優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煤氣工藝控制提升氣柜利用效率

王志峰

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

0 前言

在轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)中，氣柜利用效率的高低直接影響著鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐煤氣的回收利用水平。提升氣柜的利用效率，有助于增加轉(zhuǎn)爐煤氣的回收量。安陽(yáng)鋼鐵公司10萬(wàn)m3威金斯氣柜(以下簡(jiǎn)稱(chēng)10萬(wàn)柜)自2007年11月，開(kāi)始回收二煉軋廠3×150 t轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)爐煤氣以來(lái)，氣柜運(yùn)行平穩(wěn)。2017年3月，隨著65 MW發(fā)電機(jī)組的投運(yùn)，拓寬了轉(zhuǎn)爐煤氣的用途，轉(zhuǎn)爐煤氣的日均回收與外供量穩(wěn)定在160 萬(wàn)m3～180 萬(wàn)m3；自2017年4月中旬安鋼二煉鋼廠3×35 t轉(zhuǎn)爐回收的轉(zhuǎn)爐煤氣也并入10萬(wàn)柜以來(lái)，回收與外供量迅速增大，由于二次風(fēng)機(jī)輸送能力、用戶(hù)使用量較小和工藝控制的原因，致使氣柜拒收或少量回收煤氣的次數(shù)增多，造成氣柜利用效率降低。通過(guò)設(shè)備改造、增加煤氣用戶(hù)、優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煤氣回收與外供的工藝控制，加強(qiáng)聯(lián)絡(luò)機(jī)制的執(zhí)行能力，有效提升了氣柜的利用效率，做到了轉(zhuǎn)爐煤氣的全收全供。

1 概況

1.1 設(shè)備概況

安陽(yáng)鋼鐵股份公司10萬(wàn)m3威金斯氣柜轉(zhuǎn)爐煤氣回收及外供系統(tǒng)包括二煉軋廠(3×150 t)及二煉鋼廠(3×35 t)共6座轉(zhuǎn)爐、一次風(fēng)機(jī)、10萬(wàn)柜、電除塵器、二次風(fēng)機(jī)、65 MW發(fā)電機(jī)組及相關(guān)設(shè)備，轉(zhuǎn)爐煤氣的回收工藝如圖1所示[1]。

圖1 安鋼10萬(wàn)m3氣柜轉(zhuǎn)爐煤氣的回收工藝

1.2 氣柜現(xiàn)狀

威金斯氣柜又稱(chēng)橡膠膜密封干式氣柜，作用是暫時(shí)儲(chǔ)存、混勻煤氣、穩(wěn)定管網(wǎng)壓力，適用于轉(zhuǎn)爐煤氣的瞬間大流量回收。10萬(wàn)柜的操作上限為90 000 m3；下限為20 000 m3。當(dāng)氣柜柜容達(dá)到90 000 m3時(shí)，氣柜控制系統(tǒng)向一次風(fēng)機(jī)發(fā)出拒絕回收信號(hào)，同時(shí)聯(lián)鎖氣柜進(jìn)口蝶閥關(guān)閉，未能回收的剩余煤氣只能放散；當(dāng)氣柜柜容下降到20 000 m3時(shí)，停止二次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，保持一定柜容避免氣柜活塞落床。

2 存在問(wèn)題及分析

氣柜的利用效率，是指煉鋼工序產(chǎn)生的合格轉(zhuǎn)爐煤氣能否做到氣柜的全收全供。2017年3月，隨著65 MW發(fā)電機(jī)組的投運(yùn)，轉(zhuǎn)爐煤氣的回收使用量穩(wěn)定在日均160萬(wàn)m3～180萬(wàn)m3；自2017年4月中旬安鋼二煉鋼廠3×35 t轉(zhuǎn)爐回收的轉(zhuǎn)爐煤氣也并入10萬(wàn)柜以來(lái)，轉(zhuǎn)爐煤氣的回收量迅速增大，同時(shí)因轉(zhuǎn)爐煤氣用戶(hù)較少、二次風(fēng)機(jī)輸送能力和工藝控制的原因，也使氣柜拒收或少量回收煤氣的次數(shù)增多，造成氣柜利用效率降低。

2.1 氣柜活塞運(yùn)行分析

轉(zhuǎn)爐煤氣回收是一種間歇的瞬時(shí)大流量作業(yè)方式，而外供是連續(xù)穩(wěn)定的，氣柜作業(yè)呈現(xiàn)“吞股吐穩(wěn)”的特點(diǎn)，活塞上下運(yùn)行頻率較快。由于轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)受到冶煉品種、軋機(jī)生產(chǎn)的影響較大，生產(chǎn)節(jié)奏變化大，毫無(wú)規(guī)律可言，在2座150 t轉(zhuǎn)爐或3座150 t轉(zhuǎn)爐同時(shí)進(jìn)入煤氣回收期時(shí)，瞬時(shí)流量達(dá)到最大，以二煉軋廠的轉(zhuǎn)爐煤氣回收為例，每爐鋼可回收轉(zhuǎn)爐煤氣18 000 m3～22 000 m3，在2座轉(zhuǎn)爐同時(shí)回收時(shí)，可回收煤氣約40 000 m3，氣柜活塞上升速度為1.35 m/min；在3座轉(zhuǎn)爐同時(shí)回收時(shí)，可回收煤氣約60 000 m3，氣柜活塞上升速度為2.03 m/min；增加二煉鋼廠的轉(zhuǎn)爐煤氣回收作業(yè)后，以生產(chǎn)極限狀態(tài)下的6座轉(zhuǎn)爐同時(shí)回收時(shí)煤氣量合計(jì)約70 000 m3為例，氣柜活塞上升速度為2.37 m/min，活塞運(yùn)行速度均在設(shè)備允許值≤4 m/min以?xún)?nèi)。

