提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收能力的技術(shù)應(yīng)用

高 文

（安陽鋼鐵股份有限公司）

0 引言

安鋼第二煉軋廠擁有三座150 t轉(zhuǎn)爐，承擔(dān)了安鋼集團(tuán)70%以上的煉鋼產(chǎn)能。應(yīng)環(huán)保要求，該廠在2018年投產(chǎn)了轉(zhuǎn)爐干法除塵回收系統(tǒng)。轉(zhuǎn)爐煤氣煉鋼周期有間斷，該系統(tǒng)利用杯閥進(jìn)行煤氣回收，PLC自動化程度高，出現(xiàn)故障時可立即自動切換放散，所以安全性也比濕法除塵中的三通閥要高。經(jīng)過不斷的摸索，該系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了的蒸汽余熱回收、轉(zhuǎn)爐煤氣回收、轉(zhuǎn)爐粗灰回爐、轉(zhuǎn)爐細(xì)灰收集和顆粒物超低排放全過程控制。筆者主要介紹提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)在干法除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用。轉(zhuǎn)爐干法除塵煤氣回收系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)爐干法除塵煤氣回收系統(tǒng)

1 轉(zhuǎn)爐煤氣回收前期狀況

安鋼第二煉軋廠轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)自2018年投產(chǎn)以來，經(jīng)過不斷的探索，平均單爐噸鋼回收量已經(jīng)達(dá)到公司給定的標(biāo)準(zhǔn)120 m3/t。但是由于降本增效的需求，鐵水中各個元素成分有所變化，吹煉中煤氣中的CO體積含量變低，煤氣回收量有所下降，無法滿足用戶的大量需求。

2 改進(jìn)過程

2.1 設(shè)定轉(zhuǎn)爐煙氣中CO含量最低回收標(biāo)準(zhǔn)，提前煤氣回收時間

經(jīng)過修改煤氣回收CO含量標(biāo)準(zhǔn)，提前煤氣回收時間來提高煤氣回收量。修改前，回收標(biāo)準(zhǔn)：CO含量大于20%、O2含量降到2%以下；修改后，當(dāng)CO含量較低（小于20%）時，只要O2含量降到2%，轉(zhuǎn)爐煤氣柜內(nèi)有部分煤氣，就可以開始進(jìn)行回收。 2#、3#轉(zhuǎn)爐CO含量標(biāo)準(zhǔn)修改前后的回收量對比見表1。

表1 2#、3#轉(zhuǎn)爐CO含量標(biāo)準(zhǔn)修改前后的回收量對比

從表1可以看出，修改2#轉(zhuǎn)爐煤氣回收標(biāo)準(zhǔn)（O2含量降到2%以下即可回收，不再限制CO含量），要比原先的回收標(biāo)準(zhǔn)每爐能多回收約3 000 m3，3#轉(zhuǎn)爐每爐能多回收約7 000 m3，可以得出降低轉(zhuǎn)爐煤氣中CO含量回收標(biāo)準(zhǔn)是提高煤氣回收量的有效途徑。一定注意，回收時O2含量降到2%以下和煤氣柜內(nèi)有部分煤氣是回收安全的保證。

2.2 根據(jù)煙氣溫度適當(dāng)提高風(fēng)機轉(zhuǎn)速，提高風(fēng)量，增大煤氣回收量。

干法除塵工藝使用的是ID風(fēng)機，風(fēng)機整體都位于煙氣管道內(nèi)部，而且呈流體結(jié)構(gòu)。根據(jù)熱力學(xué)定律，封閉空間內(nèi)風(fēng)機做功受煙氣溫度影響較大。在煉鋼吹氧初期，管道中的溫度較低，特別是當(dāng)進(jìn)口溫度低于80 ℃時，ID風(fēng)機負(fù)荷較大，為了變頻電機不超過額定電流106 A，設(shè)定轉(zhuǎn)速較低。隨著管道內(nèi)溫度的上升，ID風(fēng)機負(fù)荷變小，回收時提高風(fēng)機轉(zhuǎn)速，回收率會相應(yīng)提高。以2#、3#轉(zhuǎn)爐煤氣回收時隨機采樣值為參考對象，其中前三組數(shù)據(jù)（采樣1、采樣2、采樣3）為2#轉(zhuǎn)爐隨機采樣值，后三組數(shù)據(jù)（采樣4、采樣5、采樣6）為3#轉(zhuǎn)爐隨機采樣值，分析對比見表2。

表2 2#、3#轉(zhuǎn)爐煤氣回收隨機采樣值分析

從表2可以看出，2#轉(zhuǎn)爐煤氣回收的風(fēng)機風(fēng)量要比3#轉(zhuǎn)爐的大，2#轉(zhuǎn)爐煤氣回收量普遍要比3#轉(zhuǎn)爐煤氣回收量高，這說明轉(zhuǎn)爐煤氣回收量與風(fēng)機風(fēng)量呈直接正相關(guān)。從采樣4與采樣6的數(shù)據(jù)對比可以看出，風(fēng)機風(fēng)量與轉(zhuǎn)速呈直接正相關(guān)。溫度相近時，風(fēng)機轉(zhuǎn)速為1 903 r/min時的噸鋼回收量要比1 840 r/min單爐的高約5 m3/t。因此，可以得出在溫度適中時，適時提高風(fēng)機轉(zhuǎn)速可以有效提高回收率。

