轉爐煉鋼節能措施分析

李興崗

摘 要：煉鋼企業在生產過程中會消耗大量的能源，產生高熱量的二次能源——煙氣。現有煙氣處理和回收工藝能源利用率低，為解決這一環節能源耗費問題，需要對轉爐工藝進行優化改進，降低能源消耗，提高鋼鐵企業的市場競爭力。本文以轉爐煉鋼中的煙氣和蒸汽回收為例，對其中涉及的幾項節能技術進行了分析。

關鍵詞：轉爐煉鋼；節能；負能煉鋼

轉爐煉鋼是國內各大鋼鐵廠煉鋼生產的主要手段，轉爐在生產過程中會產生大量的余熱煙氣，是重要的二次能源，若能對其進行回收利用，則不僅減少了煉鋼工序的成本消耗，還能降低煉鋼工序對環境的影響，為鋼鐵廠實現轉爐“負能”煉鋼奠定基礎。本文將以轉爐煙氣余熱的回收利用為例，對煉鋼節能措施進行探討。

1 轉爐煉鋼節能必要性分析

隨著經濟和科技的不斷發展，我國鋼鐵工業的產量和質量都得到了不同程度的提升，而高端、高附加值產品的增加更是有效提升了我國鋼鐵企業在國際市場上的競爭力。鋼鐵企業既是資源生產者，也是資源消耗者；我國鋼鐵企業生產能耗占全國總能耗的10%，若能采取措施降低能耗，可有效緩解我國能源緊缺問題。近十年來，我國電力缺乏，電爐煉鋼產量受到抑制，轉爐煉鋼得到了快速發展，目前已經成為各大鋼廠煉鋼的主要手段。轉爐煉鋼過程中產生煙氣溫度高、粉塵量大，屬于有毒、易爆性物質，直接排放不僅會造成環境污染，還造成了能源的浪費，對其進行余熱回收利用可降低鋼鐵企業的生產成本，提高企業市場競爭力。

2 轉爐煙氣余熱分析及利用

2.1 煙氣余熱構成

氧氣轉爐在生產期間會產生大量的煙氣，溫度高達1400-1600℃；煙氣量與吹氧量有關，吹氧強度大、時間短會促進煙氣的排出量；反之則能減少煙氣排出量。某鋼鐵廠對其轉爐煙氣量進行測試，結果如下：轉爐出口處總熱量為238.6×103kJ/t鋼，顯熱比重為16.4%，潛熱比重為83.6%；利用現有裝置對其進行除塵再利用，則可回收的顯熱僅為9.6%，仍有大部分熱量損失。

2.2 轉爐煙氣回收技術

2.2.1 未燃法轉爐煙氣回收。未燃法（OG法）煙氣回收原理：利用轉爐爐口活動煙罩封閉轉爐汽化冷卻煙道，借助爐口微壓差的輔助功能，減少空氣吸入量，從而達到抑制煙氣燃燒，使其以氣體燃料的形式得以回收。OG法對煙氣的回收率較高，能大幅度降低轉爐煉鋼工序的生產能耗，節能量為25-30kg標準煤/噸。

2.2.2 轉爐煙氣凈化濕法除塵。濕法除塵是將水通入換熱器中汽化吸熱，降低煙氣的溫度，同時洗滌煙氣。具體操作方法如下：高溫轉爐煙氣先經過余熱鍋爐吸收熱量產生蒸汽，然后通過除塵器除去煙塵中的塵粒，接著通過90°彎頭脫水器和濕旋脫水器，脫水后的煙氣進入轉爐煙氣回收系統，煙氣經過以上步驟后，既澆滅了火種，還得到了凈化。

2.2.3 煙氣發生量穩定技術。轉爐煉鋼過程中，由于多種因素會影響爐容比，若煉制原料中硅含量較高，且煉制溫度低時，很容易會出現噴濺或返干現象，影響煙氣生成量的穩定性，不利于煙氣回收。為提高吹煉平衡，增加煤氣回收率，可配置音頻化渣系統，減少或消除噴濺和返干問題的出現，確保爐前操作的平穩性。

