提高馬鋼新區(qū)轉(zhuǎn)爐煤氣回收率的分析與實(shí)踐

劉健，陳軍

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司能源總廠，安徽馬鞍山243000）

提高馬鋼新區(qū)轉(zhuǎn)爐煤氣回收率的分析與實(shí)踐

劉健，陳軍

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司能源總廠，安徽馬鞍山243000）

分析、研究了影響馬鋼新區(qū)轉(zhuǎn)爐煤氣回收的各類因素，提出了延長(zhǎng)回收區(qū)間、改善回收操作、優(yōu)化系統(tǒng)平衡等具體措施。結(jié)果表明，部分措施實(shí)施后轉(zhuǎn)爐煤氣回收率提高3.21 m3/t。

轉(zhuǎn)爐煤氣；影響因素；回收率

1 前言

馬鋼新區(qū)現(xiàn)有三座300 t轉(zhuǎn)爐，采用兩座8萬(wàn)m3威金斯柜按主、輔柜壓力等級(jí)并聯(lián)運(yùn)行。2012年新區(qū)轉(zhuǎn)爐煤氣回收率為105.76 m3/t（折合成8373.6 kJ/m3），平均熱值8243.8 kJ/m3，其中柜滿拒收現(xiàn)象較為嚴(yán)重。2012年整爐拒收275次，末期拒收469次，估算拒收煤氣總量為969.5萬(wàn)m3。目前，國(guó)內(nèi)許多鋼廠都優(yōu)化回收的控制參數(shù)，延長(zhǎng)回收時(shí)間。南鋼回收終點(diǎn)條件為O2＞1.2%，CO＜30%及關(guān)氧槍閥門信號(hào)。寶鋼開展轉(zhuǎn)爐煤氣回收極限值的研究，轉(zhuǎn)爐煤氣回收率達(dá)到99 m3/t（折合成8373.6 kJ/m3），系統(tǒng)損失率僅為5%。隨著鋼軋產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，煤氣平衡日趨緊張，做好轉(zhuǎn)爐煤氣的全量回收、全量使用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

2 影響LDG回收率的主要因素

轉(zhuǎn)爐煤氣是轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)的副產(chǎn)氣體。影響轉(zhuǎn)爐煤氣回收率的主要因素有原料組成、冶煉鋼種C含量、鐵鋼比、煉鋼添加物中（主要是廢鋼）的C含量、轉(zhuǎn)爐回收操作水平、回收區(qū)間、供氧強(qiáng)度、柜滿拒收、氧含量等。

2.1 轉(zhuǎn)爐煤氣回收操作

通過(guò)降罩高度和爐口壓力來(lái)控制空氣吸入系數(shù)，是提高轉(zhuǎn)爐煤氣熱值的重要手段。目前空氣吸入系數(shù)未知，從煤氣熱值、噸鋼蒸汽回收率指標(biāo)分析，空氣吸入系數(shù)應(yīng)有降低空間。

2.2 轉(zhuǎn)爐煤氣回收區(qū)間

供應(yīng)協(xié)議中回收轉(zhuǎn)爐煤氣的組分要求為CO濃度大于40%。目前1#轉(zhuǎn)爐回收起點(diǎn)的CO濃度在40%左右，2#、3#轉(zhuǎn)爐回收起點(diǎn)在45%左右，回收終點(diǎn)的CO濃度均在40%～50%左右。回收區(qū)間短，雖然提高了煤氣的熱值，但降低了煤氣的回收量。

2.3 供氧強(qiáng)度

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，轉(zhuǎn)爐吹煉供氧強(qiáng)度每增加1 m3/t·min，噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收可提高11.96 m3/t?，F(xiàn)新區(qū)煉鋼供氧強(qiáng)度約3.1 m3/t·min，供氧強(qiáng)度的提高需要鋼廠工藝方確定。

