提高轉爐煤氣回收量的措施

楊凱峰，閆棟，王紅霞，楚士進

（石橫特鋼集團有限公司，山東肥城 271612）

提高轉爐煤氣回收量的措施

楊凱峰，閆棟，王紅霞，楚士進

（石橫特鋼集團有限公司，山東肥城 271612）

石橫特鋼集團有限公司煉鋼廠為提高轉爐煤氣回收量，采取優化回收條件參數、降低煙罩、風機轉速與二文環縫優化匹配以及三通閥動作時間優化等措施，同時做好噴淋水水質的監督管理和定期點檢、及時清淤等日常工作，提高轉爐煤氣品質，降低了電耗，增加了煤氣的回收量，噸鋼可增加效益0.6元。

煤氣回收；降罩操作；風機轉速；防堵清淤

隨著對負能煉鋼的深度挖潛，煤氣回收成為每個煉鋼廠的研究重點。早期山東石橫特鋼集團煉鋼廠三煉鋼煤氣回收量較低，不利于低成本煉鋼。為此，優化設備參數，通過提高設備管理水平，以提高轉爐煤氣回收量［1］。

1 設備現狀及煤氣回收可行性分析

石橫特鋼集團煉鋼廠三煉鋼轉爐煙氣回收凈化系統采用塔文濕法除塵（OG法）技術。主要由噴淋冷卻塔、二文環縫、濕旋脫水器構成。除塵機理為：在主抽風機動力引導下，從轉爐排出的高溫煙氣經汽化冷卻煙道冷卻，溫度降為約900℃，然后通過飽和噴淋冷卻塔（一文）飽和冷卻降溫到72℃，進行粗除塵；煙氣冷卻后進入RSW洗滌器（二文），在喉口及擴張段人口都處于高速狀態（100～120 m/s），與噴入RSW內的除塵水滴碰撞，水滴在高速氣流沖擊下進一步霧化成細小的水霧，此時氣、液、固(塵粒)三相的相對速度很大，塵粒與水霧能充分碰撞，并完全被水汽濕潤，至擴張段末端，在擴散、慣性作用下凝聚較大的含塵液滴，經濕旋脫水器精脫水，使含塵液滴與煙氣充分分離，進行精除塵；之后，滿足成分回收條件的煙氣經三通閥、水封逆止閥通過管道輸送至煤氣柜回收，不滿足的則進入放散煙囪點火排放。

對60 t轉爐吹煉期間煤氣中CO含量、氧含量成分進行了實時記錄，并以連續曲線的形式與當前供氧情況放在一個畫面中，經過對這些數據的分析可知，煤氣CO含量與吹煉期脫碳速度有關，初期因硅的氧化，造成碳氧化比較緩慢，中期濃度高而且反應劇烈，末期濃度下降，反應逐漸趨緩，三個階段持續時間長短與原料條件、供氧強度有關；吹煉中期是煤氣回收重要階段，此階段CO濃度越高，回收煤氣熱值越高。

按理想條件計算含碳量4.0%的鐵水，100%完全回收，可得到標注熱值的煤氣的極限值［2］為噸鋼128.83 m3。當前噸鋼煤氣回收為116 m3，提高煤氣回收有較大的潛力。

2 優化煤氣回收措施

為進一步提高煤氣回收量，在煤氣回收過程增加了激光煤氣分析儀，并通過應用軟件將CO濃度曲線、吹煉時的氧氣流量、氧槍槍位曲線顯示在一個畫面中，為查找供氧制度與提高煤氣回收量之間的關系提供了大量有效的數據基礎。

2.1 煤氣回收參數優化

為了最大限度地延長煤氣回收時間，通過逐步優化起始煤氣回收的限制條件參數，在安全條件允許的情況下，對CO起始回收濃度和氧含量進行了優化調整，以增加煤氣回收量。

最初煤氣回收條件為CO含量≥35%，且氧含量≤1%，后來逐步調整為CO含量≥15%，且氧含量≤1%，目前調整為CO含量≥15%，氧含量≤2%即可回收，以最大限度地延長回收時間。實際上，如果用戶允許，CO的起始回收含量還可以降低，甚至只把氧含量作為限制條件。因為實踐中氧含量開始下降的時，CO濃度已經達到10%以上，當氧含量滿足≤2%的回收條件時，CO濃度肯定10%上，但是由于這樣寬松的回收條件，勢必導致所回收煤氣的質量較差，熱值偏低，無法滿足煉鐵燒結或煉鋼鋼包烘烤等要求，因此只能用于混合焦爐煤氣燃燒發電。

