轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)煤氣回收的分析與研究

陳凱 高海波 湯雷

摘? 要：該文通過描述轉(zhuǎn)爐煉鋼干法除塵的系統(tǒng)工藝原理，強(qiáng)調(diào)了回收轉(zhuǎn)爐煤氣及煤氣再利用的高效價(jià)值和重要性，并重點(diǎn)分析與研究影響轉(zhuǎn)爐煉鋼煤氣回收的因素和改進(jìn)措施。轉(zhuǎn)爐煤氣作為含有較高熱值的二次能源，能否安全和高效地回收與利用，對(duì)于我國(guó)鋼鐵企業(yè)負(fù)能煉鋼、節(jié)能降耗、綠色減排、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展以及保護(hù)環(huán)境和減少污染具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼;干法除塵;煤氣回收

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0 概述

轉(zhuǎn)爐煉鋼在吹煉過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣和粉塵，為了防止污染環(huán)境、影響人員健康，且回收利用吹煉期煙氣中高含量的一氧化碳煤氣，可采用轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化及回收系統(tǒng)工藝。

轉(zhuǎn)爐煉鋼干法除塵系統(tǒng)主要是處理煙氣降溫和凈化冶煉過程中所產(chǎn)生的含塵氣體，同時(shí)回收含有一氧化碳的氣體再利用為主要目的的工藝過程。干法系統(tǒng)中轉(zhuǎn)爐高溫?zé)煔猓? 400 ℃～1 600℃）經(jīng)汽化冷卻煙道冷卻，煙氣溫度降為800 ℃～1 000 ℃，然后經(jīng)過蒸發(fā)冷卻器設(shè)備，雙介質(zhì)噴槍噴出高壓霧化水汽使煙氣直接冷卻到250 ℃～350 ℃，噴水量可以根據(jù)轉(zhuǎn)爐煙氣的含熱量進(jìn)行精準(zhǔn)控制，降溫的同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行了調(diào)質(zhì)處理，改變粉塵的比電阻特性，使靜電除塵器能更加高效地捕集粉塵。

轉(zhuǎn)爐煙氣在冷卻和調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)入靜電除塵器進(jìn)行系統(tǒng)凈化除塵，在圓形電除塵器內(nèi)煙氣呈柱塞狀形式流動(dòng)，以減少爆炸成因。除塵器后設(shè)置變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)，為系統(tǒng)煙氣流動(dòng)提供動(dòng)力來(lái)源，可實(shí)現(xiàn)流量跟蹤調(diào)節(jié)，以保證煤氣回收的數(shù)量與質(zhì)量。凈化后的煙氣符合煤氣回收條件時(shí)，通過液壓杯閥切換回收輸送至氣柜儲(chǔ)存，然后由煤氣加壓站加壓送往各用戶再利用;如果煙氣不符合回收條件，直接由液動(dòng)杯閥切換至煙囪點(diǎn)火放散，減少危害和降低污染。

1 煤氣回收的重要性

近年來(lái)，轉(zhuǎn)爐煉鋼干法除塵系統(tǒng)工藝已在國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)中被廣泛采用，與轉(zhuǎn)爐濕法除塵相比有著明顯的節(jié)電、節(jié)水、維護(hù)量低和外排粉塵含量低等多方面優(yōu)勢(shì)，國(guó)家也將節(jié)能減排作為戰(zhàn)略目標(biāo)，節(jié)能與環(huán)保成了當(dāng)前發(fā)展的主旋律和主方向。煉鋼過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐煤氣，作為氣體燃料屬于二次能源，對(duì)其進(jìn)行有效的回收與利用，這對(duì)于我國(guó)鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗和綠色減排工作具有相當(dāng)重要的意義。

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼目前是我國(guó)主要的煉鋼工藝，約占國(guó)內(nèi)鋼產(chǎn)量的80%左右。轉(zhuǎn)爐煉鋼鐵水中的碳和吹入的氧在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成一氧化碳和少量的二氧化碳，及微量氧、氫、氮的混合氣體。轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)生量在一個(gè)冶煉周期中并不均衡，但同時(shí)也需注意，轉(zhuǎn)爐煤氣中含有大量的一氧化碳?xì)怏w，具有中毒、著火和爆炸三大危險(xiǎn)，在煤氣的回收儲(chǔ)存、輸送使用過程中必須嚴(yán)防泄漏。

2 影響煤氣回收的因素

從煉鋼生產(chǎn)和實(shí)踐過程中總結(jié)，轉(zhuǎn)爐干法系統(tǒng)煤氣回收的影響因素主要包括。

（1）系統(tǒng)設(shè)備狀況。

（2）轉(zhuǎn)爐原料條件。

（3）供氧的強(qiáng)度。

（4）爐口空氣吸入量。

（5）煤氣回收條件。

（6）其他因素。

上述因素中，轉(zhuǎn)爐原料條件、供氧的強(qiáng)度和爐口空氣吸入量對(duì)于轉(zhuǎn)爐煤氣的回收數(shù)量和質(zhì)量影響尤為明顯。而煉鋼凈化除塵系統(tǒng)各設(shè)備主要是煙氣降溫、煙氣除塵、煤氣回收等工藝生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣的品質(zhì)和產(chǎn)量影響甚微。