2.3 減少回收故障事故發(fā)生率，提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量

表2中采樣5組數(shù)據(jù)是由于杯閥故障了15 s，對比采樣5和采樣4的數(shù)據(jù)可以看出：3#轉(zhuǎn)爐煤氣回收風(fēng)機轉(zhuǎn)速相同時，由于杯閥出現(xiàn)故障，回收量就會減少，因此保證杯閥能夠正常工作很關(guān)鍵，也是保證煤氣正?；厥盏挠行緩健?/p>

當(dāng)回收條件滿足后，杯閥閥體開始進(jìn)行回收切換：放散閥先動作，關(guān)閉至58%，開始對風(fēng)機出口的煙氣壓力進(jìn)行憋壓，在壓力超過氣柜壓力時，打開回收閥，回收閥開到位后，放散閥繼續(xù)關(guān)閉，直至關(guān)閉到0%。當(dāng)不滿足回收條件時，回收閥關(guān)閉，放散閥打開。該回收系統(tǒng)中，正常切換的時間在8 s左右，緊急放散的時間在3 s左右。

如何判斷和處理無法回收的問題在哪呢？有以下幾種情況：

（1）PLC程序故障、傳感器信號故障或者電器模塊出現(xiàn)問題。判斷回收閥和放散閥的開度，就要在放散閥和回收閥上配置位移傳感器,進(jìn)行實時監(jiān)測。當(dāng)杯閥的“正常放散條件”中“放散閥位置反饋故障”閃紅燈時，說明閥位傳感器需要檢查。如果閥位傳感器沒有問題，則檢查電路通訊是否正常，模塊是否出現(xiàn)故障。復(fù)位或者更換相應(yīng)電子元件或線路，排除故障。

（2）閥體出口壓力過高，風(fēng)機壓力小于進(jìn)柜壓力，無法回收。此時應(yīng)該檢查進(jìn)柜壓力表是否出現(xiàn)故障，需要排污泄壓。如果表沒有問題，則通知煤氣柜檢查進(jìn)柜閥門是否全部開啟。

（3）當(dāng)杯閥的“放散條件”中“切換站差壓故障”閃紅燈時，提示液壓站供油壓力低。現(xiàn)場檢查供油泵油路是否通暢，包括各個供回油閥門是否正常開啟、油箱過濾濾芯是否堵塞（需要更換）。當(dāng)冬季氣溫較低導(dǎo)致油溫過低時，需要檢查油溫加熱裝置是否正常，保證供油壓力。

（4）當(dāng)杯閥的“快速放散條件”中提示“蓄能器壓力低”時，需要現(xiàn)場檢查蓄能器電磁裝置線路、電源是否正常。當(dāng)磁力較小時，蓄能器無法帶動閥體，需要更換相應(yīng)零部件。

（5）當(dāng)杯閥的“放散條件”中沒有其他明顯信號閃紅，只提示“緊急放散”或者“快速放散”，需要檢查閥體與連接帽是否斷開，如果是則需要停機后連接閥體與連接帽。

（6）當(dāng)杯閥的“快速放散條件”中“煤氣冷卻器故障”閃紅燈時，提示煤氣冷卻器的供水閥沒有正常打開，不能冷卻煤氣溫度，需要及時打開煤冷供水閥，使進(jìn)柜煤氣溫度合格。

（7）當(dāng)杯閥的“快速放散條件”中“氣柜拒絕回收”閃紅燈時，需要聯(lián)系煤氣柜值班人員，做好煤氣外供節(jié)奏與煉鋼節(jié)奏的配合，實時調(diào)整外供量來增加回收量。

針對以上各個問題，當(dāng)出現(xiàn)氣體含量滿足但杯閥無法回收的情況時，要逐一排查，及時進(jìn)行維修處理。定期對液壓站、杯閥以及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，保證煤氣回收過程順暢，是提高煤氣回收量的有效途徑。

3 結(jié)語

要想提高轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)的煤氣回收能力，除了設(shè)定CO含量最低回收條件和最大風(fēng)機轉(zhuǎn)速外，還需要維持該系統(tǒng)PLC各個模塊穩(wěn)定性，例如煤氣回收條件電氣信號包括沒有放散信號、干法除塵系統(tǒng)準(zhǔn)備好、液壓站蓄能器油壓正常、CO含量大于設(shè)定值、煤氣柜允許回收、液壓站功能組啟動、畫面選擇回收模式。保證以上各條件信號滿足，保證回收故障時能夠第一時間判斷和處理，也就能減少無法回收的概率，從而提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量。