提高轉爐煤氣回收能力的技術應用

高 文

（安陽鋼鐵股份有限公司）

0 引言

安鋼第二煉軋廠擁有三座150 t轉爐，承擔了安鋼集團70%以上的煉鋼產能。應環保要求，該廠在2018年投產了轉爐干法除塵回收系統。轉爐煤氣煉鋼周期有間斷，該系統利用杯閥進行煤氣回收，PLC自動化程度高，出現故障時可立即自動切換放散，所以安全性也比濕法除塵中的三通閥要高。經過不斷的摸索，該系統已經實現了的蒸汽余熱回收、轉爐煤氣回收、轉爐粗灰回爐、轉爐細灰收集和顆粒物超低排放全過程控制。筆者主要介紹提高轉爐煤氣回收技術在干法除塵系統中的應用。轉爐干法除塵煤氣回收系統如圖1所示。

圖1 轉爐干法除塵煤氣回收系統

1 轉爐煤氣回收前期狀況

安鋼第二煉軋廠轉爐干法除塵系統自2018年投產以來，經過不斷的探索，平均單爐噸鋼回收量已經達到公司給定的標準120 m3/t。但是由于降本增效的需求，鐵水中各個元素成分有所變化，吹煉中煤氣中的CO體積含量變低，煤氣回收量有所下降，無法滿足用戶的大量需求。

2 改進過程

2.1 設定轉爐煙氣中CO含量最低回收標準，提前煤氣回收時間

經過修改煤氣回收CO含量標準，提前煤氣回收時間來提高煤氣回收量。修改前，回收標準：CO含量大于20%、O2含量降到2%以下；修改后，當CO含量較低（小于20%）時，只要O2含量降到2%，轉爐煤氣柜內有部分煤氣，就可以開始進行回收。 2#、3#轉爐CO含量標準修改前后的回收量對比見表1。

表1 2#、3#轉爐CO含量標準修改前后的回收量對比

從表1可以看出，修改2#轉爐煤氣回收標準（O2含量降到2%以下即可回收，不再限制CO含量），要比原先的回收標準每爐能多回收約3 000 m3，3#轉爐每爐能多回收約7 000 m3，可以得出降低轉爐煤氣中CO含量回收標準是提高煤氣回收量的有效途徑。一定注意，回收時O2含量降到2%以下和煤氣柜內有部分煤氣是回收安全的保證。

2.2 根據煙氣溫度適當提高風機轉速，提高風量，增大煤氣回收量。

干法除塵工藝使用的是ID風機，風機整體都位于煙氣管道內部，而且呈流體結構。根據熱力學定律，封閉空間內風機做功受煙氣溫度影響較大。在煉鋼吹氧初期，管道中的溫度較低，特別是當進口溫度低于80 ℃時，ID風機負荷較大，為了變頻電機不超過額定電流106 A，設定轉速較低。隨著管道內溫度的上升，ID風機負荷變小，回收時提高風機轉速，回收率會相應提高。以2#、3#轉爐煤氣回收時隨機采樣值為參考對象，其中前三組數據（采樣1、采樣2、采樣3）為2#轉爐隨機采樣值，后三組數據（采樣4、采樣5、采樣6）為3#轉爐隨機采樣值，分析對比見表2。

表2 2#、3#轉爐煤氣回收隨機采樣值分析

從表2可以看出，2#轉爐煤氣回收的風機風量要比3#轉爐的大，2#轉爐煤氣回收量普遍要比3#轉爐煤氣回收量高，這說明轉爐煤氣回收量與風機風量呈直接正相關。從采樣4與采樣6的數據對比可以看出，風機風量與轉速呈直接正相關。溫度相近時，風機轉速為1 903 r/min時的噸鋼回收量要比1 840 r/min單爐的高約5 m3/t。因此，可以得出在溫度適中時，適時提高風機轉速可以有效提高回收率。

2.3 減少回收故障事故發生率，提高轉爐煤氣回收量

表2中采樣5組數據是由于杯閥故障了15 s，對比采樣5和采樣4的數據可以看出：3#轉爐煤氣回收風機轉速相同時，由于杯閥出現故障，回收量就會減少，因此保證杯閥能夠正常工作很關鍵，也是保證煤氣正常回收的有效途徑。

當回收條件滿足后，杯閥閥體開始進行回收切換：放散閥先動作，關閉至58%，開始對風機出口的煙氣壓力進行憋壓，在壓力超過氣柜壓力時，打開回收閥，回收閥開到位后，放散閥繼續關閉，直至關閉到0%。當不滿足回收條件時，回收閥關閉，放散閥打開。該回收系統中，正常切換的時間在8 s左右，緊急放散的時間在3 s左右。

如何判斷和處理無法回收的問題在哪呢？有以下幾種情況：

（1）PLC程序故障、傳感器信號故障或者電器模塊出現問題。判斷回收閥和放散閥的開度，就要在放散閥和回收閥上配置位移傳感器,進行實時監測。當杯閥的“正常放散條件”中“放散閥位置反饋故障”閃紅燈時，說明閥位傳感器需要檢查。如果閥位傳感器沒有問題，則檢查電路通訊是否正常，模塊是否出現故障。復位或者更換相應電子元件或線路，排除故障。

（2）閥體出口壓力過高，風機壓力小于進柜壓力，無法回收。此時應該檢查進柜壓力表是否出現故障，需要排污泄壓。如果表沒有問題，則通知煤氣柜檢查進柜閥門是否全部開啟。

（3）當杯閥的“放散條件”中“切換站差壓故障”閃紅燈時，提示液壓站供油壓力低。現場檢查供油泵油路是否通暢，包括各個供回油閥門是否正常開啟、油箱過濾濾芯是否堵塞（需要更換）。當冬季氣溫較低導致油溫過低時，需要檢查油溫加熱裝置是否正常，保證供油壓力。

（4）當杯閥的“快速放散條件”中提示“蓄能器壓力低”時，需要現場檢查蓄能器電磁裝置線路、電源是否正常。當磁力較小時，蓄能器無法帶動閥體，需要更換相應零部件。

（5）當杯閥的“放散條件”中沒有其他明顯信號閃紅，只提示“緊急放散”或者“快速放散”，需要檢查閥體與連接帽是否斷開，如果是則需要停機后連接閥體與連接帽。

（6）當杯閥的“快速放散條件”中“煤氣冷卻器故障”閃紅燈時，提示煤氣冷卻器的供水閥沒有正常打開，不能冷卻煤氣溫度，需要及時打開煤冷供水閥，使進柜煤氣溫度合格。

（7）當杯閥的“快速放散條件”中“氣柜拒絕回收”閃紅燈時，需要聯系煤氣柜值班人員，做好煤氣外供節奏與煉鋼節奏的配合，實時調整外供量來增加回收量。

針對以上各個問題，當出現氣體含量滿足但杯閥無法回收的情況時，要逐一排查，及時進行維修處理。定期對液壓站、杯閥以及相關設備進行檢查和維護，保證煤氣回收過程順暢，是提高煤氣回收量的有效途徑。

3 結語

要想提高轉爐干法除塵系統的煤氣回收能力，除了設定CO含量最低回收條件和最大風機轉速外，還需要維持該系統PLC各個模塊穩定性，例如煤氣回收條件電氣信號包括沒有放散信號、干法除塵系統準備好、液壓站蓄能器油壓正常、CO含量大于設定值、煤氣柜允許回收、液壓站功能組啟動、畫面選擇回收模式。保證以上各條件信號滿足，保證回收故障時能夠第一時間判斷和處理，也就能減少無法回收的概率，從而提高轉爐煤氣回收量。