3 提高煤氣回收的措施

轉(zhuǎn)爐煤氣作為煉鋼過程中所產(chǎn)生的含有較高熱值氣體燃料的附屬品，國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)也在不斷地研究和改進(jìn)煤氣有利回收的措施。通過煤氣回收節(jié)約能源，且對(duì)煙塵實(shí)施綜合利用，變廢為寶;不僅減少了煤氣直接排放造成的環(huán)境污染，而且可以帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。在煉鋼工藝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，可根據(jù)影響轉(zhuǎn)爐煤氣回收的因素，制定相關(guān)的生產(chǎn)措施。

（1）轉(zhuǎn)爐原料條件。轉(zhuǎn)爐冶煉通過加入的鐵水顯熱以及鐵水內(nèi)碳、錳、硫、磷等元素的氧化反應(yīng)熱完成煉鋼過程，鋼水碳含量和原料條件對(duì)煤氣的回收影響比較大，特別是鐵水比變化影響最大。另外，轉(zhuǎn)爐廢鋼裝入量和鐵水裝入量的比例以及廢鋼自身的質(zhì)量、廢鋼的輕薄和廢鋼的潮濕度，都會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)爐內(nèi)的碳氧反應(yīng)產(chǎn)生影響。

（2）優(yōu)化供氧制度。冶煉有不同的“吹氧模式”，過程中如果供氧量強(qiáng)度偏大或者供氧量在短時(shí)間內(nèi)急劇增加，爐內(nèi)反應(yīng)溫度未達(dá)到理想的工況條件，則造成碳氧反應(yīng)不平衡，燃燒不充分，無(wú)法保證高效冶煉。爐前的冶煉操作也要規(guī)范控制氧槍槍位，兼顧轉(zhuǎn)爐造渣、脫碳與煤氣回收之間的關(guān)系，減少二次倒?fàn)t和廢氣量的產(chǎn)生，提高一次終點(diǎn)命中率，可有效改善轉(zhuǎn)爐煤氣的回收質(zhì)量。

（3）爐口空氣吸入量。由于鐵水成分不穩(wěn)定，噴濺時(shí)爐口極易黏渣，加之通過觀察爐口火焰進(jìn)行煉鋼操作的習(xí)慣，導(dǎo)致汽化活動(dòng)煙罩位置時(shí)常降不到位，造成高溫爐氣中的部分一氧化碳?xì)怏w在爐口與空氣燃燒。所以，轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，應(yīng)該嚴(yán)格降罩操作，保證活動(dòng)煙罩與轉(zhuǎn)爐爐口的“零”距離接觸，防止過多的空氣吸入形成二次燃燒，影響吹煉中期煤氣回收的質(zhì)量。爐口是轉(zhuǎn)爐煙氣與外界接觸的唯一通道，爐口微差壓要合理調(diào)控，保持爐口處于微正壓的狀態(tài)，提高轉(zhuǎn)爐煤氣的品質(zhì)。

（4）有條件地改進(jìn)煤氣回收方式與操作，延長(zhǎng)煤氣回收時(shí)間。干法凈化系統(tǒng)中，煤氣切換閥從程序指令到動(dòng)作完成需要一定的過程時(shí)間，煤氣回收存在滯后效應(yīng)，部分符合回收條件的煤氣被放散消耗。鋼企在條件成熟的情況下，可研究采取回收開始時(shí)間提前與結(jié)束時(shí)間延遲相結(jié)合的方法，提高噸鋼煤氣的回收量。

（5）定期對(duì)轉(zhuǎn)爐凈化系統(tǒng)各設(shè)備設(shè)施進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)，檢查煤氣管道、檢修人孔的密封性能;對(duì)煤氣流量檢測(cè)儀表、一氧化碳和氧氣檢測(cè)分析系統(tǒng)進(jìn)行檢漏和校準(zhǔn)。計(jì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)是否正確，將直接影響煤氣回收工作的順利進(jìn)行。生產(chǎn)運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)闄z測(cè)管道的泄漏或積灰堵塞、分析儀設(shè)備探頭的污染等情況，造成反饋數(shù)據(jù)的可靠性下降，進(jìn)而影響煤氣回收的時(shí)間，影響煤氣回收的數(shù)量和質(zhì)量。鋼鐵企業(yè)需加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的日常管理，定期檢查和維護(hù)，確保各檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（6）其他因素。主要指轉(zhuǎn)爐冶煉過程中加入的催化劑、造渣劑、冷卻劑等，加料量的精準(zhǔn)控制對(duì)生產(chǎn)工況的影響;系統(tǒng)設(shè)備的工藝布置、漏風(fēng)率和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制也會(huì)影響轉(zhuǎn)爐煉鋼過程煙氣一氧化碳、氧氣的百分比含量。

4 結(jié)語(yǔ)

轉(zhuǎn)爐煤氣回收是通過自動(dòng)化程序采集分析一氧化碳、氧氣含量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的，絕不允許人工手動(dòng)強(qiáng)行干預(yù)回收，造成不合格煤氣入柜。同時(shí)，轉(zhuǎn)爐煤氣的回收不能片面的追求數(shù)量，更重要的是提高一氧化碳的含量和品質(zhì)，提高標(biāo)準(zhǔn)熱值煤氣體積的回收。

轉(zhuǎn)爐煤氣作為含有較高熱值的二次能源，實(shí)現(xiàn)安全和高效的回收與利用，對(duì)于我國(guó)鋼鐵企業(yè)負(fù)能煉鋼、節(jié)能降耗、綠色減排、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展以及保護(hù)環(huán)境和減少污染具有重要的意義。

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