轉(zhuǎn)爐煤氣的回收與外供作業(yè)是同時(shí)進(jìn)行的，上述分析僅為單純的氣柜進(jìn)氣作業(yè)，在回收與外供同時(shí)進(jìn)行時(shí)，若回收量與外供量相等時(shí)，活塞是相對(duì)靜止的；因此，氣柜活塞的運(yùn)行狀況滿(mǎn)足6座轉(zhuǎn)爐的同時(shí)回收與外供作業(yè)。

2.2 柜容分析

在轉(zhuǎn)爐煤氣的回收與外供作業(yè)中，氣柜起著決定性作用，提升氣柜的利用效率，做到轉(zhuǎn)爐煤氣的全收全供，對(duì)企業(yè)的節(jié)能減排有積極地作用。對(duì)于氣柜回收煤氣作業(yè)，低柜容較好；而對(duì)于外供煤氣，高柜容較好，為保證生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行，尋求一個(gè)最佳柜容有利于提升氣柜的利用效率。若要做到煤氣的全收，必然需要預(yù)留合適的空間，即在生產(chǎn)中保持一個(gè)合適的柜容，在多座轉(zhuǎn)爐完全回收煤氣后柜容要低于90 000 m3，以做到煤氣的全收，同時(shí)也有利于煤氣的穩(wěn)定連續(xù)外供，作業(yè)中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)爐煤氣少量回收是指多座轉(zhuǎn)爐同時(shí)進(jìn)入回收狀態(tài)時(shí)氣柜到達(dá)柜容上限時(shí)未完全回收造成的一種現(xiàn)象；低柜容有利于煤氣回收作業(yè)，但不利于煤氣外供作業(yè)，這是生產(chǎn)作業(yè)中的一個(gè)矛盾，因此需要在生產(chǎn)中設(shè)定一個(gè)柜容，應(yīng)對(duì)不同回收狀態(tài)，以做到轉(zhuǎn)爐煤氣的全收全供。

在前后工序溝通不暢時(shí)，多座轉(zhuǎn)爐同時(shí)進(jìn)入回收期，煤氣回收瞬時(shí)流量達(dá)到最大，如果此時(shí)氣柜柜容較高，無(wú)足夠空間儲(chǔ)存煤氣，只能進(jìn)行全部或部分的放散，無(wú)法回收煤氣形成氣柜利用效率降低，勢(shì)必影響煤氣回收作業(yè)；或在轉(zhuǎn)爐煉鋼計(jì)劃變動(dòng)后，煤氣回收量隨之波動(dòng)，氣柜柜容短時(shí)間的大幅升降造成頻繁的開(kāi)停風(fēng)機(jī)，又因此原因?qū)γ簹庥脩?hù)的生產(chǎn)穩(wěn)定有很大影響，因此聯(lián)絡(luò)機(jī)制的建立勢(shì)在必行。

2.3 回收與外供分析

從某種意義說(shuō)，氣柜可理解為一種通道，煤氣回收量與外供量保持平衡時(shí)，氣柜活塞是穩(wěn)定不動(dòng)的；從轉(zhuǎn)爐煤氣外供的作業(yè)分析，安鋼10萬(wàn)柜的煤氣用戶(hù)為65 MW發(fā)電機(jī)組和1#煤氣混合加壓站，只要用戶(hù)有能力消耗轉(zhuǎn)爐煤氣，回收量可以不受限制，故10 萬(wàn)柜能夠滿(mǎn)足現(xiàn)有的6座轉(zhuǎn)爐的煤氣回收作業(yè)。

若65 MW發(fā)電機(jī)組需檢修時(shí)，大量轉(zhuǎn)爐煤氣因無(wú)法使用只能點(diǎn)火放散會(huì)大幅降低氣柜的利用效率，故增加煤氣用戶(hù)是必要的選擇。

3 應(yīng)用

3.1 設(shè)備改造

2017年10月對(duì)5臺(tái)二次風(fēng)機(jī)中的1#、2#風(fēng)機(jī)進(jìn)行了擴(kuò)容改造，風(fēng)機(jī)輸送能力由42 000 m3/h提升為60 000 m3/h，改造后風(fēng)機(jī)輸送能力得到較大提高，風(fēng)機(jī)改造前后的參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 風(fēng)機(jī)改造前后對(duì)比

3.2 增加用戶(hù)

