提高不銹鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值和回收量的實(shí)踐

李春香

（河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼分公司能源環(huán)保部，河北唐山 063000）

1 不銹鋼轉(zhuǎn)爐及煤氣回收工藝

唐山不銹鋼有限責(zé)任公司是唐山鋼鐵股份有限公司的控股子公司，公司主營業(yè)務(wù)為不銹鋼冶煉，鐵冶煉，普碳帶鋼，高頻焊管加工。煉鋼工序包括1 座80 t 轉(zhuǎn) 爐、2 座100 t 轉(zhuǎn) 爐,1 座VOD 爐、1 座AOD爐、3座LF爐、1座RH精煉爐等。

不銹鋼轉(zhuǎn)爐在國內(nèi)外首創(chuàng)了基于紅外檢測(cè)的100t轉(zhuǎn)爐煙氣分析自動(dòng)化煉鋼系統(tǒng)。集成了鐵水含碳量的快速精準(zhǔn)檢驗(yàn)、變槍變壓供氧、新型雙渣及轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)后攪等關(guān)鍵技術(shù)。

不銹鋼公司轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝流程：轉(zhuǎn)爐→活動(dòng)煙罩→汽化冷卻煙道→滅火水封→噴霧洗滌塔→環(huán)縫文氏管→漩流脫水器→煤氣引風(fēng)機(jī)→三通切換閥→水封逆止閥→V 型水封→煤氣柜，如圖1。

圖1 轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝流程

轉(zhuǎn)爐煤氣是煉鋼工序產(chǎn)生的重要二次能源，因此提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收不僅能有效降低煉鋼成本，也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段。不銹鋼公司2018 年轉(zhuǎn)爐煤氣回收率97.16 m3/t，平均熱值5107 kJ/m3，橫向?qū)Ρ认冗M(jìn)企業(yè)還存在較大差距。

針對(duì)熱值偏低的情況,不銹鋼公司成立攻關(guān)小組。由于實(shí)際生產(chǎn)中調(diào)節(jié)煤氣回收系統(tǒng)會(huì)影響到安全、工藝、設(shè)備等多方面，且影響因素及限制因素較多，如鐵水溫度、含碳量、回收系統(tǒng)空氣吸入量、操作因素等等均會(huì)影響轉(zhuǎn)爐吹煉過程，所以此次攻關(guān)主要從風(fēng)量、氮封、氧槍改造等方面著手，開展一系列改善措施，提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值和回收量。

2 提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值采取的措施

2.1 調(diào)整一次除塵風(fēng)量

（1）優(yōu)化微差壓控制方式。生產(chǎn)過程中，經(jīng)過吹煉前、中、后期等階段時(shí)，爐內(nèi)壓差不斷變化，因此精確控制爐口微差壓在提高煤氣回收熱值和回收量時(shí)顯得尤為重要。不銹鋼公司原微差壓控制系統(tǒng)為根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)壓差值通過液壓系統(tǒng)對(duì)喉口開度進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到微正壓運(yùn)行目的。這種通過液壓調(diào)節(jié)存在以下缺點(diǎn)：①液壓系統(tǒng)相較于爐內(nèi)劇烈反應(yīng)產(chǎn)生造成的壓差變化調(diào)整速度慢，具有滯后性，靈活性與準(zhǔn)確性無法滿足現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)作要求；②液壓系統(tǒng)動(dòng)作頻繁，導(dǎo)致故障率升高，投用率較低。

對(duì)此采取的優(yōu)化方式為：調(diào)整爐口微差壓，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整測(cè)試將吹煉過程分為10個(gè)階段，如表1，根據(jù)微差壓系統(tǒng)測(cè)得的吹煉過程爐口壓差值直接確定每個(gè)階段喉口開度，同時(shí)驗(yàn)證一次除塵風(fēng)量及除塵系統(tǒng)效果，既實(shí)現(xiàn)了微壓差運(yùn)行也解決了煙塵外溢的問題。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試后達(dá)到最佳值，提高了轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值。

表1 轉(zhuǎn)爐吹煉過程參數(shù)設(shè)定表

（2）確定合理壓差值。在鋼水冶煉過程中轉(zhuǎn)爐活動(dòng)煙罩與爐口之間存在著一定壓差。當(dāng)壓差為負(fù)且較大時(shí)將吸入大量爐外空氣促進(jìn)CO 燃燒，從而降低煤氣回收熱值；當(dāng)壓差為正且較大時(shí)，將導(dǎo)致煙塵外溢，同樣降低煤氣回收量。借鑒其它公司經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)爐爐口保持0～60 Pa 微正壓控制，由于我公司二次除塵效果較好，故在其基礎(chǔ)上提高10 Pa 進(jìn)行控制，試驗(yàn)結(jié)果并無煙塵溢出，對(duì)提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值起到了一定作用。

通過以上兩項(xiàng)改進(jìn)措施，對(duì)吹煉過程爐口壓差值的觀察，調(diào)整各個(gè)階段壓差值，使吹煉過程各階段壓差值控制在合理范圍內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作試驗(yàn)，按照10～70 Pa 控制，實(shí)現(xiàn)吹煉過程微正壓控制，減少了空氣吸入量，提高了煤氣回收熱值。

2.2 實(shí)行進(jìn)一步降罩操作

在煤氣回收過程中，對(duì)煙氣中的氧含量進(jìn)行了規(guī)定，當(dāng)煙氣中的氧含量超標(biāo)時(shí)會(huì)帶來安全隱患將不回收煤氣。轉(zhuǎn)爐煙氣中氧氣主要來源為吸入性空氣，因此在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，及時(shí)下降活動(dòng)煙罩減少空氣吸入量，可以有效降低煙氣中的氧含量，迅速滿足煤氣回收條件允許的氧含量。減少空氣吸入量，還可以減少空氣與爐內(nèi)CO 的反應(yīng)，提高煙氣中CO含量，進(jìn)而提高煤氣回收的熱值。