2.4 柜滿拒收

新區(qū)回收的轉(zhuǎn)爐煤氣加壓后直接供煉鋼、連鑄、石灰窯等使用，熱風(fēng)爐、電廠鍋爐、熱軋加熱爐等作為緩沖用戶也可摻燒使用。為保證轉(zhuǎn)爐煤氣的連續(xù)供應(yīng)，氣柜設(shè)有人工合成裝置。柜滿拒收主要原因?yàn)椋阂皇谴蟮慕範(fàn)t煤氣用戶檢修，避免COG放散，而加大人工合成量；二是轉(zhuǎn)爐煤氣短時(shí)的產(chǎn)用不均衡。

3 提高LDG回收率的主要途徑

3.1 延長(zhǎng)轉(zhuǎn)爐煤氣回收區(qū)間

3.1.1 前提轉(zhuǎn)爐煤氣回收起點(diǎn)

鋼廠調(diào)整轉(zhuǎn)爐煤氣回收條件：O2、CO分別由0.5%、35%調(diào)到1%、30%。與調(diào)整前相比，回收時(shí)間延長(zhǎng)約20 s（見(jiàn)圖1），轉(zhuǎn)爐煤氣回收率提高2 m3/t。

針對(duì)偶爾的氧含量超標(biāo)現(xiàn)象（見(jiàn)圖2），探尋原因，增加適當(dāng)?shù)难訒r(shí)，規(guī)避短時(shí)的氧含量超標(biāo)的影響。

圖1 轉(zhuǎn)爐煤氣回收參數(shù)曲線

圖2 轉(zhuǎn)爐煤氣回收過(guò)程氧含量異常曲線

3.1.2 延長(zhǎng)轉(zhuǎn)爐煤氣回收終點(diǎn)

鋼廠基本兩次吹氧，第二次吹氧不回收煤氣，第一次吹氧回收終點(diǎn)決定因素為氧累，即吹煉氧量達(dá)到氧累設(shè)定的95%時(shí)，回收終止，吹氧繼續(xù)，生成大量CO2作為煙道的保護(hù)氣，5%為回收系統(tǒng)安全設(shè)定值。目前實(shí)際吹氧量大于氧累設(shè)定值95%，吹煉末期仍有較大回收空間（見(jiàn)圖3）。

抽樣分析，LDG回收停止與吹煉停止間隔時(shí)間間隔時(shí)間大于60 s的爐數(shù)占總爐數(shù)64%左右（見(jiàn)圖4）。根據(jù)鐵水中含C量，靈活調(diào)整氧累設(shè)定值，可有效延長(zhǎng)回收終點(diǎn)。

圖3 煉鋼回收終止與吹煉結(jié)束時(shí)間間隔

圖4 間隔時(shí)間

3.1.3 安全評(píng)估

氧含量是確保轉(zhuǎn)爐煤氣安全的重要因素，在回收區(qū)間延長(zhǎng)后，更加接近氧含量超標(biāo)的區(qū)域，需對(duì)氧分析儀的靈敏度和監(jiān)控提出較高要求?！睹簹獍惨?guī)GB6222-2005》中要求LDG中O2低于2%。目前EP前、柜前在線氧表顯示均在0.2%左右，人工取樣化驗(yàn)均小于1.8%（見(jiàn)圖5）。

圖5 氧含量分析趨勢(shì)圖

實(shí)際CO中O2的爆炸極限為5%～17.5%，煤氣安規(guī)的要求留有余地。由于煤氣柜的緩沖，瞬時(shí)LDG中O2超過(guò)1%，基本不存在危害性。

3.1.4 熱值影響

延長(zhǎng)煤氣回收區(qū)間，轉(zhuǎn)爐煤氣熱值會(huì)有變化?；厥掌瘘c(diǎn)提前20 s，熱值下降約113.8 kJ/m3；回收終點(diǎn)延長(zhǎng)40 s，熱值下降約226.1 kJ/m3。石灰窯等轉(zhuǎn)爐煤氣用戶要求熱值不低于7536.24 kJ/m3即可，回收區(qū)間延長(zhǎng)后轉(zhuǎn)爐煤氣熱值仍能滿足要求。

