安鋼第二煉軋廠清潔生產實踐

張天勝 郭鴻 李彥國 李曦惠 文建新 郭永波

(1.河北大學；2.安陽鋼鐵股份有限公司)

安鋼第二煉軋廠清潔生產實踐

張天勝1，2郭鴻2李彥國2李曦惠2文建新2郭永波2

(1.河北大學；2.安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了安鋼第二煉軋廠采用轉爐煤氣回收、煉鋼余熱余能回收、氧化鐵皮污泥造球、低壓脈沖除塵等多項先進的清潔生產工藝，節約資源、綜合利用、減少污染排放的生產實踐。

150t轉爐 清潔生產 實踐

0 前言

傳統的企業產值的增加總是以資源的消耗和浪費、污染物的超標排放和生態的極度損害為代價的。企業要發展，然而資源、能源卻極度短缺，就鋼鐵行業而言，原燃料緊張極大地限制了企業的發展，也失去了企業發展的可持續性；另一方面，傳統工藝高污染排放的現狀極大的破壞了現代社會和諧發展的進程。因此，清潔生產不僅是企業發展的助力劑，也是人類社會持續、和諧發展的必由之路。《中華人民共和國清潔生產促進法》也將企業清潔生產的重點放在了節能、節水、資源的綜合利用及低污染排放上。安鋼第二煉軋廠為適應國家對現代化大型企業清潔生產的要求，從設計階段就本著節能節水、資源綜合利用、控制污染排放的原則，采用了多項當今國內外先進的清潔生產技術，且各配套設施均與主體生產設備同時投入使用，均已產生了良好的經濟效益和社會效益。

1 概況

安鋼第二煉軋廠成立于2005年6月10日，設計年產粗鋼500萬 t，板材110萬 t，卷材350萬 t，是安鋼實現向現代化大型鋼鐵企業邁進的重要工程之一，主要生產工藝及產污流程如圖1所示。

圖1 主要生產工藝及產污流程

為適應現代化企業的需要，滿足國家對新型企業清潔生產的要求，第二煉軋廠采用了國內外多項先進的清潔生產工藝技術，例如轉爐煤氣回收工藝、煉鋼余熱余能回收工藝、氧化鐵皮污泥造球工藝等多項先進的節能、綜合利用技術，對爐前、供上料系統等處產生的煙塵則采用先進的低壓脈沖袋式除塵工藝，對風機站、爐頂放散閥等噪聲均采用了消聲、隔聲、吸聲等防噪措施。各項清潔生產工藝與主體工程同時設計、同時施工、同時投入使用，實現了生產、資源、環境的協調發展。

2 清潔生產技術的應用實踐

2.1 轉爐煤氣綜合利用技術

采用10萬m3煤氣柜對轉爐煉鋼產生的煤氣進行回收利用。轉爐煤氣經過OG系統二文三脫濕式除塵達到回收要求進入10萬m3煤氣柜進行回收。主要流程是，轉爐生產時降下活動煙罩，通過爐口微差壓系統指令液控文氏管調節喉口開度控制爐口吸入空氣量，從而使 CO減少燃燒量，所產生的含 CO煙氣經過溢流文式管和 RD矩形文式管冷卻、除塵后，通過動力風機后的微氧和 CO分析儀分析含量，實現煤氣回收與點火放散的自動切換，當滿足回收條件時，氣動三通閥切換至回收狀態，這時轉爐煤氣經過水封逆止閥輸送至焦化廠煤氣柜回收利用。根據生產條件，單爐回收量可達15000 m3，噸鋼煤氣回收量可達90m3以上。