2017年8月15日，10萬(wàn)柜通過(guò)專(zhuān)管向2×240 t鍋爐輸送轉(zhuǎn)爐煤氣，其轉(zhuǎn)爐煤氣的使用量為30 000 m3/h。

3.3 聯(lián)絡(luò)機(jī)制

建立生產(chǎn)指揮系統(tǒng)、煉鋼工序、氣柜崗位、2×240 t鍋爐和65 MW發(fā)電機(jī)組之間的聯(lián)絡(luò)機(jī)制，制定《150 t/35 t轉(zhuǎn)爐煤氣回收、供應(yīng)與使用管理規(guī)定》，加強(qiáng)前后工序的生產(chǎn)信息溝通，在生產(chǎn)任務(wù)制定后，煉鋼工序和氣柜崗位獲知生產(chǎn)信息，氣柜作業(yè)人員控制柜容，氣柜預(yù)留足夠空間，以保證轉(zhuǎn)爐煤氣的全收，穩(wěn)定煤氣的外供，聯(lián)絡(luò)機(jī)制建立后，對(duì)工藝控制進(jìn)行優(yōu)化，采取以下措施：

1)二次風(fēng)機(jī)機(jī)后壓力控制在(8±2) kPa；

2)10萬(wàn)柜合理控制柜容和風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式；

3)保持150 t轉(zhuǎn)爐和35 t轉(zhuǎn)爐交接班時(shí)間段煉鋼爐數(shù)穩(wěn)定；

4)實(shí)行150 t轉(zhuǎn)爐錯(cuò)時(shí)煉鋼制度；

5)避免三座150 t轉(zhuǎn)爐同時(shí)進(jìn)入轉(zhuǎn)爐煤氣回收期；

6)煉鋼計(jì)劃制定后即時(shí)告知?dú)夤駦徫唬瑲夤駦徫缓侠碚{(diào)整回收與外供操作，保持65 MW發(fā)電機(jī)組和2×240 t鍋爐的轉(zhuǎn)爐煤氣使用量的穩(wěn)定；

7)轉(zhuǎn)爐煉鋼計(jì)劃出現(xiàn)臨時(shí)變更，煉鋼工序及一次風(fēng)機(jī)房提前30 min通知?dú)夤駦徫唬?/p>

8)保持65 MW發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)爐煤氣輸送量穩(wěn)定，在煤氣輸送量短時(shí)間波動(dòng)較大時(shí)，以2×240 t鍋爐的流量調(diào)節(jié)為主，以1#煤氣混合加壓站的調(diào)節(jié)為輔。

3.4 柜容及外送量

氣柜崗位在每日的生產(chǎn)交接時(shí)，通過(guò)生產(chǎn)指揮系統(tǒng)了解本作業(yè)時(shí)段的煉鋼計(jì)劃，預(yù)估每小時(shí)內(nèi)的煉鋼爐數(shù)及外供煤氣量，合理控制二次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，為做到轉(zhuǎn)爐煤氣的全收全供，在生產(chǎn)中針對(duì)在每個(gè)小時(shí)內(nèi)不同的回收爐數(shù)對(duì)氣柜柜容及外送量做出適當(dāng)?shù)囊?guī)定，氣柜柜容及外送量參考值見(jiàn)表2。

表2 氣柜柜容及外送量參考值

4 效果

通過(guò)設(shè)備改造、增加用戶(hù)、建立聯(lián)絡(luò)機(jī)制及各項(xiàng)措施的實(shí)施，提升了氣柜利用效率，大幅降低了氣柜柜容過(guò)高而拒絕回收或少量回收轉(zhuǎn)爐煤氣的現(xiàn)象。

1)氣柜拒收或少量回收的爐數(shù)，由風(fēng)機(jī)擴(kuò)容改造前的日均25次降至≤3次；

2)轉(zhuǎn)爐煤氣的月均回收量從2016年同期的3.4×107m3提高至2017年的6.6×107m3；

3)二次風(fēng)機(jī)機(jī)后壓力穩(wěn)定在8±2 kPa，有利于煤氣用戶(hù)組織生產(chǎn)；

4)建立聯(lián)絡(luò)機(jī)制，崗位之間進(jìn)行信息溝通，煉鋼工序產(chǎn)生的合格轉(zhuǎn)爐煤氣做到了全收全供，氣柜利用效率得到提升。

5 結(jié)語(yǔ)

設(shè)備改造、聯(lián)絡(luò)機(jī)制建立后提升了氣柜的利用效率，煉鋼工序產(chǎn)生的合格轉(zhuǎn)爐煤氣實(shí)現(xiàn)了全收全供，現(xiàn)有的10萬(wàn)柜滿(mǎn)足了6座轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)需要，為環(huán)境保護(hù)和企業(yè)發(fā)電增效做出了貢獻(xiàn)，對(duì)威金斯型氣柜實(shí)現(xiàn)回收多座轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐煤氣的全收全供、穩(wěn)定運(yùn)行提供了借鑒作用。

[1] 陳紅偉, 王志峰, 李衛(wèi)東,等. 兩座威金斯型氣柜運(yùn)行方式的探討[J].河南冶金,2017,25(2):28-31.