提高转炉煤气回收量的措施

杨凯峰，闫栋，王红霞，楚士进

（石横特钢集团有限公司，山东肥城 271612）

提高转炉煤气回收量的措施

杨凯峰，闫栋，王红霞，楚士进

（石横特钢集团有限公司，山东肥城 271612）

石横特钢集团有限公司炼钢厂为提高转炉煤气回收量，采取优化回收条件参数、降低烟罩、风机转速与二文环缝优化匹配以及三通阀动作时间优化等措施，同时做好喷淋水水质的监督管理和定期点检、及时清淤等日常工作，提高转炉煤气品质，降低了电耗，增加了煤气的回收量，吨钢可增加效益0.6元。

煤气回收；降罩操作；风机转速；防堵清淤

随着对负能炼钢的深度挖潜，煤气回收成为每个炼钢厂的研究重点。早期山东石横特钢集团炼钢厂三炼钢煤气回收量较低，不利于低成本炼钢。为此，优化设备参数，通过提高设备管理水平，以提高转炉煤气回收量［1］。

1 设备现状及煤气回收可行性分析

石横特钢集团炼钢厂三炼钢转炉烟气回收净化系统采用塔文湿法除尘（OG法）技术。主要由喷淋冷却塔、二文环缝、湿旋脱水器构成。除尘机理为：在主抽风机动力引导下，从转炉排出的高温烟气经汽化冷却烟道冷却，温度降为约900℃，然后通过饱和喷淋冷却塔（一文）饱和冷却降温到72℃，进行粗除尘；烟气冷却后进入RSW洗涤器（二文），在喉口及扩张段人口都处于高速状态（100～120 m/s），与喷入RSW内的除尘水滴碰撞，水滴在高速气流冲击下进一步雾化成细小的水雾，此时气、液、固(尘粒)三相的相对速度很大，尘粒与水雾能充分碰撞，并完全被水汽湿润，至扩张段末端，在扩散、惯性作用下凝聚较大的含尘液滴，经湿旋脱水器精脱水，使含尘液滴与烟气充分分离，进行精除尘；之后，满足成分回收条件的烟气经三通阀、水封逆止阀通过管道输送至煤气柜回收，不满足的则进入放散烟囱点火排放。

对60 t转炉吹炼期间煤气中CO含量、氧含量成分进行了实时记录，并以连续曲线的形式与当前供氧情况放在一个画面中，经过对这些数据的分析可知，煤气CO含量与吹炼期脱碳速度有关，初期因硅的氧化，造成碳氧化比较缓慢，中期浓度高而且反应剧烈，末期浓度下降，反应逐渐趋缓，三个阶段持续时间长短与原料条件、供氧强度有关；吹炼中期是煤气回收重要阶段，此阶段CO浓度越高，回收煤气热值越高。

按理想条件计算含碳量4.0%的铁水，100%完全回收，可得到标注热值的煤气的极限值［2］为吨钢128.83 m3。当前吨钢煤气回收为116 m3，提高煤气回收有较大的潜力。

2 优化煤气回收措施

为进一步提高煤气回收量，在煤气回收过程增加了激光煤气分析仪，并通过应用软件将CO浓度曲线、吹炼时的氧气流量、氧枪枪位曲线显示在一个画面中，为查找供氧制度与提高煤气回收量之间的关系提供了大量有效的数据基础。

2.1 煤气回收参数优化

为了最大限度地延长煤气回收时间，通过逐步优化起始煤气回收的限制条件参数，在安全条件允许的情况下，对CO起始回收浓度和氧含量进行了优化调整，以增加煤气回收量。

最初煤气回收条件为CO含量≥35%，且氧含量≤1%，后来逐步调整为CO含量≥15%，且氧含量≤1%，目前调整为CO含量≥15%，氧含量≤2%即可回收，以最大限度地延长回收时间。实际上，如果用户允许，CO的起始回收含量还可以降低，甚至只把氧含量作为限制条件。因为实践中氧含量开始下降的时，CO浓度已经达到10%以上，当氧含量满足≤2%的回收条件时，CO浓度肯定10%上，但是由于这样宽松的回收条件，势必导致所回收煤气的质量较差，热值偏低，无法满足炼铁烧结或炼钢钢包烘烤等要求，因此只能用于混合焦炉煤气燃烧发电。

2.2 降罩操作

出于安全方面的考虑，在煤气回收操作中，对烟气中的氧含量有严格要求，而烟气中的氧主要来自于炉口附近的野风吸入，因此，在转炉开吹以后，及时将活动烟罩降至炉口附近，减少炉口周围野风的吸入量，可以迅速降低烟气中的氧含量，以最快的速度到达煤气回收允许的氧含量条件。

减少空气的吸入量，还可以减少吹炼过程中CO的二次燃烧，提高煤气回收的质量。不降罩操作回收的煤气中CO2含量可以达到18%以上，而降罩操作后CO2含量可以降至15%以下，降低的这部分CO2实际上就是CO少燃烧氧化的。

2.3 匹配风机转速和二文环缝开度

以保证吹炼期间炉口的微正压为标准，优化一次除尘风机在吹炼期间的转速和二文环缝开度，使煤气回收操作最经济，回收量最大。实践中，拟定了4个方案是：

1）核心是低转速（电机出力70%以内），大喉口开度。考虑到风机转速降低，可以降低电耗，将风机转速设定为吹炼期间全部高速运行，最高转速设定为2 000 r/min，提枪后降低到最低速900 r/min，直到再次开氧吹炼提速。为保证炉口微正压要求，配合喉口设定开度增大。实践结果表明，电耗降低明显，但是由于烟气在管线中的流速下降，各处积灰严重，管线阻力不断升高，风机转子也因积灰导致平衡破坏，平均寿命仅不到3 d。同时由于风机转速低，瞬时风量小，吨钢煤气回收量仅105 m3左右。