2.2 余熱余能回收利用技術

余熱余能回收采用的是轉爐汽化冷卻系統向真空精煉供汽技術。該技術是國家經貿委和國家環保部列為國家重點發展清潔生產技術之一。安鋼第二煉軋廠實現“轉爐汽化冷卻系統向真空精煉供汽技術”主要是通過低壓蒸汽燃氣式過熱裝置來進行。低壓蒸汽燃氣式過熱裝置是工業企業節能環保領域的一項新成果，是提高工業企業大量富余低壓飽和蒸汽品質的一項新技術，采用它可以將低品質蒸汽的利用途徑大幅度擴展，比常規的熱能直接利用技術前進了一大步。

該裝置的主要技術特點是：分別設置助燃風機和混合風機，既較好地適應負荷變化，又保證燃燒室的燃燒穩定和燃燒效率，同時避免助燃風和混合風二者相互干擾；設置煙氣混合室，對煙氣摻空氣，使混合煙氣溫度降至合適溫度，避免低壓蒸汽燃氣式過熱裝置燒壞事故的發生；設置蒸汽濾潔器，減少蒸汽帶水、帶垢，提高換熱效率；設置低阻損氣 -汽換熱器，降低煙氣阻損、蒸汽阻損；設置機電 -體化自控系統，使用神經網絡與迭代學習控制相結合的控制方法，采用具有遺忘因子的 PD型迭代學習律，在線動態調整控制規則，達到最佳的控制效果。

2.3 工業用水實現閉路循環

煉鋼水系統“以軟補凈、以凈補濁”，整個水系統不外排。主要水處理設施包括軟水密閉循環水系統、凈循環水系統、煤氣洗滌濁循環水系統等。氧槍和副槍分為二個軟水密閉循環系統。軟水密閉循環系統為用戶使用后的水，水質未受污染，經板式換熱器降溫后供用戶循環使用。循環水量420 m3/h，補充水量2.1 m3/h，循環率99.5％。凈循環系統主要供轉爐設備、LF爐、VD爐、通風及熱力設備冷卻等用戶。水使用后僅水溫升高，無其它污染，各用戶用后水利用余壓直接上冷卻塔，經冷卻后回至主循環泵房冷水池，再用泵送用戶循環使用。煤氣洗滌濁循環系統主要供轉爐煙氣除塵。由煙氣除塵設施排出的污水經高架流槽流至粗顆粒分離機，將粒徑＞60μm的粗顆粒分離出來，然后進入斜板沉淀器，經過沉淀的污水進入熱水池，由水泵加壓送至冷卻塔，冷卻后的水重力流入冷水井，再由水泵加壓送至用戶循環使用 (如圖2所示)。2009年安鋼第二煉軋廠煉鋼系統用水的重復利用率達到98％，噸鋼耗新水1.0 m3。做到了水資源的高循環利用率，節約了水資源，同時減少了污水的排放，有效的保護了生態環境。

圖2 煉鋼區濁環水循環流程圖

2.4 固體廢棄物的綜合利用

對氧化鐵皮、除塵灰、粗顆粒污泥進行造球綜合利用。安裝了年產10萬 t的污泥造球機。煉鋼污水處理過程中產生的粗顆粒污泥、連鑄軋鋼旋流井中撈出的氧化鐵皮和散裝料上料除塵系統的除塵灰摻在一起經過造球機變成直徑為15mm左右的污泥球，污泥球晾干后用作原料裝入轉爐煉鋼循環利用，在煉鋼過程中一是起冷卻劑的作用，二是起造渣的作用，三是進一步降低鋼鐵料消耗。這樣煉鋼過程產生的廢物重新進入煉鋼系統綜合利用。其回收流程如圖3所示。

圖3 污泥造球回收利用流程圖

2.5 粉塵治理

轉爐煉鋼產生的煙氣具有幾大特點：一是隨著轉爐冶煉的不同時期其發生量變化很大，具有很大的間歇性，但瞬時發生量巨大，很難達到較高的捕集率；二是伴隨煉鋼過程中產生的煙氣成份復雜，含有Fe2O3、FeO、Fe、SiO2、CaO、M gO、A l2O3等十多種物質，對人體的危害極大；三是含塵濃度高，出鋼期間煙塵濃度可達0.35 g/m3～3 g/m3，且粒度小于30μm，易被人體吸人的塵粒占粉塵的60％以上。

