转炉煤气回收指标控制

转炉煤气回收指标控制

李俊龙

 石横特钢集团有限公司，  山东 肥城  271612

摘要：煤气回收作为负能炼钢中的一项重要回收指标，回收量的大小直接影响转炉炼钢工序能耗的完成指标。影响转炉煤气回收量的因素有烟罩与炉口之间的高度、二文喉口开度设定参数、风机转速设定参数、联锁条件应用、铁水成分及吹炼过程吹氧流量等。在铁水成分不断变化的情况下做好其他参数的控制可有效提高煤气回收量。

一、煤气回收的重要性

钢铁企业在转炉炼钢过程中，铁水中的C会与O2反应，产生大量的转炉煤气（主要为CO和CO2）。这种混合气体具有很高的热值，可以作为转炉炼钢产生的附属品用于炼钢车间钢水包、铁水包、中间包的烘烤，也可用于其它生产工序的消耗或者化工产品的生产。

转炉煤气作为炼钢过程中所产生的含有较高热值气体燃料的附属品，国内外钢铁企业也在不断地研究和改进煤气有利回收的措施。通过煤气回收节约能源，且对烟尘实施综合利用，变废为宝。不仅减少了煤气直接排放造成的环境污染，而且可以带来一定的经济效益，实现了节能环保的目标。在炼钢工艺系统运行稳定后，可根据影响转炉煤气回收的因素，制定相关的生产措施。

二、影响煤气回收的因素

从炼钢生产和实践过程中总结，转炉半干法系统煤气回收的影响因素主要包括：

1.系统设备状况；2.转炉原料条件；3.供氧的强度；4.炉口空气吸入量；5.煤气回收条件；6.其他因素。

上述因素中，转炉原料条件、供氧的强度和炉口空气吸入量对于转炉煤气的回收数量和质量影响尤为明显。炼钢净化除尘系统各设备主要是烟气降温、烟气除尘、煤气回收等工艺生产的基础设施，对转炉煤气的品质和产量影响也有一定的影响。

三、工艺方面提高煤气回收量的措施

1.转炉原料条件。转炉冶炼通过加入的铁水显热以及铁水内碳、锰、硫、磷等元素的氧化反应热完成炼钢过程，钢水碳含量和原料条件对煤气的回收影响比较大，特别是铁水比变化影响最大。另外，转炉废钢装入量和铁水装入量的比例以及废钢自身的质量、废钢的轻薄和废钢的潮湿度，都会对转炉内的碳氧反应产生影响。

2.优化供氧制度。冶炼有不同的“吹氧模式”，过程中如果供氧量强度偏大或者供氧量在短时间内急剧增加，炉内反应温度未达到理想的工况条件，则造成碳氧反应不平衡，燃烧不充分，无法保证高效冶炼。炉前的冶炼操作也要规范控制氧枪枪位，兼顾转炉造渣、脱碳与煤气回收之间的关系，减少二次倒炉和废气量的产生，提高一次终点命中率，可有效改善转炉煤气的回收质量。

3.炉口空气吸入量。由于铁水成分不稳定，喷溅时炉口极易黏渣，加之通过观察炉口火焰进行炼钢操作的习惯，导致活动烟罩位置时常降不到位，造成高温炉气中的部分一氧化碳气体在炉口与空气燃烧。所以转炉冶炼过程中，应该严格降罩操作，保证活动烟罩与转炉炉口的“零”距离接触，防止过多的空气吸入形成二次燃烧，影响吹炼中期煤气回收的质量。炉口是转炉烟气与外界接触的唯一通道，炉口微差压要合理调控，保持炉口处于微正压的状态，提高转炉煤气的品质。

4.其他因素。主要指转炉冶炼过程中加入的催化剂、造渣剂、冷却剂等，加料量的精准控制对生产工况的影响。系统设备的工艺布置、漏风率和风机转速的控制也会影响转炉炼钢过程烟气一氧化碳、氧气的百分比含量。

四、设备方面提高煤气回收量的措施

钢厂效益最大化不仅仅只考虑煤气回收一个指标，在考虑到上游炼铁铁水成分调控性价比、因废钢价格影响废钢加入量等因素外，还需要在设备方面提高煤气回收量

根据转炉冶炼过程中CO和O2浓度的变化，主要分为三个阶段。

1.吹炼前期（回收前放散期），CO浓度逐步升高，O2浓度逐渐下降，当O2浓度下降至2%时，CO浓度通常会超过15%。受O2浓度的强制要求，此阶段不考虑回收参数的调整，CO浓度回收限定值保证在5-15之间都不会对回收量产生较大影响。

2.吹炼中期（回收期），O2浓度由2%逐渐下降并无限接近于0%，CO浓度最高能达到70%左右。此时确保煤气全过程顺利回收对回收指标的影响最大。

3.吹炼后期（回收转放散），O2浓度逐渐升高，CO浓度逐渐降低。

为保证回收系统的安全，转炉煤气的回收要确保O2浓度小于2%，CO浓度可根据热值需求及能源平衡进行调整。

根据三个阶段CO和O2浓度的变化趋势，在不考虑铁水成分、铁比的情况下，提高转炉煤气回收量可以从以下几个方面着手。

1.严格控制活动烟罩与炉口之间的距离，在保证不影响转炉加铁和吹炼的情况下，将此距离控制到最小。减少自活动烟罩与炉口间隙吸入的空气量，尽可能减少因煤气二次燃烧造成的CO浓度减小、回收量降低。

2.确保风机出口CO及O2分析仪的准确率，避免因分析仪数据不准造成的煤气延迟回收。

3.确保水封逆止阀、三通阀、旁通阀的完好率，杜绝三阀限位故障、通讯故障、机械故障等造成的煤气异常放散。

4.严格控制煤气温度，通过蒸发冷水、氮气参数调整控制蒸发冷出口温度，通过降温塔、二级文氏管喷淋水参数调整控制旋流脱水器出口温度，通过风机叶轮冲洗装置控制风机出口煤气温度，通过管道喷淋降温装置控制气柜进口前温度，以此确保煤气柜进口温度低于

68℃，满足煤气柜安全运行，避免气柜拒收造成的放散。

5.杜绝冶炼过程中途提枪，根据安全要求，转炉氧枪提枪后一次风机立即将转速，一次风机房出口水封逆止阀、三通阀由回收状态转为放散状态。在实际生产中，为确保系统安全，当转炉本体炉口炉帽冷却水、氧枪循环水、副枪循环水的流量、温度、压力等参数达到联锁值时都会造成氧枪提枪。而一旦氧枪提枪就会造成煤气回收中断，严重影响回收量。因此在日常生产作业过程中要确保此类联锁参数均在正常范围内，加强对相关设备的检查维护。

6.水封逆止阀和三通阀的延时动作。部分钢厂的煤气回收系统管道较长，自氧枪提枪转炉停止吹炼后管道内仍有相当量的CO，风机运行较短时间（一般为20秒左右），出口CO含量和O2含量仍满足回收要求。如果在氧枪提枪后水封逆止阀与三通阀立即由回收状态转为放散状态，就会造成此部分煤气的浪费。所以增加水封逆止阀、三通阀与氧枪提枪的联锁延时，在保证安全的前提下延长回收时间，也可增加煤气回收量。

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