煤氣回收技術(shù)在太鋼轉(zhuǎn)爐中的應(yīng)用

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摘 要：轉(zhuǎn)爐煤氣是煉鋼過程中產(chǎn)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(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼的基本依據(jù)之一。因此，煤氣回收工作非常關(guān)鍵，其直接影響著企業(yè)的節(jié)能降耗指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：煤氣回收技術(shù)；BOF轉(zhuǎn)爐；吹氧冶煉工藝；汽化冷卻

中圖分類號(hào)：X757 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.008

文章編號(hào)：2095-6835（2015）15-0008-03

煉鋼廠采用氧氣將生鐵轉(zhuǎn)化為鋼，所謂“吹氧冶煉工藝”，是指在BOF轉(zhuǎn)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(yīng)生產(chǎn)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(chǎn)生的CO氣體的流速和熱值也不同。在高熱值的轉(zhuǎn)爐煤氣充分回收前，必須調(diào)整至合適的溫度。圖1為干法除塵轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝流程。

圖1 干法除塵轉(zhuǎn)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(gè)緊密密封盅形閥組成，這2個(gè)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(jìn)行快速轉(zhuǎn)換，從而使氣體回收達(dá)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(diào)節(jié)由液壓設(shè)備完成，液壓設(shè)備具有控制系統(tǒng)，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(zhuǎn)換無壓力波動(dòng)；在吹煉前期和后期，激光分析儀檢測(cè)到CO的濃度較低時(shí)（<20%），由盅形閥站轉(zhuǎn)換至放散塔燃燒達(dá)標(biāo)排放，排放濃度<10 mg/m3（標(biāo)況），放散塔高60 m，激光分析儀檢測(cè)到CO濃度符合回收標(biāo)準(zhǔn)（>20%）時(shí)，在回收中由盅形閥站轉(zhuǎn)換，經(jīng)煤氣冷卻器噴水第二次冷卻后進(jìn)入煤氣柜回收煤氣，氣柜通過管道為被下一級(jí)用戶使用，達(dá)到了能源循環(huán)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(zhuǎn)換站系統(tǒng)

煤氣轉(zhuǎn)換站系統(tǒng)是專為CO煤氣回收的轉(zhuǎn)換站，用于燃燒操作和煤氣回收操作之間的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換站主要包括2個(gè)獨(dú)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(zhuǎn)換為無壓力波動(dòng)。

在具備回收條件時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)爐煤氣的CO濃度進(jìn)行煙道與煤氣回收之間的轉(zhuǎn)換。當(dāng)CO濃度大于20%的體積比時(shí)，煙道盅形閥節(jié)流ID風(fēng)機(jī)下游產(chǎn)生壓力，直至風(fēng)機(jī)壓力高于氣柜壓力3 mbar，即300 Pa。一旦差壓達(dá)到給定植，即時(shí)間超過3 s，且CO的濃度>30%，氣柜盅形閥會(huì)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(huì)持續(xù)作用一段時(shí)間，用于增加煤氣柱；如果煙道盅形閥液壓未通過控制器關(guān)閉。則其會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。

當(dāng)轉(zhuǎn)爐煤氣中CO的濃度<20%時(shí)，系統(tǒng)會(huì)切換為燃燒操作。此時(shí)，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(shè)計(jì)值。同時(shí)，氣柜盅形閥液壓驅(qū)動(dòng)恒速關(guān)閉，一旦完全關(guān)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(zhǔn)備工作

3.1 爐前工

爐前工的主要準(zhǔn)備工作有：確認(rèn)裙罩升降靈活、平穩(wěn)；確認(rèn)氧槍無漏水現(xiàn)象；確認(rèn)裙罩、副槍口、氧槍口、溜槽的氮封正常；確認(rèn)相關(guān)聯(lián)鎖及各儀表顯示正常。

轉(zhuǎn)爐相關(guān)聯(lián)鎖主要有以下4種：①裙罩與傾動(dòng)的聯(lián)鎖。降罩時(shí)轉(zhuǎn)爐在垂直位置；轉(zhuǎn)爐不在垂直位置時(shí)無法降罩。②事故提槍與盅形閥聯(lián)鎖。轉(zhuǎn)爐出現(xiàn)提槍時(shí)，放散盅形閥打開、回收盅形閥關(guān)閉。③槍位與氮封閥的聯(lián)鎖。槍位在H2點(diǎn)以上時(shí)氮封閥關(guān)閉。④氮封流量與氧槍的聯(lián)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(shí)自動(dòng)提槍。

3.2 鍋爐工

鍋爐工的主要準(zhǔn)備工作有：確認(rèn)汽化冷卻系統(tǒng)正常；確認(rèn)所有設(shè)備的連接部位、人孔、檢查孔密封嚴(yán)密，無泄漏點(diǎn)；確認(rèn)蒸發(fā)冷卻器的供水、蒸汽和輸卸灰系統(tǒng)運(yùn)行正常；確認(rèn)爐口微差壓取壓管儀表顯示正常；確認(rèn)相關(guān)聯(lián)鎖及各開關(guān)儀表顯示正常。

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

3.3 除塵工

除塵工的主要準(zhǔn)備工作有：確認(rèn)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)（風(fēng)機(jī)、電機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)）正常；確認(rèn)靜電除塵器和輸卸灰系統(tǒng)正常；確認(rèn)靜電除塵器、風(fēng)機(jī)、盅形閥、煤氣冷卻器和煤氣管道上的人孔封閉嚴(yán)密，各連接部位無泄漏點(diǎn)，煤冷水泵房通風(fēng)換氣正常；確認(rèn)盅形閥切換靈活、嚴(yán)密，閥位處于放散狀態(tài)；確認(rèn)煤氣管道上的所有脫水器水封無溢流現(xiàn)象；確認(rèn)相關(guān)聯(lián)鎖和各開關(guān)儀表顯示正常；確認(rèn)氣體成分連續(xù)分析儀系統(tǒng)正常；確認(rèn)煤氣冷卻器進(jìn)、出口眼鏡閥動(dòng)作靈活，且處于打開狀態(tài)。

除塵的相關(guān)聯(lián)鎖主要有以下10種：①氣體成分連續(xù)分析儀與盅形閥聯(lián)鎖。分析儀顯示CO<20%或O2>1%等回收條件不符時(shí)，盅形閥自動(dòng)切換到放散。分析儀故障時(shí)停止煤氣回收。②事故提槍與盅形閥聯(lián)鎖。除塵出現(xiàn)提槍時(shí)，盅形閥自動(dòng)切換到放散。③煤氣柜拒絕回收時(shí)與盅形閥聯(lián)鎖，盅形閥自動(dòng)切換到放散。④風(fēng)機(jī)故障時(shí)發(fā)出停止吹氧信號(hào)。⑤靜電除塵器中超過2個(gè)高壓電場(chǎng)時(shí)斷電，并發(fā)出停止吹氧信號(hào)。⑥靜電除塵器的泄爆閥未關(guān)閉時(shí)，發(fā)出停止吹氧信號(hào)。⑦靜電除塵器緊急卸灰閘閥未關(guān)閉時(shí)，發(fā)出停止吹煉信號(hào)。⑧放散塔引射氮?dú)鈿庠?lt;0.5 MPa時(shí)，發(fā)出停止吹氧信號(hào)。⑨煤氣冷卻器液位高于4 m或低于1 m時(shí)，發(fā)出液位高或液位低報(bào)警信號(hào)，并停止煤氣回收。⑩煤氣冷卻器出口溫度高于75 ℃時(shí)，盅形閥自動(dòng)切換到放散。