為徹底治理煉鋼污染，采用一次、二次除塵法。轉爐一次煙氣凈化采用二文三脫未燃濕法 (即 OG法)，并按—爐—機，配—放散煙囪來考慮系統的設備及管道配置。設計風量為233000 m3/h。凈化后的煙氣含塵濃度≤100mg/m3(標況)。二次煙氣除塵系統采用了低壓脈沖長袋布袋除塵器，18室/雙排，有效過濾面積達12000 m2，處理風量為 860000 m3/h。其工作原理為：在引風機的作用下，爐口未被一次除塵系統捕集到的廢氣由爐頂四個吸塵罩吸入，經除塵器布袋過濾后的凈氣經引風機由35 m煙囪排人大氣。轉爐二次煙氣除塵系統的爐前吸塵罩、密閉罩、爐后吸塵管在轉爐上方形成一個捕集區域。除塵管道上均設置了電動閥門并與工藝操作連鎖。當轉爐加料、冶煉時，爐前除塵管道上的電動閥門打開，爐后除塵管道上的電動閥門關閉；當轉爐出鋼時，爐前除塵管道上的電動閥門關閉，爐后除塵管道上的電動閥門打開。在轉爐在加料、出鋼時，攜帶大量粉塵的熱氣流上升后，立即被捕集進入除塵系統；而轉爐冶煉時，從爐口逸出的二次煙氣迅速被爐前吸塵罩捕集。在風機與電機之間設置調速型液力偶合器。當轉爐因不同時工作使煙氣量發生變化時，可利用液力偶合器進行風量和風壓的調節，以便于節能。除塵設備選用長袋低壓離線脈沖布袋除塵器，這種除塵器清灰效果好、運行可靠、維護方便，除塵效率高達99.9％。經除塵器布袋過濾，凈化后氣體含塵濃＜50mg/Nm3，系統排放速率＜29 kg/h，滿足《工業窯大氣污染物排放標準》的二級標準要求，實現了下槍吹煉和冶煉高峰瞬間也無黃煙外逸的崗位粉塵治理目標，有效決了轉爐噴濺煙塵的無組織排放問題。

2.6 噪聲治理

安鋼第二煉軋廠主要有除塵、通風系統風機噪聲，水處理泵房水泵運行噪聲，轉爐冶煉噪聲，鑄機生產線上噪聲，轉爐余熱鍋爐，軋機生產線噪聲等。

各種大型除塵系統的風機設有專用風機房，風機設減振墊，出口設有消聲器，使風機房外噪聲≤85 dB(A)，滿足《工業企業噪聲控制設計規范》的要求。

水處理循環系統的水泵均設有專用泵房，水泵進出水管采用鋼制管道伸縮器，操作室設隔聲門窗，室內噪聲≤70 dB(A)，冷卻塔設有隔聲風筒，噪聲≤85 dB(A)，滿足《工業企業噪聲控制設計規范》的要求。

對轉爐的冶煉噪聲，采取對主操作室設隔聲門窗，使室內噪聲≤70 dB(A)，滿足《工業企業噪聲控制設計規范》的要求。鑄機生產線上的噪聲，設計考慮設置隔聲操作室，減少工作人員在噪聲環境中的工作時間。

LF爐加熱設備噪聲＜85 dB(A)，滿足《工業企業噪聲控制設計規范》的要求。

轉爐余熱鍋爐的汽包放散管上設置消聲器，減少噪聲污染。

軋機生產線上的噪聲，由于噪聲源多，難以治理，因此，采用滾動軸承減少噪聲，主操作室增設隔聲門窗，使室內噪聲≤70 dB(A)，同時提高自控水平，減少工人在噪聲環境中的工作時間，對必須在噪聲環境中工作的操作人員，可采取配帶防噪耳塞等防護措施，達到《工業企業噪聲控制設計規范》的要求。

