提高不锈钢转炉煤气回收热值和回收量的实践

李春香

（河北钢铁集团唐钢分公司能源环保部，河北唐山 063000）

1 不锈钢转炉及煤气回收工艺

唐山不锈钢有限责任公司是唐山钢铁股份有限公司的控股子公司，公司主营业务为不锈钢冶炼，铁冶炼，普碳带钢，高频焊管加工。炼钢工序包括1 座80 t 转 炉、2 座100 t 转 炉,1 座VOD 炉、1 座AOD炉、3座LF炉、1座RH精炼炉等。

不锈钢转炉在国内外首创了基于红外检测的100t转炉烟气分析自动化炼钢系统。集成了铁水含碳量的快速精准检验、变枪变压供氧、新型双渣及转炉终点后搅等关键技术。

不锈钢公司转炉煤气回收工艺流程：转炉→活动烟罩→汽化冷却烟道→灭火水封→喷雾洗涤塔→环缝文氏管→漩流脱水器→煤气引风机→三通切换阀→水封逆止阀→V 型水封→煤气柜，如图1。

图1 转炉煤气回收工艺流程

转炉煤气是炼钢工序产生的重要二次能源，因此提高转炉煤气回收不仅能有效降低炼钢成本，也是实现节能减排的重要手段。不锈钢公司2018 年转炉煤气回收率97.16 m3/t，平均热值5107 kJ/m3，横向对比先进企业还存在较大差距。

针对热值偏低的情况,不锈钢公司成立攻关小组。由于实际生产中调节煤气回收系统会影响到安全、工艺、设备等多方面，且影响因素及限制因素较多，如铁水温度、含碳量、回收系统空气吸入量、操作因素等等均会影响转炉吹炼过程，所以此次攻关主要从风量、氮封、氧枪改造等方面着手，开展一系列改善措施，提高转炉煤气回收热值和回收量。

2 提高转炉煤气回收热值采取的措施

2.1 调整一次除尘风量

（1）优化微差压控制方式。生产过程中，经过吹炼前、中、后期等阶段时，炉内压差不断变化，因此精确控制炉口微差压在提高煤气回收热值和回收量时显得尤为重要。不锈钢公司原微差压控制系统为根据设定的目标压差值通过液压系统对喉口开度进行调整，达到微正压运行目的。这种通过液压调节存在以下缺点：①液压系统相较于炉内剧烈反应产生造成的压差变化调整速度慢，具有滞后性，灵活性与准确性无法满足现场动作要求；②液压系统动作频繁，导致故障率升高，投用率较低。

对此采取的优化方式为：调整炉口微差压，经过反复调整测试将吹炼过程分为10个阶段，如表1，根据微差压系统测得的吹炼过程炉口压差值直接确定每个阶段喉口开度，同时验证一次除尘风量及除尘系统效果，既实现了微压差运行也解决了烟尘外溢的问题。经过反复调试后达到最佳值，提高了转炉煤气回收热值。

表1 转炉吹炼过程参数设定表

（2）确定合理压差值。在钢水冶炼过程中转炉活动烟罩与炉口之间存在着一定压差。当压差为负且较大时将吸入大量炉外空气促进CO 燃烧，从而降低煤气回收热值；当压差为正且较大时，将导致烟尘外溢，同样降低煤气回收量。借鉴其它公司经验，转炉炉口保持0～60 Pa 微正压控制，由于我公司二次除尘效果较好，故在其基础上提高10 Pa 进行控制，试验结果并无烟尘溢出，对提高转炉煤气回收热值起到了一定作用。

通过以上两项改进措施，对吹炼过程炉口压差值的观察，调整各个阶段压差值，使吹炼过程各阶段压差值控制在合理范围内。根据现场实际操作试验，按照10～70 Pa 控制，实现吹炼过程微正压控制，减少了空气吸入量，提高了煤气回收热值。