2.3 轉爐蒸汽回收技術

2.3.1 蒸汽回收工藝。轉爐蒸汽是軟化水經轉爐汽化冷卻煙道汽化而得，回收后的蒸汽可用于發電車間發電機的動力能源；蒸汽回收工藝較為復雜，如外部管網配套不合理，將極大降低蒸汽的回收率。蒸汽回收常用工藝為軟化水+轉爐高溫煙氣發，具體流程如下：煙氣→轉爐汽化冷卻煙道→汽包→蓄熱器→蒸汽管網→發電車間發電機。

2.3.2 蓄熱器的應用。上述回收工藝中蓄熱器為濕式變壓蓄熱器，其應有過程如下：轉爐汽化冷卻煙道產生的蒸汽量不斷變化，導致蒸汽壓力也處于不穩定的狀態。這是由于轉爐冶煉處于周期性循環當中，轉爐吹煉時產生蒸汽；非吹煉時則無蒸汽產生。而在吹煉期間，由于氧氣量的不斷變化，導致產生的蒸汽量也是忽高忽低，無法滿足蒸汽用戶的要求。若轉爐煙氣直接外送，會對蒸汽實用設備造成損害。未解決蒸汽產生和蒸汽實用之間的矛盾，煉鋼廠在汽化冷卻煙道和外送管路之間安裝了濕式變壓蓄熱器。蓄熱器能將周期性產生的蒸汽變為持續穩定的氣源，滿足蒸汽設備對于蒸汽用量均勻、穩定的要求，提高蒸汽利用的安全性和持續性。

2.3.3 煙道熱噴涂技術的應用。煙道熱噴涂技術的應用不僅能延長汽化冷卻煙道和活動煙罩設備的使用壽命，還能有效控制沾鋼或掛渣對煙道的損壞，減少燒損漏水的次數，為轉爐冶煉的安全進行提供保障，同時促進蒸汽回收的效率。煙道噴涂可采用超音速電弧噴涂法；噴涂范圍主要為煙道固定段和活動煙罩；噴涂材料為NiCrMo合金或陶瓷封孔劑；各項參數控制如下：粗糙度控制在70-90μm、涂層厚度控制在0.35-0.4mm；施工時，涂層要光滑均勻，無剝落、起皮、起鼓現象。某煉鋼廠通過噴涂技術的采用，轉爐煙道固定段和活動煙罩設備的掛渣、粘渣、結渣問題得到了很大改善，管壁由于溫度過高、熱疲勞造成的撕裂漏水次數也有了明顯減少；根據統計，噴涂技術使用前，轉爐一個爐役周期內將近有35小時因漏水問題而被迫停止運行；采用熱噴技術后，熱停時間縮減到了7.2小時，為轉爐蒸汽回收利用奠定了良好的基礎。

2.4 其他節能技術

轉爐煉鋼工藝是一項系統且復雜的工程，在煉鋼過程中會消耗大量的能源，如氧氣量、煤炭量等，同時也會產生具有能量的產物，若能優化工藝，改進現有的生產設備，能在很大程度上減少能源消耗量，同時對各類排出物中的能源進行回收再利用，以此提高煉鋼企業的能源利用率，降低能源消耗，從而提高企業的整體水平。

3 結語

構建資源節約型和環境友好型社會是我國的主要發展目標，而節能降耗是實現這一目標的有效途徑，同時也是企業發展，提高市場競爭力的關鍵要素。對于轉爐煉鋼企業而言，工序能耗不僅是企業工藝水平高低的標志，也是企業生產管理水平和成本控制水平的重要標志，因此，煉鋼企業應積極改進工藝，提高企業轉爐工序的能源利用率，實現“負能煉鋼”的發展目標。

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