噪聲采取以上治理措施，并通過廠房屏障、距離衰減、綠化減噪，降低對廠界噪聲的貢獻值，將噪聲對廠界的影響降至最低。

3 效果分析

1)轉爐煤氣回收充分利用了轉爐生產的副產品—煤氣，將其轉化為加熱爐生產的能源，既綜合利用了轉爐煤氣，節約了能源的消耗同時也減少了轉爐煤氣的放散，有效控制了放散導致的大氣污染。2009年回收轉爐煤氣29678.3萬 m3，增加效益6232.44萬元。

2)固體廢棄物綜合利用系統將上料除塵系統的除塵灰、煉鋼污水處理產生的污泥以及連鑄軋鋼產生的氧化鐵皮造球后做煉鋼生產的原料，實現了生產廢物的無害化，提高了資源的綜合利用率，降低了鋼鐵料消耗。2009年回收氧化鐵皮44780.81 t，粗顆粒污泥93380.36 t，除塵灰 7625 t，增加效益2658.39萬元。

3)煉鋼生產用水閉路循環技術，實現了水資源的高循環利用率，既節約了水資源，也減少了污水的排放。

4)污染治理系統采用先進的工藝技術，改變了煉鋼生產一直以來粉塵 (煙塵)污染嚴重的現狀，減輕了噪聲污染，大大改善了現場生產、工作環境。

5)多項清潔生產技術的應用，降低了轉爐生產的綜合消耗及生產成本，使得第二煉軋廠鋼鐵料消耗降為1052 kg/t鋼，達到國際先進水平，提高了企業的市場競爭力。

4 結語

清潔生產已不僅是社會發展對企業的要求，同時也是企業自身發展的需求。通過實施清潔生產，不僅可以樹立企業良好的社會形象、提高企業的整體素質，還可以增強企業的綜合競爭力，使企業在激烈的競爭中立于不敗之地。安鋼第二煉軋廠通過采用多項先進的清潔生產工藝技術，不僅保證了企業環保達標，為職工創造了良好的工作環境，而且實現了節能降耗、降本增效的目標，

book=42,ebook=84廠家應嚴格控制配料的均勻性，各部位耐材要選材合理、設計合理、加工細致。

是相吻合的。從工藝上所做的工作就是提高 T[O]降低的速率，控制[N]升高的速率。

4 煉鋼各工藝環節降低氧、氮的主要作用

4.1 轉爐的主要作用

通過高碳出鋼，脫氧等措施，降低鋼水中氧含量，同時減少出鋼過程增氮。

4.2 LF精煉爐的主要作用

通過LF精煉爐造白渣吸附夾雜物；軟吹氬氣使夾雜物上浮；喂線使夾雜物變性等措施進一步凈化鋼液，降低氧含量，同時減少精煉過程增氮，使氧、氮達到標準要求。

4.3 連鑄的主要作用

用好保護澆注技術，杜絕鋼水二次氧化，通過選擇合理的中包覆蓋劑、結晶器保護渣進一步吸附夾雜物，實現降氧不增氮。

5 煉鋼各工藝環節降低氧、氮采取的措施

5.1 轉爐工序

1)轉爐精料入爐，進行鐵水脫硫，并將脫硫渣扒除干凈，禁止鐵渣進入轉爐；根據成品鋼質，要求鐵水[S]小于成品上限；

2)“拉碳法”冶煉，終點碳滿足成品鋼要求；

3)出鋼操作：出鋼口要經常維護，保持圓流出鋼；優碳鋼增碳操作應使用低氮增碳劑；出鋼時必須采用擋渣塞擋渣出鋼，嚴禁爐口下渣，包內渣層厚度不大于 70mm，鋼包凈空應大于500mm；出鋼過程鋼包全程吹氬，要求進行強攪拌，出鋼后立即調小吹氬壓力，以不裸露鋼液面為宜。

