套筒窯增加煤氣混合站的方案實施與研究

陳先才，蘇小明，李繼志

（首鋼京唐鋼鐵有限責任公司，河北唐山 063200）

0 引言

轉爐冶煉過程中產生煤氣主要可燃成分中CO 的比例呈丘型分布，回收過程中轉爐煤氣熱值不斷變換，如果送給用戶使用前未充分混合，熱值將出現波動，對于要求煤氣熱值穩定性較高的用戶，將影響其正常生產。套筒窯增加煤氣混合站后，能解決現有的熱值低造成產品質量不合，同時對煉鋼轉爐生產的影響，為煉鋼轉爐煤氣回收提供條件。

1 方案背景

首鋼京唐公司現有5 座套筒窯，套筒窯燃料采用轉爐煤氣，正常情況下熱值為（1500～1650）×4.18 kJ/m3，窯前煤氣壓力16 kPa。每座套筒窯的煤氣用量（9896～12 370）m3/h；烘爐采用焦爐煤氣。

京唐公司煉鋼轉爐煤氣回收量為98.05 m3/t·鋼，與同行業比較，回收量偏低，且回收過程中轉爐煤氣中的CO 含量不斷變化，如使用前混合不均勻，將造成煤氣熱值波動，對下游用戶產生不利影響。

從實際運行情況分析，京唐公司3 座轉爐煤氣柜混合轉爐煤氣能力有限，導致送往套筒窯的轉爐煤氣熱值出現較大波動（1400～2200 kcal），超出套筒窯轉爐煤氣熱值（1700～1900 kcal）的要求，對套筒窯白灰質量的提高造成影響。通過優化工藝、運行方式等手段，實現除頭爐鋼等各爐次轉爐煤氣全部回收，提高轉爐煤氣回收只有通過降低轉爐CO 回收起始點實現，降低轉爐CO 回收起始點轉爐煤氣的熱值波動將進一步增大，難以保證套筒窯生產需要，套筒窯對轉爐煤氣熱值穩定性要求較高成為提高轉爐煤氣回收的主要瓶頸。

建立一座煤氣混合站，在供應套筒窯的轉爐煤氣中混合一定量的焦爐煤氣，通過建立4 閥混合調節模式，煤氣混合站向轉爐煤氣中混入精制焦爐煤氣，來穩定套筒窯燒制所需煤氣熱值，混合后的煤氣熱值穩定在（2200±100）kcal 范圍內，以滿足套筒窯生產要求。

2 技術措施

2.1 轉爐煤氣回收量及焦爐煤氣摻混量（全三脫情況下）

全三脫情況下，不同CO 回收起始點情況下轉爐煤氣回收量的情況，在滿足氧含量低于1%的條件下，CO 回收起始點最低可至20%（現階段為35%），在用戶可使用情況，可通過降低CO 回收起始點提高轉爐煤氣回收量。回收起始點為20%時，噸鋼增加回收量8458.45 m3/t，平均熱值6893.11 kJ/m3，1646.71 kcal/m3；回收起始點為35%時，噸鋼增加回收量為0，平均熱值7251.88 kJ/m3，1732.41 kcal/m3。

2.2 焦爐煤氣混入量及管道管徑選擇

不同CO 回收起始點下，為保證現有套筒窯使用煤氣熱值不變，需混入的精制焦爐煤氣量，考慮套筒窯遠期可能建6 座窯的可能，對6 座窯下混入量也進行了計算，當CO 回收起始點達到10%時，6 座窯需混入焦爐煤氣量為3154 m3/h，不同管徑下可允許流量（以流速10 m/s 計算），DN400 管道即可滿足此流量要求，考慮到計算是以混合后平均熱值進行計算，實際熱值可能出現波動造成瞬時量增加，及未來考慮脫磷爐轉爐煤氣回收，建議采用DN600 管道。

2.3 套筒窯用煤氣熱值穩定控制及質量

套筒窯對熱值穩定要求相對較高問題，從技術手段可以通過向轉爐煤氣混入焦爐煤氣進行穩定，4 閥混合站可控性良好且成熟，可滿足要求，燃氣區熱軋混合站及合成轉爐煤氣混合站均采用4 閥系統，配合MFA 控制系統，可實現穩定的熱值控制。

另外，套筒窯對煤氣中硫化氫含量要求較為嚴格，精制焦爐煤氣硫化氫現可穩定控制20 mg/m3以下，與轉爐煤氣中硫化氫相當，可向轉爐煤氣混入精制焦爐煤氣，滿足套筒窯對煤氣品質的要求。

2.4 混合站

采用經典成熟的四閥混合站系統將精制焦爐煤氣管道與轉爐煤氣管道進行聯通，以使焦爐煤氣與轉爐煤氣混合，保證工藝套筒窯煤氣熱值穩定。

3 方案效益

該方案屬工藝改造，在產品質量提升等技術指標方面得到直接提高的同時，還增加了煤氣回收量，可取得較為可觀的直接經濟效益。

套筒窯煤氣熱值穩定在2000±100 kcal；煤氣波動頻率降低50%，波動幅度由1800±400 kcal 降低至2000±100 kcal，熱值提高200 kcal。有了較為穩定的熱值后，套筒窯生產的灰石質量得到提升，白灰質量提高后，降低噸鋼白灰消耗，可節省成本353萬元人民幣。

當CO 降至20%時，噸鋼轉爐煤氣回收量比現在增加8.45 m3/t，折算為7536 kJ/m3當量煤氣量為4.02 m3/（t折合成熱值1800 kcal/m3的煤氣），以年鋼產量850 萬噸計算，年增加轉爐煤氣回收量7182.5 萬m3，轉爐煤氣以0.1 元人民幣/m3計算，年收益718.25 萬元人民幣，年節約標煤8786.47 t。

4 結語

實施改造后，解決了套筒窯煤氣熱值低給生產帶來的不利影響，為套筒窯的正常灰石煅燒提供較好的煤氣，同時為煉鋼轉爐煤氣回收提供了先決條件。