現(xiàn)對(duì)吹煉時(shí)罩裙下限位置進(jìn)行調(diào)整，將罩裙下沿與爐口距離由原來200 mm 左右下調(diào)至60～80 mm，空氣吸入系數(shù)大約降低0.03。

2.3 優(yōu)化氮封系統(tǒng)

（1）降低煙道三處（氧槍插入孔、下料溜管、活動(dòng)煙罩）氮封氮?dú)饪偭髁?，在不影響氮封效果的基礎(chǔ)上，總流量降低30%以上。

（2）將氮封控制閥門由切斷閥控制改為流量調(diào)節(jié)閥控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)流量調(diào)整與爐口負(fù)壓進(jìn)行聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)氮?dú)獾木_控制與有效利用，減少對(duì)煤氣熱值影響，同時(shí)降低能源介質(zhì)消耗。

現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏及冒煙情況調(diào)整氮封用量，通過試驗(yàn)查找合適用量點(diǎn)，最終將氮?dú)饬坑稍瓉?500 m3/h下調(diào)至6000 m3/h，煙塵無明顯外溢。

2.4 優(yōu)化氧槍噴頭

征求外方專家意見，對(duì)現(xiàn)有氧槍噴頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步改造，同時(shí)與公司操作專家相結(jié)合，對(duì)現(xiàn)有吹煉模型進(jìn)行調(diào)整，目標(biāo)為將供氧強(qiáng)度提高至最大4.2 m3/(min·t)。

表2 新舊噴頭參數(shù)對(duì)比表

大供氧強(qiáng)度氧槍優(yōu)點(diǎn)，前期CO 濃度提升速度加快，3min 之內(nèi)CO 濃度可達(dá)到40%以上，中期CO峰值升高，CO濃度可達(dá)到70%以上，如圖2。

圖2 煙氣分析圖

3 提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量采取的管理措施

3.1 一級(jí)績效承接公司指標(biāo)運(yùn)行

煤氣回收成本執(zhí)行績效管理，按科室、作業(yè)區(qū)進(jìn)行指標(biāo)分解，并納入每月一級(jí)績效考核。

3.2 嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，強(qiáng)化成本意識(shí)

轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，通過嚴(yán)格執(zhí)行降罩操作，增加煤氣回收量。做好與煤氣回收有關(guān)的過程控制臺(tái)帳記錄，并固化到崗位規(guī)程中。能源管理執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)管理，能源管理人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，幫扶作業(yè)區(qū)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在問題，更新《設(shè)備管理評(píng)價(jià)細(xì)則》中能源、環(huán)保部分并下發(fā)到每個(gè)崗位，要求崗位進(jìn)行學(xué)習(xí)，樹立責(zé)任意識(shí)，增強(qiáng)責(zé)任感，科室不定期對(duì)各崗位學(xué)習(xí)及執(zhí)行情況進(jìn)行抽查。

3.3 崗位管理系統(tǒng)化

崗位操作人員進(jìn)行本崗位TPM 點(diǎn)檢，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)的問題建立非點(diǎn)檢隱患信息，并要求崗位操作人員按要求錄入設(shè)備管理系統(tǒng)——小錘子系統(tǒng)中，做到“發(fā)現(xiàn)問題—接收問題—解決問題—落實(shí)結(jié)果”閉環(huán)管理，其中每個(gè)崗位在系統(tǒng)中的狀態(tài)都可查可控可追溯。

3.4 能源工作堅(jiān)持日清日結(jié)

依托實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，將能源指標(biāo)細(xì)化到工序，每日出具能源日?qǐng)?bào)表，對(duì)完成情況進(jìn)行通報(bào)，為作業(yè)區(qū)提供能源指標(biāo)數(shù)據(jù)支撐。日?qǐng)?bào)可自動(dòng)提示未完成的指標(biāo)項(xiàng)并作出標(biāo)識(shí)，對(duì)超出指標(biāo)的項(xiàng)目進(jìn)行分析總結(jié)，達(dá)到提高崗位節(jié)能降本意識(shí)的目的。各級(jí)管理者可以通過日?qǐng)?bào)表一目了然地掌握各區(qū)域數(shù)據(jù)詳情，綜合考慮各方面因素，及時(shí)調(diào)整工作思路，保持優(yōu)勢(shì)，修正不足。

4 采取攻關(guān)措施后的效果

2019 年轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值平均為6836 kJ/m3，煤氣回收率102.02 m3/t（蒸汽回收完成97.09 kg/t），較2018 年回收熱值升高1728 kJ/m3，煤氣回收率升高4.86 m3/t。自2 月20 日起，回收熱值平均穩(wěn)定在6698 kJ/m3以上，最高可達(dá)到7117 kJ/m3以上，見圖3、圖4。

圖3 轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值對(duì)比圖

圖4 轉(zhuǎn)爐煤氣回收率對(duì)比圖

4 結(jié)語

經(jīng)過一年多的實(shí)踐，不銹鋼公司對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值及回收量從風(fēng)量、氮封、氧槍、降罩操作以及細(xì)化管理等方面著手攻關(guān)改進(jìn)，取得顯著效果。不僅保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定安全順行，同時(shí)還提高了轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值及回收量，降低了煉鋼成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。