5.2 精煉工序

1)鋼包在精煉爐實現全程軟吹氬；

2)LF爐白渣操作：要求快速成渣，白渣保持時間15min以上；

3)精煉過程中，必須形成微正壓；

4)吹氬要求：精煉過程中要經常觀察鋼水液面情況并及時調整吹氬壓力，壓力調到以不裸露鋼水液面為準；成分合格后，滿足各鋼種要求的軟吹時間，壓力以不裸露鋼水液面為準；

5)精煉結束后，優碳鋼喂硅鈣線進行鈣處理鋼水，保證 Ca/A l比滿足鋼種要求，喂線要求垂直喂入，不得出現線在鋼液面打盤現象。喂線后，進行軟吹操作，加入加覆蓋劑。

5.3 連鑄工序

1)中間包加擋渣墻；

2)大包自開率要求100％；

3)開澆后，中間包內加覆蓋劑，正常澆鑄中包液面高度≥700mm，浸入式水口要示對中；

4)全過程保護澆注，確保長水口 A r封，浸入式水口密封良好；

5)大包長水口、浸入式水口按工藝要求插入鋼水液面內，采用氬封保護，結晶器保護渣要勤加少加；

6)采用塞棒控制澆注，恒拉速操作，結晶器液面自動控制；

7)中包鋼水過熱度控制在工藝要求的下限。

6 結論

通過對煉鋼生產流程中各工藝環節氧、氮的變化規律的分析，有利于明確煉鋼生產流程中，各工藝點降低氧、氮的所承擔的任務；結合工藝分析，提出煉鋼各工藝環節強化控制手段，降低氧、氮所采取的措施；有利于煉鋼改進工藝，提高質量。

[1]王雅貞，李承祚.等.轉爐煉鋼問答.北京：冶金工業出版社，2003：64-65.

[2]王雅貞，張巖.等.連續鑄鋼工藝及設備.北京：冶金工業出版社，2001：19-23.

[3]張鑒.爐外精煉的理論與實踐.北京：冶金工業出版社，1999：34-37.

[4]馮聚和，艾立群，劉建華.等.鐵水預處理與鋼水爐外精煉.北京：冶金工業出版社，2006：180.

[5]高澤平.煉鋼工藝學.北京：冶金工業出版社，2006：2-3.

[6]李慧.鋼鐵冶金概論.北京：冶金工業出版社，1995：251.

[7]黃希祜.鋼鐵冶金原理.北京：冶金工業出版社，1999：60.

[8]朱立光，王碩明，張彩軍.等.現代連鑄工藝與實踐.石家莊：河北科學技術出版社，2000：119.

[9]陳家祥.鋼鐵冶金學 (煉鋼部分).北京：冶金工業出版社，2005：14-17.

3.2 優化水口使用工藝制度

烘烤制度：烘烤時間需嚴格控制在2 h以內，最好在1.5 h左右，嚴禁長時間烘烤，防止水口表面出現脫碳氧化，結構疏松現象；烘烤時需按照一定的烘烤曲線進行，同時根據煤氣熱值合理選用煤氧比。在線烘烤時必須保證烘烤前中間包非常干燥，避免包襯產生蒸汽，造成浸入式水口表層的釉失去保護作用，從而造成水口外表面在烘烤和澆鑄過程中氧化脫碳，影響生產，故應在中包溫度升到900℃以上再烤水口；浸入式水口烘烤時，在350℃～700℃之間的烘烤時間應控制在20min以內，因此溫度區間釉不能起到保護作用，水口易氧化。水口最終烘烤溫度控制在1100℃～1200℃，超過1200℃表面釉會脫落起不到保護作用，使水口脫碳氧化，影響使用壽命；如含鋯質的耐材已烘烤到要求的溫度，由于生產安排或其它原因造成烘烤中斷的，不再使用；另外從停止烘烤到開澆的時間應盡可能短，將水口的散熱降到最小。

