優化轉爐煤氣工藝控制提升氣柜利用效率

王志峰

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

在轉爐煤氣回收系統中，氣柜利用效率的高低直接影響著鋼鐵企業轉爐煤氣的回收利用水平。提升氣柜的利用效率，有助于增加轉爐煤氣的回收量。安陽鋼鐵公司10萬m3威金斯氣柜(以下簡稱10萬柜)自2007年11月，開始回收二煉軋廠3×150 t轉爐的轉爐煤氣以來，氣柜運行平穩。2017年3月，隨著65 MW發電機組的投運，拓寬了轉爐煤氣的用途，轉爐煤氣的日均回收與外供量穩定在160 萬m3～180 萬m3；自2017年4月中旬安鋼二煉鋼廠3×35 t轉爐回收的轉爐煤氣也并入10萬柜以來，回收與外供量迅速增大，由于二次風機輸送能力、用戶使用量較小和工藝控制的原因，致使氣柜拒收或少量回收煤氣的次數增多，造成氣柜利用效率降低。通過設備改造、增加煤氣用戶、優化轉爐煤氣回收與外供的工藝控制，加強聯絡機制的執行能力，有效提升了氣柜的利用效率，做到了轉爐煤氣的全收全供。

1 概況

1.1 設備概況

安陽鋼鐵股份公司10萬m3威金斯氣柜轉爐煤氣回收及外供系統包括二煉軋廠(3×150 t)及二煉鋼廠(3×35 t)共6座轉爐、一次風機、10萬柜、電除塵器、二次風機、65 MW發電機組及相關設備，轉爐煤氣的回收工藝如圖1所示[1]。

圖1 安鋼10萬m3氣柜轉爐煤氣的回收工藝

1.2 氣柜現狀

威金斯氣柜又稱橡膠膜密封干式氣柜，作用是暫時儲存、混勻煤氣、穩定管網壓力，適用于轉爐煤氣的瞬間大流量回收。10萬柜的操作上限為90 000 m3；下限為20 000 m3。當氣柜柜容達到90 000 m3時，氣柜控制系統向一次風機發出拒絕回收信號，同時聯鎖氣柜進口蝶閥關閉，未能回收的剩余煤氣只能放散；當氣柜柜容下降到20 000 m3時，停止二次風機運行，保持一定柜容避免氣柜活塞落床。

2 存在問題及分析

氣柜的利用效率，是指煉鋼工序產生的合格轉爐煤氣能否做到氣柜的全收全供。2017年3月，隨著65 MW發電機組的投運，轉爐煤氣的回收使用量穩定在日均160萬m3～180萬m3；自2017年4月中旬安鋼二煉鋼廠3×35 t轉爐回收的轉爐煤氣也并入10萬柜以來，轉爐煤氣的回收量迅速增大，同時因轉爐煤氣用戶較少、二次風機輸送能力和工藝控制的原因，也使氣柜拒收或少量回收煤氣的次數增多，造成氣柜利用效率降低。

2.1 氣柜活塞運行分析

轉爐煤氣回收是一種間歇的瞬時大流量作業方式，而外供是連續穩定的，氣柜作業呈現“吞股吐穩”的特點，活塞上下運行頻率較快。由于轉爐生產受到冶煉品種、軋機生產的影響較大，生產節奏變化大，毫無規律可言，在2座150 t轉爐或3座150 t轉爐同時進入煤氣回收期時，瞬時流量達到最大，以二煉軋廠的轉爐煤氣回收為例，每爐鋼可回收轉爐煤氣18 000 m3～22 000 m3，在2座轉爐同時回收時，可回收煤氣約40 000 m3，氣柜活塞上升速度為1.35 m/min；在3座轉爐同時回收時，可回收煤氣約60 000 m3，氣柜活塞上升速度為2.03 m/min；增加二煉鋼廠的轉爐煤氣回收作業后，以生產極限狀態下的6座轉爐同時回收時煤氣量合計約70 000 m3為例，氣柜活塞上升速度為2.37 m/min，活塞運行速度均在設備允許值≤4 m/min以內。

轉爐煤氣的回收與外供作業是同時進行的，上述分析僅為單純的氣柜進氣作業，在回收與外供同時進行時，若回收量與外供量相等時，活塞是相對靜止的；因此，氣柜活塞的運行狀況滿足6座轉爐的同時回收與外供作業。

2.2 柜容分析

在轉爐煤氣的回收與外供作業中，氣柜起著決定性作用，提升氣柜的利用效率，做到轉爐煤氣的全收全供，對企業的節能減排有積極地作用。對于氣柜回收煤氣作業，低柜容較好；而對于外供煤氣，高柜容較好，為保證生產連續穩定進行，尋求一個最佳柜容有利于提升氣柜的利用效率。若要做到煤氣的全收，必然需要預留合適的空間，即在生產中保持一個合適的柜容，在多座轉爐完全回收煤氣后柜容要低于90 000 m3，以做到煤氣的全收，同時也有利于煤氣的穩定連續外供，作業中出現的轉爐煤氣少量回收是指多座轉爐同時進入回收狀態時氣柜到達柜容上限時未完全回收造成的一種現象；低柜容有利于煤氣回收作業，但不利于煤氣外供作業，這是生產作業中的一個矛盾，因此需要在生產中設定一個柜容，應對不同回收狀態，以做到轉爐煤氣的全收全供。