2.2 实行进一步降罩操作

在煤气回收过程中，对烟气中的氧含量进行了规定，当烟气中的氧含量超标时会带来安全隐患将不回收煤气。转炉烟气中氧气主要来源为吸入性空气，因此在转炉冶炼过程中，及时下降活动烟罩减少空气吸入量，可以有效降低烟气中的氧含量，迅速满足煤气回收条件允许的氧含量。减少空气吸入量，还可以减少空气与炉内CO 的反应，提高烟气中CO含量，进而提高煤气回收的热值。

现对吹炼时罩裙下限位置进行调整，将罩裙下沿与炉口距离由原来200 mm 左右下调至60～80 mm，空气吸入系数大约降低0.03。

2.3 优化氮封系统

（1）降低烟道三处（氧枪插入孔、下料溜管、活动烟罩）氮封氮气总流量，在不影响氮封效果的基础上，总流量降低30%以上。

（2）将氮封控制阀门由切断阀控制改为流量调节阀控制，同时实现流量调整与炉口负压进行联锁，实现氮气的精确控制与有效利用，减少对煤气热值影响，同时降低能源介质消耗。

现场根据生产节奏及冒烟情况调整氮封用量，通过试验查找合适用量点，最终将氮气量由原来8500 m3/h下调至6000 m3/h，烟尘无明显外溢。

2.4 优化氧枪喷头

征求外方专家意见，对现有氧枪喷头结构进行进一步改造，同时与公司操作专家相结合，对现有吹炼模型进行调整，目标为将供氧强度提高至最大4.2 m³/(min·t)。

表2 新旧喷头参数对比表

大供氧强度氧枪优点，前期CO 浓度提升速度加快，3min 之内CO 浓度可达到40%以上，中期CO峰值升高，CO浓度可达到70%以上，如图2。

图2 烟气分析图

3 提高转炉煤气回收量采取的管理措施

3.1 一级绩效承接公司指标运行

煤气回收成本执行绩效管理，按科室、作业区进行指标分解，并纳入每月一级绩效考核。

3.2 严格执行标准化作业，强化成本意识

转炉冶炼过程中，通过严格执行降罩操作，增加煤气回收量。做好与煤气回收有关的过程控制台帐记录，并固化到岗位规程中。能源管理执行标准化作业管理，能源管理人员进行现场检查，帮扶作业区，针对现场存在问题，更新《设备管理评价细则》中能源、环保部分并下发到每个岗位，要求岗位进行学习，树立责任意识，增强责任感，科室不定期对各岗位学习及执行情况进行抽查。

3.3 岗位管理系统化

岗位操作人员进行本岗位TPM 点检，对现场设备发现的问题建立非点检隐患信息，并要求岗位操作人员按要求录入设备管理系统——小锤子系统中，做到“发现问题—接收问题—解决问题—落实结果”闭环管理，其中每个岗位在系统中的状态都可查可控可追溯。

3.4 能源工作坚持日清日结

依托实时监控系统，将能源指标细化到工序，每日出具能源日报表，对完成情况进行通报，为作业区提供能源指标数据支撑。日报可自动提示未完成的指标项并作出标识，对超出指标的项目进行分析总结，达到提高岗位节能降本意识的目的。各级管理者可以通过日报表一目了然地掌握各区域数据详情，综合考虑各方面因素，及时调整工作思路，保持优势，修正不足。

4 采取攻关措施后的效果

2019 年转炉煤气回收热值平均为6836 kJ/m3，煤气回收率102.02 m3/t（蒸汽回收完成97.09 kg/t），较2018 年回收热值升高1728 kJ/m3，煤气回收率升高4.86 m3/t。自2 月20 日起，回收热值平均稳定在6698 kJ/m3以上，最高可达到7117 kJ/m3以上，见图3、图4。

图3 转炉煤气回收热值对比图

图4 转炉煤气回收率对比图

4 结语

经过一年多的实践，不锈钢公司对转炉煤气回收热值及回收量从风量、氮封、氧枪、降罩操作以及细化管理等方面着手攻关改进，取得显著效果。不仅保证了生产的稳定安全顺行，同时还提高了转炉煤气回收热值及回收量，降低了炼钢成本，取得了良好的经济效益。