煤氣回收技術在太鋼轉爐中的應用

成少強

摘 要：轉爐煤氣是煉鋼過程中產生的高濃度一氧化碳。較好地回收和利用高濃度一氧化碳，是衡量轉爐負能煉鋼的基本依據之一。因此，煤氣回收工作非常關鍵，其直接影響著企業的節能降耗指標。

關鍵詞：煤氣回收技術；BOF轉爐；吹氧冶煉工藝；汽化冷卻

中圖分類號：X757 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.008

文章編號：2095-6835（2015）15-0008-03

煉鋼廠采用氧氣將生鐵轉化為鋼，所謂“吹氧冶煉工藝”，是指在BOF轉爐中，碳還原所需的氧氣通過上部的氧槍吹入鐵水中，氧氣與碳反應生產的氣體中含有大量的CO。每爐鋼冶煉約以17 min為間歇，因工藝不同，產生的CO氣體的流速和熱值也不同。在高熱值的轉爐煤氣充分回收前，必須調整至合適的溫度。圖1為干法除塵轉爐煤氣回收工藝流程。

圖1 干法除塵轉爐煤氣回收工藝流程

1 煤氣切換站的工作原理

煤氣切換站屬于干式閥站，由2個緊密密封盅形閥組成，這2個閥具有線性控制特性。切換站的作用在于在廢氣（放散）煙道與（回收）煙道之間進行快速轉換，從而使氣體回收達到最大值。在脫碳階段，高熱值煤氣流向氣柜，在初期和末期形成的低熱值煤氣流向（放散）煙道燃燒；在吹掃階段（Blow-off phase），廢氣通過煙道放散塔排出燃燒，盅形閥的調節由液壓設備完成，液壓設備具有控制系統，可保證從煙道燃燒操作到回收操作、從回收操作到燃燒操作之間的轉換無壓力波動；在吹煉前期和后期，激光分析儀檢測到CO的濃度較低時（<20%），由盅形閥站轉換至放散塔燃燒達標排放，排放濃度<10 mg/m3（標況），放散塔高60 m，激光分析儀檢測到CO濃度符合回收標準（>20%）時，在回收中由盅形閥站轉換，經煤氣冷卻器噴水第二次冷卻后進入煤氣柜回收煤氣，氣柜通過管道為被下一級用戶使用，達到了能源循環利用的目的。煤氣切換站的工作流程如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7所示。

2 煤氣轉換站系統

煤氣轉換站系統是專為CO煤氣回收的轉換站，用于燃燒操作和煤氣回收操作之間的轉換。轉換站主要包括2個獨立的液壓盅形閥，即放散盅形閥和回收盅形閥，這種配置確保了煤氣氣路轉換為無壓力波動。

在具備回收條件時，系統根據轉爐煤氣的CO濃度進行煙道與煤氣回收之間的轉換。當CO濃度大于20%的體積比時，煙道盅形閥節流ID風機下游產生壓力，直至風機壓力高于氣柜壓力3 mbar，即300 Pa。一旦差壓達到給定植，即時間超過3 s，且CO的濃度>30%，氣柜盅形閥會以恒定的速度打開；在氣柜盅形閥100%打開后，煙道盅形閥的位置控制（差壓控制）會持續作用一段時間，用于增加煤氣柱；如果煙道盅形閥液壓未通過控制器關閉。則其會自動關閉。

當轉爐煤氣中CO的濃度<20%時，系統會切換為燃燒操作。此時，煙道盅形閥重新載定為位置控制，并與氣柜盅形閥保持恒定的差壓，采用1 mbar，即100 Pa的設計值。同時，氣柜盅形閥液壓驅動恒速關閉，一旦完全關閉，煙道盅形閥液壓將打開，除非其已全開。

3 煤氣回收前的檢查和準備工作

3.1 爐前工

爐前工的主要準備工作有：確認裙罩升降靈活、平穩；確認氧槍無漏水現象；確認裙罩、副槍口、氧槍口、溜槽的氮封正常；確認相關聯鎖及各儀表顯示正常。

轉爐相關聯鎖主要有以下4種：①裙罩與傾動的聯鎖。降罩時轉爐在垂直位置；轉爐不在垂直位置時無法降罩。②事故提槍與盅形閥聯鎖。轉爐出現提槍時，放散盅形閥打開、回收盅形閥關閉。③槍位與氮封閥的聯鎖。槍位在H2點以上時氮封閥關閉。④氮封流量與氧槍的聯鎖。裙罩、副槍口、氧槍口、溜槽氮封流量分別低于1 000 m3/h、400 m3/h、500 m3/h、400 m3/h時自動提槍。

3.2 鍋爐工

鍋爐工的主要準備工作有：確認汽化冷卻系統正常；確認所有設備的連接部位、人孔、檢查孔密封嚴密，無泄漏點；確認蒸發冷卻器的供水、蒸汽和輸卸灰系統運行正常；確認爐口微差壓取壓管儀表顯示正常；確認相關聯鎖及各開關儀表顯示正常。

鍋爐的相關聯鎖主要有以下5種：①事故提槍與盅形閥聯鎖。鍋爐出現提槍時，放散盅形閥打開、回收盅形閥關閉。②蒸發冷卻器蒸汽流量低于4 t/h時發出蒸汽流量低報警和停止吹煉信號；蒸汽壓力<0.4 MPa時，發出蒸汽壓力低報警和停止吹煉信號。③蒸發冷卻器的供水支管壓力<0.3 MPa時，發出壓力低報警信號，延時15 s發出停止吹煉信號。④蒸發冷卻器出口溫度高選值高于350 ℃時發出高溫報警和停止吹煉信號。當進口或出口的2支熱電偶均斷偶時發出停止吹煉信號。⑤蒸發冷卻器緊急卸灰閘閥未關閉時發出停止吹煉信號。

3.3 除塵工

除塵工的主要準備工作有：確認風機系統（風機、電機、冷卻風機）正常；確認靜電除塵器和輸卸灰系統正常；確認靜電除塵器、風機、盅形閥、煤氣冷卻器和煤氣管道上的人孔封閉嚴密，各連接部位無泄漏點，煤冷水泵房通風換氣正常；確認盅形閥切換靈活、嚴密，閥位處于放散狀態；確認煤氣管道上的所有脫水器水封無溢流現象；確認相關聯鎖和各開關儀表顯示正常；確認氣體成分連續分析儀系統正常；確認煤氣冷卻器進、出口眼鏡閥動作靈活，且處于打開狀態。

除塵的相關聯鎖主要有以下10種：①氣體成分連續分析儀與盅形閥聯鎖。分析儀顯示CO<20%或O2>1%等回收條件不符時，盅形閥自動切換到放散。分析儀故障時停止煤氣回收。②事故提槍與盅形閥聯鎖。除塵出現提槍時，盅形閥自動切換到放散。③煤氣柜拒絕回收時與盅形閥聯鎖，盅形閥自動切換到放散。④風機故障時發出停止吹氧信號。⑤靜電除塵器中超過2個高壓電場時斷電，并發出停止吹氧信號。⑥靜電除塵器的泄爆閥未關閉時，發出停止吹氧信號。⑦靜電除塵器緊急卸灰閘閥未關閉時，發出停止吹煉信號。⑧放散塔引射氮氣氣源<0.5 MPa時，發出停止吹氧信號。⑨煤氣冷卻器液位高于4 m或低于1 m時，發出液位高或液位低報警信號，并停止煤氣回收。⑩煤氣冷卻器出口溫度高于75 ℃時，盅形閥自動切換到放散。