3.2 柜滿拒收

優(yōu)化平衡調(diào)整原則，減少柜滿拒收現(xiàn)象。充分利用EMS平臺(tái)，了解鋼軋系統(tǒng)生產(chǎn)負(fù)荷及生產(chǎn)用能狀態(tài)的變化情況，預(yù)先調(diào)整煤氣平衡。增加專門的轉(zhuǎn)爐煤氣用戶，是轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)緩沖能力提升的最佳途徑。新區(qū)高爐休風(fēng)期間，高爐煤氣緊缺，焦?fàn)t煤氣富余已成常態(tài)，利用熱風(fēng)爐加大轉(zhuǎn)爐煤氣的摻燒，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣向高爐煤氣轉(zhuǎn)化，既減少焦?fàn)t煤氣放散，又杜絕了轉(zhuǎn)爐煤氣的拒收。完成人工合成裝置擴(kuò)容改造。轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)的調(diào)節(jié)緩沖能力增加，在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)間隙，人工合成系統(tǒng)合成流量大幅度增加，降低了因轉(zhuǎn)爐煤氣不足造成用戶生產(chǎn)受限的可能性，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。目前，LDG拒收現(xiàn)象有效緩解，2014年約為120萬(wàn)m3。

3.3 轉(zhuǎn)爐煤氣回收操作

目前煉鋼轉(zhuǎn)爐正常操作降罩高度控制在400 mm，根據(jù)爐口結(jié)渣高度情況，修改降罩高度設(shè)定值（一般控制在200～500 mm之間）。爐口微正壓控制設(shè)定值10 Pa，由PID控制，正常生產(chǎn)時(shí)爐口微正壓在8～12 Pa之間波動(dòng)。通過(guò)對(duì)爐口微正壓和降罩高度的優(yōu)化操作，降低空氣吸入系數(shù)，提高轉(zhuǎn)爐煤氣的熱值。

3.4 供氧強(qiáng)度

適當(dāng)提高供氧強(qiáng)度，提高轉(zhuǎn)爐煤氣的回收量。鋼廠計(jì)劃冶煉高磷鋼時(shí)，嘗試提高供氧強(qiáng)度試驗(yàn)。

4 存在的問(wèn)題

4.1 鐵鋼比調(diào)整

經(jīng)計(jì)算，鐵鋼比每下降0.01，轉(zhuǎn)爐煤氣回收率下降1.068 m3/t?，F(xiàn)四鋼軋鐵鋼比整體呈下降趨勢(shì)，2014年5月較2013年1月份鐵鋼比下降0.056，對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣回收率的影響為5.98 m3/t。

4.2 煉鋼工藝變化

從2013年5月開始，四鋼軋煉鋼采用雙倒渣工藝，倒渣期間，轉(zhuǎn)爐煤氣中斷回收，影響回收率約0.72 m3/t。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)延長(zhǎng)LDG的回收區(qū)間、LDG的全量回收等措施，轉(zhuǎn)爐煤氣回收率呈逐年上升趨勢(shì)，緩解了煤氣供應(yīng)緊張的局面，有效降低了天然氣等外購(gòu)能源費(fèi)用。與2012年相比，2013年、2014年回收率（扣除損失率）分別提升3.15 m3/t、3.26 m3/t，按照LDG內(nèi)部結(jié)算價(jià)，分別增加經(jīng)濟(jì)效益242萬(wàn)元/年、339萬(wàn)元/年。

Analysis and Practice of Increasing the Recovery Ratio of LDG at M aSteel New Area

LIU Jian,CHEN Jun
(The General Power Plant of Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243000,China)

Various factors affecting LDG recovery ratio at MaSteel New Area were analyzed and studied and specific measures for extending the recovery areas,improving recovery operation and optimizing system balance were put forward.Results showed that after implementing some of the measures the LDG recovery ratio has increased by 3.21 m3/t。

LDG;affecting factor;recovery ratio

X757

B

1006-6764(2015)08-0020-03

2015-04-20

劉健（1974-），男，1996年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事冶金能源生產(chǎn)管理工作。