提釩轉(zhuǎn)爐煤氣回收探索性試驗(yàn)

呂 勇，張 劍，姜遠(yuǎn)舸，秦 勇，胥中平

（攀鋼釩能源動(dòng)力分公司，四川攀枝花 617062）

前言

為加大攀枝花釩鈦磁鐵礦資源綜合利用力度，1996 年攀鋼在國(guó)內(nèi)外開發(fā)了獨(dú)具特色的低釩鐵水轉(zhuǎn)爐提釩工藝［1］，從而產(chǎn)生了提釩轉(zhuǎn)爐煤氣。

從1996 年到2012 年，攀鋼釩產(chǎn)生的提釩轉(zhuǎn)爐煤氣［2］由于發(fā)生頻繁、單爐煤氣發(fā)生時(shí)間短、發(fā)生量少、CO 含量低等原因，被行業(yè)普遍認(rèn)為沒有回收價(jià)值。

不回收提釩轉(zhuǎn)爐煤氣的主要問題：提釩轉(zhuǎn)爐煤氣直接對(duì)空放散或者燃燒放散，環(huán)境污染嚴(yán)重；工序能耗高，不符合能耗和清潔生產(chǎn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求［3］；大氣中CO、粉塵超標(biāo)嚴(yán)重，安全風(fēng)險(xiǎn)巨大。

1 提釩轉(zhuǎn)爐煤氣回收探索性試驗(yàn)

2013 年經(jīng)過理論分析和計(jì)算，認(rèn)為提釩轉(zhuǎn)爐煤氣回收是有價(jià)值的，為此提出提釩轉(zhuǎn)爐煤氣回收探索性試驗(yàn)。

1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

開展提釩煉鋼廠提釩轉(zhuǎn)爐煤氣回收試驗(yàn)，以檢驗(yàn)在提釩轉(zhuǎn)爐冶煉過程回收轉(zhuǎn)爐煤氣的可行性和可靠性，為項(xiàng)目決策提供依據(jù)。

1.2 試驗(yàn)步驟和試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)步驟

提釩煤氣回收試驗(yàn)分2種情況進(jìn)行：（1）轉(zhuǎn)爐活動(dòng)煙罩處于高位，簡(jiǎn)稱為不降罩運(yùn)行；（2）活動(dòng)煙罩落到最低位，簡(jiǎn)稱為降罩運(yùn)行。目前轉(zhuǎn)爐活動(dòng)煙罩也只能控制在這兩種狀態(tài)下運(yùn)行。

1.2.2 試驗(yàn)方法

由于4#、5#提釩轉(zhuǎn)爐沒有煤氣回收系統(tǒng)，轉(zhuǎn)爐提釩煤氣回收試驗(yàn)安排在煉鋼轉(zhuǎn)爐承擔(dān)提釩任務(wù)的情況下進(jìn)行。

1.2.3 試驗(yàn)時(shí)間

分別在1#轉(zhuǎn)爐和6#、7#轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行了3輪提釩冶煉過程轉(zhuǎn)爐煤氣回收試驗(yàn)。

1.3 提釩工藝主要操作條件

（1）煙罩高度按降罩和未降罩。未降罩時(shí)，活動(dòng)煙罩處于最高位置；降罩時(shí)，活動(dòng)煙罩落到最低位。

（2）除塵器開度按現(xiàn)有工藝操作參數(shù)執(zhí)行。

（3）煤氣回收條件：O2≤1%；1#轉(zhuǎn)爐CO≥25%，6#、7#轉(zhuǎn)爐CO≥20%且系統(tǒng)壓差≥0.25 kPa。

（4）其余提釩操作工藝參數(shù)均不變動(dòng)。

1.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

1.4.1 試驗(yàn)基本概況

第1輪試驗(yàn)2013年4月1日在6#轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行，檢驗(yàn)未降煙罩情況下煤氣的回收時(shí)間及回收量；第2輪試驗(yàn)2013 年6 月13 日在7#轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行，檢驗(yàn)降煙罩后煤氣的回收時(shí)間和回收量；第3 輪試驗(yàn)2013 年9月12日～18日分別在1#轉(zhuǎn)爐和6#轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行，主要進(jìn)行回收率和回收時(shí)間的對(duì)比試驗(yàn)。各輪次試驗(yàn)情況見表1。

表1 提釩轉(zhuǎn)爐煤氣回收試驗(yàn)情況

從表1 看出，第3 輪試驗(yàn)：1#爐試驗(yàn)回收120 爐，實(shí)際回收了112 爐；6#爐試驗(yàn)回收127 爐，實(shí)際回收了94爐。

1.4.2 煙罩高度對(duì)煤氣回收效果的影響

表2 為前2 輪試驗(yàn)提釩過程降罩與不降罩提釩試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。從試驗(yàn)結(jié)果看，這2 輪試驗(yàn)顯示出活動(dòng)煙罩降落與否，對(duì)煤氣的回收時(shí)間、回收量及煤氣中CO含量有明顯影響。