2.2 降罩操作

出于安全方面的考慮，在煤氣回收操作中，對煙氣中的氧含量有嚴格要求，而煙氣中的氧主要來自于爐口附近的野風吸入，因此，在轉爐開吹以后，及時將活動煙罩降至爐口附近，減少爐口周圍野風的吸入量，可以迅速降低煙氣中的氧含量，以最快的速度到達煤氣回收允許的氧含量條件。

減少空氣的吸入量，還可以減少吹煉過程中CO的二次燃燒，提高煤氣回收的質量。不降罩操作回收的煤氣中CO2含量可以達到18%以上，而降罩操作后CO2含量可以降至15%以下，降低的這部分CO2實際上就是CO少燃燒氧化的。

2.3 匹配風機轉速和二文環縫開度

以保證吹煉期間爐口的微正壓為標準，優化一次除塵風機在吹煉期間的轉速和二文環縫開度，使煤氣回收操作最經濟，回收量最大。實踐中，擬定了4個方案是：

1）核心是低轉速（電機出力70%以內），大喉口開度。考慮到風機轉速降低，可以降低電耗，將風機轉速設定為吹煉期間全部高速運行，最高轉速設定為2 000 r/min，提槍后降低到最低速900 r/min，直到再次開氧吹煉提速。為保證爐口微正壓要求，配合喉口設定開度增大。實踐結果表明，電耗降低明顯，但是由于煙氣在管線中的流速下降，各處積灰嚴重，管線阻力不斷升高，風機轉子也因積灰導致平衡破壞，平均壽命僅不到3 d。同時由于風機轉速低，瞬時風量小，噸鋼煤氣回收量僅105 m3左右。

2）核心是高轉速（電機出力90%以上），小喉口開度。風機轉速提高到2 700 r/min，為了保證爐口微正壓，盡管喉口開度降下來了，但是瞬時風量仍然由第一方案的40 000 m3/h，增加到48 000 m3/h，噸鋼煤氣回收量增加到115 m3，沒有大幅度增加的原因是，由于風機速度快，煙氣中的氧含量下降速度緩慢，影響開始回收的時間延后，造成回收量下降，熱值低，煤氣質量差。

3）結合轉爐吹煉前期CO濃度低，而中期濃度高的特點，動態調整風機轉速，結合回收管線各彎頭部位積灰情況，調整二文喉口環縫開度。通過不斷探索風機轉速、二文環縫開度與煤氣回收量之間的關系，使風機轉速與二文環縫開度達到最佳匹配，保證了煤氣回收量，降低了電耗。通過將一次除塵風機由定頻改為變頻后，在不同的吹煉時間段，動態調整風機轉速，最終將喉口開度穩定在12%，在轉爐吹煉0～3 min時間段內，風機轉速2 100 r/min，在轉爐吹煉3～9 min時間段內，風機轉速2 500 r/ min，在轉爐吹煉9 min～提槍吹煉結束時間段內，風機轉速2 100 r/min，煤氣回收熱值可保持在6 561 kJ/ Nm3，噸鋼回收量可達122 m3。風機轉速與二文環縫開度調整見表1。

4）在第三個方案的基礎上，對風機轉速參數進一步的優化，對轉爐開吹后的每1 min的風機轉速進行了設定，繼續降低開吹前和吹煉前期硅氧化階段以及吹煉末期即開吹10 min以后的風機轉爐，同時從來渣前期就逐步提高風機轉速，直到碳氧反應趨于減弱，最大程度地降低前期和末期野風的吸入量，提高中期高濃度CO煤氣的回收量，取得了不錯的效果。

表1 風機轉速與二文環縫開度調整

第四方案沒有形成最終的轉速標準，只是確定了調整原則，因此根據這一方案要求一直在動態調整轉速，以實現煤氣回收量的最大化。

2.4 三通閥動作時間優化

激光煤氣分析儀將CO、O含量的實時監測值傳到系統軟件后，計算機系統若發現符合回收條件，將向三通閥發出打開指令，包括三通閥在內的管道閥門都存在1個動作時間，盡量縮短這個時間，使符合回收條件的煤氣盡快進入回收通道，可以提高煤氣的回收量。

