50%，波動(dòng)幅度由1800±400 kcal 降低至2000±100 kcal，熱值提高200 kcal。有了較為穩(wěn)定的熱值后，套筒窯生產(chǎn)的灰石質(zhì)量得到提升，白灰質(zhì)量提高后，降低噸鋼白灰消耗，可節(jié)省成本353萬(wàn)元人民幣。

當(dāng)CO 降至20%時(shí)，噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量比現(xiàn)在增加8.45 m3/t，折算為7536 kJ/m3當(dāng)量煤氣量為4.02 m3/（t折合成熱值1800 kcal/m3的煤氣），以年鋼產(chǎn)量850 萬(wàn)噸計(jì)算，年增加轉(zhuǎn)爐煤氣回收量7182.5 萬(wàn)m3，轉(zhuǎn)爐煤氣以0.1 元人民幣/m3計(jì)算，年收益718.25 萬(wàn)元人民幣，年節(jié)約標(biāo)煤8786.47 t。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)施改造后，解決了套筒窯煤氣熱值低給生產(chǎn)帶來(lái)的不利影響，為套筒窯的正?；沂褵峁┹^好的煤氣，同時(shí)為煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收提供了先決條件。