2）核心是高转速（电机出力90%以上），小喉口开度。风机转速提高到2 700 r/min，为了保证炉口微正压，尽管喉口开度降下来了，但是瞬时风量仍然由第一方案的40 000 m3/h，增加到48 000 m3/h，吨钢煤气回收量增加到115 m3，没有大幅度增加的原因是，由于风机速度快，烟气中的氧含量下降速度缓慢，影响开始回收的时间延后，造成回收量下降，热值低，煤气质量差。

3）结合转炉吹炼前期CO浓度低，而中期浓度高的特点，动态调整风机转速，结合回收管线各弯头部位积灰情况，调整二文喉口环缝开度。通过不断探索风机转速、二文环缝开度与煤气回收量之间的关系，使风机转速与二文环缝开度达到最佳匹配，保证了煤气回收量，降低了电耗。通过将一次除尘风机由定频改为变频后，在不同的吹炼时间段，动态调整风机转速，最终将喉口开度稳定在12%，在转炉吹炼0～3 min时间段内，风机转速2 100 r/min，在转炉吹炼3～9 min时间段内，风机转速2 500 r/ min，在转炉吹炼9 min～提枪吹炼结束时间段内，风机转速2 100 r/min，煤气回收热值可保持在6 561 kJ/ Nm3，吨钢回收量可达122 m3。风机转速与二文环缝开度调整见表1。

4）在第三个方案的基础上，对风机转速参数进一步的优化，对转炉开吹后的每1 min的风机转速进行了设定，继续降低开吹前和吹炼前期硅氧化阶段以及吹炼末期即开吹10 min以后的风机转炉，同时从来渣前期就逐步提高风机转速，直到碳氧反应趋于减弱，最大程度地降低前期和末期野风的吸入量，提高中期高浓度CO煤气的回收量，取得了不错的效果。

表1 风机转速与二文环缝开度调整

第四方案没有形成最终的转速标准，只是确定了调整原则，因此根据这一方案要求一直在动态调整转速，以实现煤气回收量的最大化。

2.4 三通阀动作时间优化

激光煤气分析仪将CO、O含量的实时监测值传到系统软件后，计算机系统若发现符合回收条件，将向三通阀发出打开指令，包括三通阀在内的管道阀门都存在1个动作时间，尽量缩短这个时间，使符合回收条件的煤气尽快进入回收通道，可以提高煤气的回收量。

另外，三通阀还与氧枪提枪信号联锁，即系统只要接收到氧枪提枪信号，三通阀马上执行关闭动作，但实际上氧枪提枪时，从炉口到三通阀这段管道内的煤气仍然符合回收条件，因此，通过计算此时的风机抽风量和管道内烟气体积，考虑一个安全余量，将三通阀的动作时间延后，也可以吨钢回收2～5 m3的煤气。

3 做好日常的防堵清淤工作

3.1 做好喷淋水水质的监督管理工作

第三炼钢车间在2014年6月出现煤气回收异常情况，煤气回收量低，仅100 m3/t左右，热值升高，约7 113 kJ/m3，而且炉口溢烟大，不便于看火。根据二文喉口结垢情况（连续生产36 h后，二文喉口结垢10～20 mm）及水质指标（水质pH为9.85左右）分析可知，烟气中的Ca2+与CO32-反应，在喉口处粘附，使喉口开度减小，一文、二文后压力升高，导致炉口发生溢烟、回收量低。

通过采取在一文二文供水管道增加分散剂投加量，调整合适的水质PH值指标，加强碳酸钙在斜板池的沉淀等措施，喉口处结垢粘附现象得到解决，炉口溢烟现象得到控制，煤气回收量达到指标要求。

3.2 定期点检、及时清淤

1）喷淋塔及二文环缝中的喷嘴必须定期检查堵塞情况，及时清理以保证喷淋、雾化和冲洗效果。2）二文环缝的大小由重锤的上下位置调节，因此必须确保重锤固定良好，定位准确，与环缝大小的对应关系明确。3）定期观察、清理各弯头、喉口内壁的结垢积灰情况。除日常点检外，还规定在季度检修时间将喷淋塔人孔、二文人孔、重力脱水器人孔、弯头脱水器人孔、180°弯头人孔和湿旋脱水器人孔全部打开，确认内部结垢情况和积垢情况，并对清理后的部位进行拍照记录，便于对比分析。

通过采取以上措施，保证了一次烟气净化系统稳定经济运行。

4 结语

通过优化回收条件，调整喉口开度和风机转速更加匹配，做好定期的点检和清淤工作，限制空气吸入的不良影响，提高转炉煤气品质，降低了电耗，增加煤气的回收量约6 m3，煤气回收热值6 560.5 kJ/ Nm3，回收量可达122 m3/t，按煤气0.1元/m3计算，吨钢可增加效益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］郦秀萍，蔡九菊，王爱华，等.转炉煤气回收量极限值的研究［J］.节能，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

杨凯峰，男，1978年生，2016年毕业于辽宁科技大学冶金工程领域工程专业，硕士。现为石横特钢集团有限公司车间主任，炼钢工程师，从事炼钢技术研究和炼钢车间管理工作。