表2 提釩轉(zhuǎn)爐降罩與否煤氣回收試驗(yàn)效果

表3為第一輪試驗(yàn)期間6#爐CO濃度值與第3輪試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較。對(duì)比結(jié)果表明，未降罩時(shí)，6#轉(zhuǎn)爐有40%的爐次CO 濃度未達(dá)回收條件（CO＜20%）；降罩后，沒有CO 濃度未達(dá)回收條件的爐次。由此可見，降罩與否，對(duì)提釩轉(zhuǎn)爐過程CO 濃度的影響是非常明顯的。

表3 6#轉(zhuǎn)爐降罩與否CO濃度值統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)比

1.4.3 煤氣回收時(shí)間對(duì)煤氣回收量的影響

從煤氣回收量來看，單位時(shí)間煤氣回收量平均值處于相同水平，均為2 400 m3左右，而且所有試驗(yàn)爐次波動(dòng)范圍在2 347～2 500 m3之間，基本上是處于相同水平，說明煤氣回收量與回收時(shí)間成正比。各爐次煤氣總回收量與回收時(shí)間的關(guān)系見圖1。

圖1 煤氣回收時(shí)間與煤氣回收量的關(guān)系

1.4.4 提釩工藝運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果及分析

煤氣CO≥20%、CO≥15%和CO≥10%爐次的時(shí)間分布見圖2～圖4。對(duì)提釩轉(zhuǎn)爐煤氣CO 含量分析如下：

圖2 CO≥20%時(shí)間分布

圖3 CO≥15%時(shí)間分布

圖4 CO≥10%時(shí)間分布

（1）CO＜20%占到統(tǒng)計(jì)爐次的約40%，CO≥20%的時(shí)間小于1 min 的合計(jì)約為27%，大于1 min 的為33.33%。CO≥25%回收條件回收煤氣，有60%以上爐次不能回收的；將回收條件降到CO≥20%，有40%的爐次不能回收，僅33.33%爐次回收時(shí)間大于1 min。

（2）將回收條件降到CO≥15%，只有約17%的爐次達(dá)不到回收條件，回收時(shí)間≥1 min 的爐次接近70%，≥2 min的占40%；

3）將回收條件降到CO≥10%，不能回收的爐次＜3%，回收時(shí)間≥1 min 的爐次＞85%；≥2 min 的＞75%。

1.4.5 回收時(shí)間

第三輪試驗(yàn)期間提釩轉(zhuǎn)爐煤氣回收率及回收時(shí)間對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果列于表4。

由表4 看出，1#提釩轉(zhuǎn)爐煤氣回收率為93%，回收時(shí)間為130 s；6#提釩轉(zhuǎn)爐煤氣回收率為74%，回收時(shí)間為74 s。綜合平均回收時(shí)間為104 s。

表4 第三輪試驗(yàn)提釩轉(zhuǎn)爐煤氣回收時(shí)間

1.5 試驗(yàn)結(jié)果

通過上述試驗(yàn)及運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析，提釩轉(zhuǎn)爐具有回收轉(zhuǎn)爐煤氣的可行性，主要結(jié)論：降罩情況下提釩轉(zhuǎn)爐吹煉過程煤氣中CO≥10%的爐次達(dá)95%以上，回收時(shí)間平均能達(dá)到1.7 min，提釩轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)上是可行的。

2 工藝路線驗(yàn)證試驗(yàn)

2014年9～10月，為進(jìn)一步明確提釩轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝路線，開展了驗(yàn)證試驗(yàn)。

2.1 工藝參數(shù)及對(duì)比

表5 工藝參數(shù)及對(duì)比

2.2 試驗(yàn)條件

提釩轉(zhuǎn)爐回收參數(shù)：CO≥20%、O2≤1%時(shí)開始回收，CO≤15%、O2≥1%時(shí)終止回收。

提釩轉(zhuǎn)爐操作工藝保持不變，降罩，增加環(huán)縫調(diào)節(jié)操作，調(diào)整爐口差壓。

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

（1）6#提釩轉(zhuǎn)爐共175爐，回收煤氣154爐，回收率為88%，回收總時(shí)間為16 092 s，單爐平均回收時(shí)間為1.74 min/爐，增加0.51 min/爐。

（2）未回收爐數(shù)原因：共計(jì)21爐未回收，其中12爐因差壓未回收、6爐因CO 含量低未回收、3爐因設(shè)備異常未回收。

（3）回收差壓對(duì)煤氣回收影響較大，導(dǎo)致0.5 min回收時(shí)間損失。

3 結(jié)論

通過試驗(yàn)證明提釩轉(zhuǎn)爐煤氣可以回收，但回收工藝路線需進(jìn)一步優(yōu)化，主要是建立煤氣回收工藝模型，必須對(duì)降罩時(shí)間、爐口線性差壓、CO濃度同步進(jìn)行協(xié)同控制優(yōu)化。