轉(zhuǎn)爐煤氣回收的分析和改進(jìn)

賈敬偉，劉振偉

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東 日照276806）

1 前 言

日照鋼鐵轉(zhuǎn)爐為適應(yīng)國家環(huán)保要求，滿足鋼鐵工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（DB 37/990—2013），一次除塵采取干法凈化及回收裝置，對轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行凈化處理并回收利用。系統(tǒng)風(fēng)量為65 000 m3/h,除塵后的煤氣根據(jù)煤氣品質(zhì)及生產(chǎn)狀況回收或放散，煤氣回收期需經(jīng)煤氣冷卻器二次冷卻，溫度降至65℃后進(jìn)入煤氣柜貯存，煤氣含塵濃度≤10 mg/m3,非回收期經(jīng)65 m高煙囪點(diǎn)火放散，排放氣體的含塵濃度≤20 mg/m3。自干法凈化及回收裝置投用后，轉(zhuǎn)爐煤氣回收一直保持在120 m3/t左右，煉鋼工序能耗為正值。為了有效提升煤氣回收，需經(jīng)過工藝改進(jìn)和操作提升，以實(shí)現(xiàn)“負(fù)能”煉鋼。

2 轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的確定

自回收轉(zhuǎn)爐煤氣以來，回收量在120 m3/t左右，煉鋼工序能耗較高，具體數(shù)據(jù)見表1。影響煉鋼工序能耗的主要方面是轉(zhuǎn)爐煤氣回收量、蒸汽回收量和氧氣消耗量，其中轉(zhuǎn)爐煤氣回收量是轉(zhuǎn)爐工序能否實(shí)現(xiàn)“負(fù)能”煉鋼的關(guān)鍵。目標(biāo)煤氣回收平均123 m3/t，是否還有提升空間，使轉(zhuǎn)爐工序達(dá)到負(fù)能煉鋼，需要一個理論數(shù)據(jù)支持。

表1 2016年1—9月份煤氣回收情況 m3/t

2.1 理想狀況

轉(zhuǎn)爐理想工況條件如下：1）進(jìn)入熔池的碳除進(jìn)入終點(diǎn)鋼水外，全部氧化為CO和CO2，并100%回收為轉(zhuǎn)爐煤氣；2）入爐內(nèi)的氧氣全部用于元素的氧化且無過氧化現(xiàn)象發(fā)生；3）轉(zhuǎn)爐爐氣在回收過程中，無空氣混入，其顯熱由余熱鍋爐全部被蒸汽吸收；4）轉(zhuǎn)爐采用全鐵冶煉進(jìn)入轉(zhuǎn)爐的鐵水熱焓滿足煉鋼要求。

2.2 建立轉(zhuǎn)爐煤氣回收量模型

熔池內(nèi)的碳以一定的比例氧化成CO和CO2在爐口處吸入少量的空氣后形成轉(zhuǎn)爐煙氣，轉(zhuǎn)爐的煙氣通過回收裝置成為可利用的轉(zhuǎn)爐煤氣（LDG）?？梢姛煔饬渴寝D(zhuǎn)爐煤氣的最大發(fā)生量，影響煤氣發(fā)生量的主要因素是碳氧化物的生成量和吸收轉(zhuǎn)爐的空氣量。

按物料和熱平衡建立轉(zhuǎn)爐煤氣回收量模型：

式中：Σ2i=1ci為鐵水中碳和其他含碳物料中碳氧化產(chǎn)生的爐氣量之和，m3/t；α為空氣吸入系數(shù)，η為煤氣回收比，λ為CO的比例。

3 影響因素分析及改進(jìn)方法

3.1 原料條件的變化

轉(zhuǎn)爐煉鋼依靠鐵水的顯熱及鐵水內(nèi)C、S、Mn、P等元素的氧化反應(yīng)熱完成煉鋼過程，原料條件和鋼水碳含量對煤氣回收影響十分明顯，其中鐵水比變化影響最大。通過寶鋼250 t轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的實(shí)測結(jié)果得出，鐵水比變化±1%煤氣回收量變化±1.016 m3/t，鐵水碳變化±0.1%煤氣回收量變化±0.65 m3/t，鋼水出鋼碳變化±0.1%煤氣回收量變化±0.65 m3/t。

3.2 空氣吸入系數(shù)

由于鐵水成分不穩(wěn)定，噴濺時爐口粘渣，另外煉鋼工根據(jù)習(xí)慣觀察爐口火焰進(jìn)行煉鋼操作，造成煙罩降不到位，高溫爐氣中的CO部分在爐口處與空氣燃燒。因此造成空氣吸入，即影響煤氣量及煤氣熱值?？諝馕胂禂?shù)增加，不僅使煙氣量增加（1+1.88α）倍，而且使煤氣中CO燃燒，導(dǎo)致煤氣熱值降低，即標(biāo)準(zhǔn)熱值煤氣體積減少。

轉(zhuǎn)爐煤氣回收不能片面追求數(shù)量，更重要的是提高CO的含量，提高標(biāo)準(zhǔn)熱值煤氣體積的回收，從以下方面控制：1）控制鐵水成分穩(wěn)定，減少噴濺而提升活動煙罩；2）加強(qiáng)操作，提高操作水平，減少觀察爐口火焰次數(shù)；3）及時清理爐口粘渣，以保證活動煙罩講到位；4）必須投用爐口微差壓，并且使?fàn)t口段和末段煙道兩處的壓差檢測準(zhǔn)確，出現(xiàn)問題及時維修，以保證空氣過剩系數(shù)可控；5）合理優(yōu)化供氧制度，適當(dāng)增大供氧強(qiáng)度，提高碳氧反應(yīng)的速率，使煤氣上升速率加快，縮短CO達(dá)標(biāo)時間；6）改進(jìn)回收方式與操作延長煤氣回收時間，根據(jù)其他鋼廠的成功經(jīng)驗(yàn)，把杯閥前后的壓差控制值由200 Pa改為100 Pa，有效縮短回收杯閥的承壓時間，延長煤氣的回收時間。

4 結(jié) 語

經(jīng)過工藝改進(jìn)和操作提升，日鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收從120 m3/t提高至132 m3/t，煉鋼工序能耗降至-3 kgce/t以下，實(shí)現(xiàn)了煉鋼工序“負(fù)能”煉鋼。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 成立良.煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣的回收利用技術(shù)［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，1991：85-86.