提高不銹鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值和回收量的實踐

李春香

（河北鋼鐵集團唐鋼分公司能源環(huán)保部，河北唐山 063000）

1 不銹鋼轉(zhuǎn)爐及煤氣回收工藝

唐山不銹鋼有限責任公司是唐山鋼鐵股份有限公司的控股子公司，公司主營業(yè)務(wù)為不銹鋼冶煉，鐵冶煉，普碳帶鋼，高頻焊管加工。煉鋼工序包括1 座80 t 轉(zhuǎn) 爐、2 座100 t 轉(zhuǎn) 爐,1 座VOD 爐、1 座AOD爐、3座LF爐、1座RH精煉爐等。

不銹鋼轉(zhuǎn)爐在國內(nèi)外首創(chuàng)了基于紅外檢測的100t轉(zhuǎn)爐煙氣分析自動化煉鋼系統(tǒng)。集成了鐵水含碳量的快速精準檢驗、變槍變壓供氧、新型雙渣及轉(zhuǎn)爐終點后攪等關(guān)鍵技術(shù)。

不銹鋼公司轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝流程：轉(zhuǎn)爐→活動煙罩→汽化冷卻煙道→滅火水封→噴霧洗滌塔→環(huán)縫文氏管→漩流脫水器→煤氣引風機→三通切換閥→水封逆止閥→V 型水封→煤氣柜，如圖1。

圖1 轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝流程

轉(zhuǎn)爐煤氣是煉鋼工序產(chǎn)生的重要二次能源，因此提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收不僅能有效降低煉鋼成本，也是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段。不銹鋼公司2018 年轉(zhuǎn)爐煤氣回收率97.16 m3/t，平均熱值5107 kJ/m3，橫向?qū)Ρ认冗M企業(yè)還存在較大差距。

針對熱值偏低的情況,不銹鋼公司成立攻關(guān)小組。由于實際生產(chǎn)中調(diào)節(jié)煤氣回收系統(tǒng)會影響到安全、工藝、設(shè)備等多方面，且影響因素及限制因素較多，如鐵水溫度、含碳量、回收系統(tǒng)空氣吸入量、操作因素等等均會影響轉(zhuǎn)爐吹煉過程，所以此次攻關(guān)主要從風量、氮封、氧槍改造等方面著手，開展一系列改善措施，提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值和回收量。

2 提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值采取的措施

2.1 調(diào)整一次除塵風量

（1）優(yōu)化微差壓控制方式。生產(chǎn)過程中，經(jīng)過吹煉前、中、后期等階段時，爐內(nèi)壓差不斷變化，因此精確控制爐口微差壓在提高煤氣回收熱值和回收量時顯得尤為重要。不銹鋼公司原微差壓控制系統(tǒng)為根據(jù)設(shè)定的目標壓差值通過液壓系統(tǒng)對喉口開度進行調(diào)整，達到微正壓運行目的。這種通過液壓調(diào)節(jié)存在以下缺點：①液壓系統(tǒng)相較于爐內(nèi)劇烈反應(yīng)產(chǎn)生造成的壓差變化調(diào)整速度慢，具有滯后性，靈活性與準確性無法滿足現(xiàn)場動作要求；②液壓系統(tǒng)動作頻繁，導(dǎo)致故障率升高，投用率較低。

對此采取的優(yōu)化方式為：調(diào)整爐口微差壓，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整測試將吹煉過程分為10個階段，如表1，根據(jù)微差壓系統(tǒng)測得的吹煉過程爐口壓差值直接確定每個階段喉口開度，同時驗證一次除塵風量及除塵系統(tǒng)效果，既實現(xiàn)了微壓差運行也解決了煙塵外溢的問題。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試后達到最佳值，提高了轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值。

表1 轉(zhuǎn)爐吹煉過程參數(shù)設(shè)定表

（2）確定合理壓差值。在鋼水冶煉過程中轉(zhuǎn)爐活動煙罩與爐口之間存在著一定壓差。當壓差為負且較大時將吸入大量爐外空氣促進CO 燃燒，從而降低煤氣回收熱值；當壓差為正且較大時，將導(dǎo)致煙塵外溢，同樣降低煤氣回收量。借鑒其它公司經(jīng)驗，轉(zhuǎn)爐爐口保持0～60 Pa 微正壓控制，由于我公司二次除塵效果較好，故在其基礎(chǔ)上提高10 Pa 進行控制，試驗結(jié)果并無煙塵溢出，對提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值起到了一定作用。

通過以上兩項改進措施，對吹煉過程爐口壓差值的觀察，調(diào)整各個階段壓差值，使吹煉過程各階段壓差值控制在合理范圍內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場實際操作試驗，按照10～70 Pa 控制，實現(xiàn)吹煉過程微正壓控制，減少了空氣吸入量，提高了煤氣回收熱值。