在前后工序溝通不暢時，多座轉爐同時進入回收期，煤氣回收瞬時流量達到最大，如果此時氣柜柜容較高，無足夠空間儲存煤氣，只能進行全部或部分的放散，無法回收煤氣形成氣柜利用效率降低，勢必影響煤氣回收作業；或在轉爐煉鋼計劃變動后，煤氣回收量隨之波動，氣柜柜容短時間的大幅升降造成頻繁的開停風機，又因此原因對煤氣用戶的生產穩定有很大影響，因此聯絡機制的建立勢在必行。

2.3 回收與外供分析

從某種意義說，氣柜可理解為一種通道，煤氣回收量與外供量保持平衡時，氣柜活塞是穩定不動的；從轉爐煤氣外供的作業分析，安鋼10萬柜的煤氣用戶為65 MW發電機組和1#煤氣混合加壓站，只要用戶有能力消耗轉爐煤氣，回收量可以不受限制，故10 萬柜能夠滿足現有的6座轉爐的煤氣回收作業。

若65 MW發電機組需檢修時，大量轉爐煤氣因無法使用只能點火放散會大幅降低氣柜的利用效率，故增加煤氣用戶是必要的選擇。

3 應用

3.1 設備改造

2017年10月對5臺二次風機中的1#、2#風機進行了擴容改造，風機輸送能力由42 000 m3/h提升為60 000 m3/h，改造后風機輸送能力得到較大提高，風機改造前后的參數對比見表1。

表1 風機改造前后對比

3.2 增加用戶

2017年8月15日，10萬柜通過專管向2×240 t鍋爐輸送轉爐煤氣，其轉爐煤氣的使用量為30 000 m3/h。

3.3 聯絡機制

建立生產指揮系統、煉鋼工序、氣柜崗位、2×240 t鍋爐和65 MW發電機組之間的聯絡機制，制定《150 t/35 t轉爐煤氣回收、供應與使用管理規定》，加強前后工序的生產信息溝通，在生產任務制定后，煉鋼工序和氣柜崗位獲知生產信息，氣柜作業人員控制柜容，氣柜預留足夠空間，以保證轉爐煤氣的全收，穩定煤氣的外供，聯絡機制建立后，對工藝控制進行優化，采取以下措施：

1)二次風機機后壓力控制在(8±2) kPa；

2)10萬柜合理控制柜容和風機運行方式；

3)保持150 t轉爐和35 t轉爐交接班時間段煉鋼爐數穩定；

4)實行150 t轉爐錯時煉鋼制度；

5)避免三座150 t轉爐同時進入轉爐煤氣回收期；

6)煉鋼計劃制定后即時告知氣柜崗位，氣柜崗位合理調整回收與外供操作，保持65 MW發電機組和2×240 t鍋爐的轉爐煤氣使用量的穩定；

7)轉爐煉鋼計劃出現臨時變更，煉鋼工序及一次風機房提前30 min通知氣柜崗位；

8)保持65 MW發電機組轉爐煤氣輸送量穩定，在煤氣輸送量短時間波動較大時，以2×240 t鍋爐的流量調節為主，以1#煤氣混合加壓站的調節為輔。

3.4 柜容及外送量

氣柜崗位在每日的生產交接時，通過生產指揮系統了解本作業時段的煉鋼計劃，預估每小時內的煉鋼爐數及外供煤氣量，合理控制二次風機的運行臺數，為做到轉爐煤氣的全收全供，在生產中針對在每個小時內不同的回收爐數對氣柜柜容及外送量做出適當的規定，氣柜柜容及外送量參考值見表2。

表2 氣柜柜容及外送量參考值

4 效果

通過設備改造、增加用戶、建立聯絡機制及各項措施的實施，提升了氣柜利用效率，大幅降低了氣柜柜容過高而拒絕回收或少量回收轉爐煤氣的現象。

1)氣柜拒收或少量回收的爐數，由風機擴容改造前的日均25次降至≤3次；

2)轉爐煤氣的月均回收量從2016年同期的3.4×107m3提高至2017年的6.6×107m3；

3)二次風機機后壓力穩定在8±2 kPa，有利于煤氣用戶組織生產；

4)建立聯絡機制，崗位之間進行信息溝通，煉鋼工序產生的合格轉爐煤氣做到了全收全供，氣柜利用效率得到提升。

5 結語

設備改造、聯絡機制建立后提升了氣柜的利用效率，煉鋼工序產生的合格轉爐煤氣實現了全收全供，現有的10萬柜滿足了6座轉爐的生產需要，為環境保護和企業發電增效做出了貢獻，對威金斯型氣柜實現回收多座轉爐產生的轉爐煤氣的全收全供、穩定運行提供了借鑒作用。

[1] 陳紅偉, 王志峰, 李衛東,等. 兩座威金斯型氣柜運行方式的探討[J].河南冶金,2017,25(2):28-31.