轉爐煤氣回收系統優化控制方案研究

董保亮

西寧特殊鋼股份有限公司煉鋼事業部

轉爐煤氣回收系統優化控制方案研究

董保亮

西寧特殊鋼股份有限公司煉鋼事業部

隨著我國鋼鐵冶煉技術不斷發展，在煉鋼過程中會產生多余的氣體或者是熱量。在國家不斷推行優化工業產能結構，節能減排的政策下，對于煉鋼的多余產能利用，不可避免的用到轉爐煤氣的回收系統。本文通過對轉爐煤氣回收系統的優化控制方案進行研究，旨在提高煉鋼能源使用效率。

轉爐煤氣；回收系統；優化控制

隨著我國基礎公共事業的不斷發展，鋼鐵的使用量逐漸的加大，對于生產鋼鐵過程中如何提高能源的回收利用有了更高的要求。轉爐煤氣是在煉鋼過程中，鐵水中的碳在氧化的作用下生成一氧化碳和二氧化碳混合體[1]。產生的轉爐煤氣具有極大的毒性，夾雜含有大量的氧化鐵粉，直接排放會影響煉鋼效率，也會污染環境。轉爐煤氣進行回收不僅可以對鐵元素進行回收利用，還能作為燃料進行利用。以此應對轉爐煤氣的回收系統予以重視。

一、轉爐煤氣回收系統簡介

（一）回收系統工作原理

轉爐煤氣在煉鋼過程中產生的一氧化碳含量約占90%左右。這種氣體對人體有極大的毒害作用，但同樣也是熱值極高的優質燃料，因此必須使用回收系統對其進行回收再利用。轉爐煤氣回收系統的工作原理是，將高溫的煙氣在汽化煙道進行凈化和冷卻處理，將轉爐煙氣的氧化鐵粉進行回收，得到純凈的氣體。

轉爐煤氣回收有干法和濕法兩種：濕法是高溫煙氣經汽化冷卻降至約1000攝氏度，經過兩道脫水工序，噴出洗滌水降低煤氣溫度至35攝氏度左右，進行氧化鐵粉的回收。之后用抽風機將潔凈氣體進行儲備。干法是高溫煙氣先降溫至1000攝氏度左右，再蒸發冷卻降至200攝氏度，使用干式除塵器除去氧化鐵粉等固體物質，抽風機將潔凈煤氣送入儲氣罐。目前國內使用的多是濕法回收，國外使用干法回收。濕法回收工作效率是60-80m3/t，干法回收的含塵量能達到小于50mg/m3，投資較濕法回收高12%-15%，但是不需要污水處理，動力消耗低，但后續氣體混合需要預防爆炸問題。

（二）國內回收系統存在現狀

一般濕法回收系統包括除塵系統，水系統、安全PLC系統、液壓回收閥系統、煤氣柜控制系統等幾個部分組成。在液壓回收部分控制不當致使回收的效率降低，安全PLC系統不完善導致煙氣的非正常泄露，嚴重影響回收率。通過PLC程序之間切換時容易出現安全連鎖現象，以至于出現影響煙氣回收。PLC沒有遠程監控，因此出現問題不能處理，需要作業人員手動解決，非常不便。

二、轉爐煤氣回收系統的優化

由于轉爐煤氣回收依靠相關儀表數值進行判斷，不能實現智能預警、遠程監控等措施，因此對原有的現場儀表進行加裝智能系統的改造，則回收系統使用起來更加便捷。因此引進了國外先進的Delta V控制系統對原系統進行升級改造。

（一）Delta V控制系統

Delta V控制系統[2]使用以太網進行網絡控制，設有操作員模塊、工程師模塊、冗余控制模塊。操作員模塊能進行轉爐煤氣除塵加工和高焦爐煙氣混合加工的操作；工程師模塊可以對各種故障進行診斷，檢測站點轉爐煤氣的回收率等指標。Delta V控制系統能對現場的儀表和設備的工作量進行控制和監控，對泵、閥等開關實行聯鎖保護及狀態控制。該系統存在集成模塊，內設卡件，即插即拔，可在線更換。運行過程沒有較大噪音，軟件功能齊全，減少工作人員的日常維護工作量。在日常故障發生時，智能系統能及時在線檢測，并且對于突發異常進行預警。從而省去工作人員檢查儀表、判斷故障原因等環節。

（二）保證現場供電穩定

對于自動化系統最重要的是Delta V控制系統的供電穩定，而控制器上的電力來自于控制器上的電源卡。為了避免突發的停電狀況導致控制系統的電源供電受到影響，需要加設不間斷電源UPS保證供電。從而提高穩定性和安全性。如果市電線路或者UPS出現故障，Delta V控制系統則會存在風險。因此供電方面會使用雙線路供電，再增加一個UPS形成冗余供電，從而保障電源不會斷電，系統長效運行。

（三）提高純凈煤氣回收量

轉爐風機停吹時，增加延時放散時間，停吹環節進行合理的優化。一般地，正常停吹，轉爐到除塵風機運行時間大約60秒，當除塵結束后，延時放散20秒可以保證煙氣管路中純凈煤氣的回收。如果放散20秒回收煙氣率較低，或者出現中斷、故障等信號時，要及時停止回收，送入放散側保證生產安全。轉爐煤氣的回收受回收條件、空氣吸入量、供氧強度等因素的影響較為明顯。其中爐口的壓差決定了空氣吸入量，壓差固定對轉爐煤氣的回收造成影響，壓差不穩定相差大，回收效果會出現大幅度的波動，不利于回收。

結束語

通過實現對轉爐煤氣的自動化可以增加轉爐煤氣的安全性，從而實現對轉爐煤氣回收過程中全程集中的監管和控制。使作業人員提高了工作效率，對現場儀表的設備在發現情況的時候，能夠及時處理。為生產的安全運行提供了保障。Delta V控制系統有即插即拔的卡件，可在線更換，操作不僅方便快捷，耗電量也很小。從而減少了維修費用，使鋼鐵企業成本降低。但是對于自動化系統的操作，要求工作人員提高自身素質，懂得Delta V控制系統的原理。在軟件的維護升級問題上要有計算及的相關基礎。因此對管理人員的知識水平要求更高。使用前應當進行詳細的培訓。目前我國尚在使用濕法回收，隨著技能減排技術的不斷提高，我國會逐步改良濕法回收。通過運用新的科學技術，為鋼鐵行業的節能環保帶來更大的變革。

[1]刁興武,李乾坤.西鋼120 t轉爐煤氣回收優化實踐[J].黑龍江冶金,2015,（2）：39-41.

[2]丁昊.某鋼廠轉爐煤氣回收并網系統優化改造實踐[J].機電信息,2016,（12）：102-103.