2.2 實行進一步降罩操作

在煤氣回收過程中，對煙氣中的氧含量進行了規(guī)定，當煙氣中的氧含量超標時會帶來安全隱患將不回收煤氣。轉(zhuǎn)爐煙氣中氧氣主要來源為吸入性空氣，因此在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，及時下降活動煙罩減少空氣吸入量，可以有效降低煙氣中的氧含量，迅速滿足煤氣回收條件允許的氧含量。減少空氣吸入量，還可以減少空氣與爐內(nèi)CO 的反應(yīng)，提高煙氣中CO含量，進而提高煤氣回收的熱值。

現(xiàn)對吹煉時罩裙下限位置進行調(diào)整，將罩裙下沿與爐口距離由原來200 mm 左右下調(diào)至60～80 mm，空氣吸入系數(shù)大約降低0.03。

2.3 優(yōu)化氮封系統(tǒng)

（1）降低煙道三處（氧槍插入孔、下料溜管、活動煙罩）氮封氮氣總流量，在不影響氮封效果的基礎(chǔ)上，總流量降低30%以上。

（2）將氮封控制閥門由切斷閥控制改為流量調(diào)節(jié)閥控制，同時實現(xiàn)流量調(diào)整與爐口負壓進行聯(lián)鎖，實現(xiàn)氮氣的精確控制與有效利用，減少對煤氣熱值影響，同時降低能源介質(zhì)消耗。

現(xiàn)場根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏及冒煙情況調(diào)整氮封用量，通過試驗查找合適用量點，最終將氮氣量由原來8500 m3/h下調(diào)至6000 m3/h，煙塵無明顯外溢。

2.4 優(yōu)化氧槍噴頭

征求外方專家意見，對現(xiàn)有氧槍噴頭結(jié)構(gòu)進行進一步改造，同時與公司操作專家相結(jié)合，對現(xiàn)有吹煉模型進行調(diào)整，目標為將供氧強度提高至最大4.2 m3/(min·t)。

表2 新舊噴頭參數(shù)對比表

大供氧強度氧槍優(yōu)點，前期CO 濃度提升速度加快，3min 之內(nèi)CO 濃度可達到40%以上，中期CO峰值升高，CO濃度可達到70%以上，如圖2。

圖2 煙氣分析圖

3 提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量采取的管理措施

3.1 一級績效承接公司指標運行

煤氣回收成本執(zhí)行績效管理，按科室、作業(yè)區(qū)進行指標分解，并納入每月一級績效考核。

3.2 嚴格執(zhí)行標準化作業(yè)，強化成本意識

轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，通過嚴格執(zhí)行降罩操作，增加煤氣回收量。做好與煤氣回收有關(guān)的過程控制臺帳記錄，并固化到崗位規(guī)程中。能源管理執(zhí)行標準化作業(yè)管理，能源管理人員進行現(xiàn)場檢查，幫扶作業(yè)區(qū)，針對現(xiàn)場存在問題，更新《設(shè)備管理評價細則》中能源、環(huán)保部分并下發(fā)到每個崗位，要求崗位進行學(xué)習(xí)，樹立責任意識，增強責任感，科室不定期對各崗位學(xué)習(xí)及執(zhí)行情況進行抽查。

3.3 崗位管理系統(tǒng)化

崗位操作人員進行本崗位TPM 點檢，對現(xiàn)場設(shè)備發(fā)現(xiàn)的問題建立非點檢隱患信息，并要求崗位操作人員按要求錄入設(shè)備管理系統(tǒng)——小錘子系統(tǒng)中，做到“發(fā)現(xiàn)問題—接收問題—解決問題—落實結(jié)果”閉環(huán)管理，其中每個崗位在系統(tǒng)中的狀態(tài)都可查可控可追溯。

3.4 能源工作堅持日清日結(jié)

依托實時監(jiān)控系統(tǒng)，將能源指標細化到工序，每日出具能源日報表，對完成情況進行通報，為作業(yè)區(qū)提供能源指標數(shù)據(jù)支撐。日報可自動提示未完成的指標項并作出標識，對超出指標的項目進行分析總結(jié)，達到提高崗位節(jié)能降本意識的目的。各級管理者可以通過日報表一目了然地掌握各區(qū)域數(shù)據(jù)詳情，綜合考慮各方面因素，及時調(diào)整工作思路，保持優(yōu)勢，修正不足。

4 采取攻關(guān)措施后的效果

2019 年轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值平均為6836 kJ/m3，煤氣回收率102.02 m3/t（蒸汽回收完成97.09 kg/t），較2018 年回收熱值升高1728 kJ/m3，煤氣回收率升高4.86 m3/t。自2 月20 日起，回收熱值平均穩(wěn)定在6698 kJ/m3以上，最高可達到7117 kJ/m3以上，見圖3、圖4。

圖3 轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值對比圖

圖4 轉(zhuǎn)爐煤氣回收率對比圖

4 結(jié)語

經(jīng)過一年多的實踐，不銹鋼公司對轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值及回收量從風量、氮封、氧槍、降罩操作以及細化管理等方面著手攻關(guān)改進，取得顯著效果。不僅保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定安全順行，同時還提高了轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱值及回收量，降低了煉鋼成本，取得了良好的經(jīng)濟效益。