另外，三通閥還與氧槍提槍信號聯鎖，即系統只要接收到氧槍提槍信號，三通閥馬上執行關閉動作，但實際上氧槍提槍時，從爐口到三通閥這段管道內的煤氣仍然符合回收條件，因此，通過計算此時的風機抽風量和管道內煙氣體積，考慮一個安全余量，將三通閥的動作時間延后，也可以噸鋼回收2～5 m3的煤氣。

3 做好日常的防堵清淤工作

3.1 做好噴淋水水質的監督管理工作

第三煉鋼車間在2014年6月出現煤氣回收異常情況，煤氣回收量低，僅100 m3/t左右，熱值升高，約7 113 kJ/m3，而且爐口溢煙大，不便于看火。根據二文喉口結垢情況（連續生產36 h后，二文喉口結垢10～20 mm）及水質指標（水質pH為9.85左右）分析可知，煙氣中的Ca2+與CO32-反應，在喉口處粘附，使喉口開度減小，一文、二文后壓力升高，導致爐口發生溢煙、回收量低。

通過采取在一文二文供水管道增加分散劑投加量，調整合適的水質PH值指標，加強碳酸鈣在斜板池的沉淀等措施，喉口處結垢粘附現象得到解決，爐口溢煙現象得到控制，煤氣回收量達到指標要求。

3.2 定期點檢、及時清淤

1）噴淋塔及二文環縫中的噴嘴必須定期檢查堵塞情況，及時清理以保證噴淋、霧化和沖洗效果。2）二文環縫的大小由重錘的上下位置調節，因此必須確保重錘固定良好，定位準確，與環縫大小的對應關系明確。3）定期觀察、清理各彎頭、喉口內壁的結垢積灰情況。除日常點檢外，還規定在季度檢修時間將噴淋塔人孔、二文人孔、重力脫水器人孔、彎頭脫水器人孔、180°彎頭人孔和濕旋脫水器人孔全部打開，確認內部結垢情況和積垢情況，并對清理后的部位進行拍照記錄，便于對比分析。

通過采取以上措施，保證了一次煙氣凈化系統穩定經濟運行。

4 結語

通過優化回收條件，調整喉口開度和風機轉速更加匹配，做好定期的點檢和清淤工作，限制空氣吸入的不良影響，提高轉爐煤氣品質，降低了電耗，增加煤氣的回收量約6 m3，煤氣回收熱值6 560.5 kJ/ Nm3，回收量可達122 m3/t，按煤氣0.1元/m3計算，噸鋼可增加效益0.6元。

［1］Li Z.Discussion on improving the quality of large converter gas recovery of OG method［J］.Energy for Metallurgical Industry, 2013，32（3）：46-64.

［2］酈秀萍，蔡九菊，王愛華，等.轉爐煤氣回收量極限值的研究［J］.節能，2004（5）：13-15．

Research and Practice on Improvement of the Converter Gas Recovery

YANG Kaifeng,YAN Dong,WANG Hongxia,CHU Shijin
（Shiheng Special Steel Group Co.,Ltd.,Feicheng 271612,China）

In order to increase the recovery quantity of converter gas,some measures were taken in Steelmaking plant of Shiheng Special Steel Group Co.,Ltd.Which included that the converter gas quality was improved,power consumption was reduced as optimizing recover parameter,cover operations for ladle,optimizing fan speed and the two ring joint and valve action time,as well as the supervision and administration of water spray and regular inspection,timely dredging blocking and dredging work daily.With these methods,the converter gas quality was improved,power consumption was reduced,the recovery quantity of converter gas was increased.About extra 0.6 Yuan per ton steel has been got for the benefit.

gas recovery;cover dropped down operation;fan speed;prevent desilting

TF71

B

1004-4620（2017）02-0059-03

2016-09-13

楊凱峰，男，1978年生，2016年畢業于遼寧科技大學冶金工程領域工程專業，碩士。現為石橫特鋼集團有限公司車間主任，煉鋼工程師，從事煉鋼技術研究和煉鋼車間管理工作。