提高转炉煤气回收利用技术的实践

邓 灿

(中冶南方工程技术有限公司，武汉 430223)

钢铁企业是重工业和能源密集型行业，煤气是钢铁生产过程中的一种特殊副产品，包括焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气等。我国钢铁企业对转炉煤气的回收利用水平不高，效果不佳，不仅造成了资源浪费，还增加了钢铁企业的污染排放量，所以提高转炉煤气回收利用技术迫在眉睫。

1 转炉煤气回收利用技术发展现状

转炉炼钢吹炼过程中，碳氧反应是一个重要反应，反应的生成物主要是CO，热值大约为7 000 kJ/m3，具有较高的利用价值。

转炉工序能耗占比如图1[1]。

图1 炼钢厂燃动力及回收成本构成

由图可知，最大程度地回收转炉煤气，不仅可解决环保问题，还可以带来非常可观的经济效益。然而，不合理的系统配置会产生未利用的转炉煤气剩余，无法使转炉煤气回收量实现最大化，会对环境产生不利影响，造成能源浪费。要提升转炉煤气回收，不仅要促进回收技术的发展，还要优化煤气回收系统配置。

2 转炉煤气回收利用技术存在的问题

2.1 气柜缓冲能力低

如单一座120 t转炉回收的煤气量约为1.6～2万m3/h，而钢铁企业转炉通常不止一座，转炉通常是3～5座，单位时间(h)内回收煤气量在4.8～10万m3。此时，若转炉柜柜容配置偏小，则会出现高柜位拒收现象[2]。这种现象通常集中在一天中数个时间段，若一天当中拒绝5～15炉，则拒绝回收煤气量在8～30万m3。

2.2 风机加压不足

转炉煤气加压系统是确保转炉煤气回收外送的关键技术环节，其加压能力将直接影响下游转炉煤气用户的使用效率。若风机加压不足，下游用户不能正常用气，则转炉煤气不能正常输出，转炉柜的柜位将无法下降，从而影响转炉煤气回收。

2.3 管网设计缺陷

转炉煤气回收后，需要将回收的煤气送到下游用户，才能实现转炉煤气的再利用。大部分钢铁企业管网设计存在缺陷，转炉煤气管线长，管径配置偏小，管道阻力大，制约了转炉煤气吨钢回收量的提升。

2.4 下游用户用气量波动

原则上，转炉煤气回收后应全部给下游用户使用，只有保证回收的转炉煤气能全部使用，提高转炉煤气的回收量，才能降低钢铁企业的能耗。但由于各煤气用户用量不均衡，钢厂会配置燃气发电厂作为煤气的消纳用户，以调节其他用户的用气波动。若电厂配置能力偏小，则会导致转炉煤气剩余，从而影响转炉煤气的回收量。

3 转炉煤气回收利用技术改进措施

3.1 确定煤气回收条件

COemission=activitydata×emissionfactor×oxidation(conversion)factor.，从此公式看出，碳排放因子在很大程度上取决于燃料中碳的热容量。碳氧化因子是转炉煤气CO 排放特性的一个指标，它与燃烧设备、技术和运行条件有关。因此，相同条件下，保持煤气中氧浓度低于1%，保证热值高于5 016 kJ/m3，不断调整煤气回收条件，可提升煤气柜回收量，以确定最经济的煤气回收起始点和终止点。

3.2 优化加压风机能力

转炉煤气加压机的主要任务是将回收的煤气全部输送出去，加压机的能力要与回收转炉煤气的平均量匹配，配置台数不少于3台。若转炉座数较多，应按一台风机对应一座转炉进行配置。为进一步节约能耗，可选择变频风机。以下为加压机选型计算过程示例：

确定工艺参数，如表1所示。

表1 工艺参数表

计算转炉煤气的体积修正系数，如表2所示：

表2 煤气体积修正系数表

计算加压机工况流量，如表3所示：

表3 加压机工况选型

在此条件下，3座160 t的转炉，考虑1台备机情况下，应选择工况流量为1 000 m3/min加压机4台。

3.3 优化输送管网工艺

转炉煤气回收及输送系统典型流程如图2所示。由于一次除尘抽风机的能力限制，一次除尘送出的转炉煤气压力较低，一般在4 kPa左右，而转炉煤气柜的活塞压力基本在3 kPa左右，回收的转炉煤气瞬间量大，管径选择较小或煤气柜设置位置距离一次除尘较远，均会影响转炉柜活塞的上升。系统设计中，应严格计算管道阻力损失，确保转炉煤气能正常进柜。

图2 转炉煤气回收及输送管网图示

4 结语

改进和优化转炉煤气回收利用技术是实现钢铁企业节能减排的重要措施之一。应针对工艺技术问题，发挥现代工艺技术优势，改变回收条件，改进设备，对转炉回收输送系统的配套设施进行合理优化，提升钢铁企业转炉煤气回收利用。