連續澆注時間與渣線操作選擇制度：連續澆注時間的確定需要根據澆注鋼種、高拉速下的保護渣類型、中間包使用壽命、連鑄“三大件”使用壽命等諸多因素決定。在保證安全、質量的前提下，盡可能的增加連續澆注時間是人們所追求的。為此需制定單渣線、雙渣線或動態渣線操作制度。需說明因換渣線操作對結晶器內流場會產生一定影響，原則上能單渣線操作的，盡量不采用換渣線操作。一般在生產非鈣質處理鋼、連續澆鋼時間在300min以內的選擇單渣線操作；對高級別管線鋼可采用動態渣線操作。

浸入式水口的匹配性：現場常存在各廠家的耐材制品同時使用的狀況，如中間包上水口和浸入式水口不是同一廠家生產，可能會出現板面配合性較差，水口氬封效果差，嚴重時同樣會造成板間穿鋼，需值得注意。應要求各供應商針對現場的使用特點做出統一的要求，以保證安裝時的匹配性。

浸入式水口的現場存放制度：應放置規范、包裝完整、防潮防震、搬運作業規范、輕拿輕放。

3.3 標準化作業

從現場作業方面，重點強調以下幾點，①水口烘烤前、烘烤后、安裝后均應嚴格檢查水口是否存在受潮、破損、裂紋或材質表面疏松現象，重點檢查板面、水口頸部、渣線部位及注流區，存在裂紋、破損的產品嚴禁使用；②嚴格按規范進行烘烤作業，不得延長烘烤時間，保證按計劃開始澆注；③安裝時應保證滑板機構無變形，避免碰撞，保證上水口安裝平整對中；④對中包水口快換液壓缸伸縮量定期檢測，保證上、下水口出鋼孔無錯位。

4 實施效果

針對水口穿鋼問題，2009年下半年采取了一系列的控制措施之后，根據水口不同部位的使用環境對耐材材質進行優化，提高了耐材的抗熱震穩定性、耐蝕性；優化板面與水口頸部的結合，有效控制了水口板間吸氧與頸部裂紋的產生；通過制定實施合理的渣線調整制度渣線侵蝕趨于均勻，2009年下半年杜絕了水口渣線部位的穿鋼；通過規范水口安裝烘烤作業，有效抑制了水口的表面氧化脫碳現象。將2009年上半年和下半年的水口穿鋼情況對比見表1。

表1 2009年上半年和下半年的水口穿鋼情況對比

2009年下半年板間穿鋼2次均為未按規定烘烤，造成板間吸氧所致；1次頸部裂紋穿鋼為水口本身頸部存在細小裂紋所致。故說明采取以上控制措施是有效可行的。

5 結語

通過對耐材質量、烘烤制度、操作規范等進行優化與改進，取得了良好效果，但要杜絕水口穿鋼事故的發生，必須抓好每一個相關環節，更進一步細化管理措施，規范水口烘烤及使用。同時隨著現代高效連鑄的不斷發展，對浸入式水口的使用壽命、安全和澆鋼質量會提出更高的要求，因此開發耐蝕性好、使用壽命長的浸入式水口將是今后的一個研究方向。

6 參考文獻

[1]周衛勝，劉前芝，汪波.鋼包滑板間漏鋼原因及防范措施[J].耐火材料，2005，39(3)：225-226.

[2]沈鐘銘.寶鋼連鑄中間包滑板的使用問題研究[J].寶鋼技術，2007(6)：48-50.

[3]宋素格，王新志，王三忠，等.現代高效連鑄用耐火材料的選擇及應用[J].中國冶金，2008，18(12)：28-31，37.

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Zhang Tiansheng1，2Guo Hong2L i Yanguo2lixihui2W en Jianxin2Guo Yongbo2(1.HebeiUniversity；2.Angang Iron＆Steel Stock Co.，L td)

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150 t converter clean p roduction p ractice

2010—3—30