優(yōu)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(tǒng)中，氣柜利用效率的高低直接影響著鋼鐵企業(yè)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(wěn)。2017年3月，隨著65 MW發(fā)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(wěn)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(shù)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(yōu)化轉爐煤氣回收與外供的工藝控制，加強聯(lián)絡機制的執(zhí)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(tǒng)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(fā)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(xiàn)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(wěn)定管網(wǎng)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(tǒng)向一次風機發(fā)出拒絕回收信號，同時聯(lián)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(fā)電機組的投運，轉爐煤氣的回收使用量穩(wěn)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(shù)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(yè)方式，而外供是連續(xù)穩(wěn)定的，氣柜作業(yè)呈現(xiàn)“吞股吐穩(wěn)”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(jié)奏變化大，毫無規(guī)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(yè)后，以生產極限狀態(tài)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(yè)是同時進行的，上述分析僅為單純的氣柜進氣作業(yè)，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(yè)。

2.2 柜容分析

在轉爐煤氣的回收與外供作業(yè)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(yè)的節(jié)能減排有積極地作用。對于氣柜回收煤氣作業(yè)，低柜容較好；而對于外供煤氣，高柜容較好，為保證生產連續(xù)穩(wěn)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(wěn)定連續(xù)外供，作業(yè)中出現(xiàn)的轉爐煤氣少量回收是指多座轉爐同時進入回收狀態(tài)時氣柜到達柜容上限時未完全回收造成的一種現(xiàn)象；低柜容有利于煤氣回收作業(yè)，但不利于煤氣外供作業(yè)，這是生產作業(yè)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(tài)，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(yè)；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(wěn)定有很大影響，因此聯(lián)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(wěn)定不動的；從轉爐煤氣外供的作業(yè)分析，安鋼10萬柜的煤氣用戶為65 MW發(fā)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(xiàn)有的6座轉爐的煤氣回收作業(yè)。

若65 MW發(fā)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(shù)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(lián)絡機制

建立生產指揮系統(tǒng)、煉鋼工序、氣柜崗位、2×240 t鍋爐和65 MW發(fā)電機組之間的聯(lián)絡機制，制定《150 t/35 t轉爐煤氣回收、供應與使用管理規(guī)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(yè)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(wěn)定煤氣的外供，聯(lián)絡機制建立后，對工藝控制進行優(yōu)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(shù)穩(wěn)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(fā)電機組和2×240 t鍋爐的轉爐煤氣使用量的穩(wěn)定；

7)轉爐煉鋼計劃出現(xiàn)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(fā)電機組轉爐煤氣輸送量穩(wěn)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(jié)為主，以1#煤氣混合加壓站的調節(jié)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(tǒng)了解本作業(yè)時段的煉鋼計劃，預估每小時內的煉鋼爐數(shù)及外供煤氣量，合理控制二次風機的運行臺數(shù)，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(shù)對氣柜柜容及外送量做出適當?shù)囊?guī)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(lián)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(xiàn)象。

1)氣柜拒收或少量回收的爐數(shù)，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(wěn)定在8±2 kPa，有利于煤氣用戶組織生產；

4)建立聯(lián)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(lián)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(xiàn)了全收全供，現(xiàn)有的10萬柜滿足了6座轉爐的生產需要，為環(huán)境保護和企業(yè)發(fā)電增效做出了貢獻，對威金斯型氣柜實現(xiàn)回收多座轉爐產生的轉爐煤氣的全收全供、穩(wěn)定運行提供了借鑒作用。

[1] 陳紅偉, 王志峰, 李衛(wèi)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.