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[摘 要]提高煤气回收量不仅能有效降低炼钢工序生产成本，为实现“负能”炼钢打下基础，而且能极大降低钢厂污染物排放总量。
[关键词]负能炼钢 转炉 煤气回收
中图分类号：TF71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0047-01
前言：
钢铁工业面临的能源和环境双重压力，因此，能源消耗与回收对钢铁工业的发展成为重要制约因素。通钢炼轧厂现有的2座120t复吹转炉烟气净化与回收系统均采用OG法，改造前平均折算吨钢煤气回收量105m3，较国内先进水平存有一定差距。为了提高转炉煤气回收量，从规范生产操作及完善程序控制等方面进行了技术攻关。
1 OG法烟气净化回收系统介绍
转炉炼钢过程中，要向熔池吹氧，使金属中的一系列元素氧化，同时放出大量热量。碳氧反应则产生大量CO和CO2气体，这正是转炉高温炉气的基本来源。炉气中除主要成分CO和CO2外，还夹带着大量氧化铁、金属铁粒和其他细小颗粒固体尘埃。这股高温、含尘的气流，在风机的抽引下，经活动罩裙和汽水烟道冷却至900℃以下，然后进入一级文氏管，进行粗除尘和进一步冷却并兼灭火。随后烟气进入重力脱水器，将气体中水滴脱去。接着煤气进入二级文氏管，二级文氏管的喉口开度大小，依靠炉口微差压自动调节，煤气经此进行精除尘，然后再经弯头脱水器、水雾分离器脱去水滴，进入风机。借风机机后的正压，根据煤气质量和其它条件，煤气通过三通切换阀的不断切换，或者由放散烟囱向大气排放，或者经过水封逆止阀和U型水封通过管道送入煤气柜。通钢炼轧厂OG法图如图1：
2.确定分时段煤气回收控制参数
转炉炼钢按其吹炼时间不同可分为三个时段，即吹炼前期、吹炼中期和吹炼末期，冶炼前期，熔池温度低，铁水中硅、锰等元素含量较高，主要是硅锰的氧化，脱碳速度很慢，因而CO的生成量亦相应较少，炉口易形成大负压。冶炼中期，是碳激烈氧化阶段，CO的生成量达到最大值，脱碳速度主要受供氧强度的影响。供氧强度越大，脱碳速度也越大（但过大易产生喷溅）。复吹转炉由于FeO控制得较低，最大速度不及顶吹转炉，吹炼中不易喷溅但全程的平均速度较之还要大些。在吹炼末期，当钢液含碳量降低到一定程度时，碳的扩散成为限制性环节，脱碳速度取决于熔池搅拌情况。转炉炼钢中，脱碳反应速度由氧的扩散控制转成由碳的扩散控制时的钢液含碳量称为临界含碳量。顶吹转炉的临界含碳量为0.10%左右，而复吹转炉由于有底吹搅拌其临界含碳量则为0.07%；而且，同为临界含碳量以下时，复吹的脱碳速度也大些，但此时的碳氧反应的速度重新降下来。不同时段中因反应机理不同，CO的生成量也不同，因而煤气回收的控制参数必须作相应的调整，才能达到最佳回收效果。前期，在不影响风机正常运行的前提下，应尽量减小RD阀的开口度，减小风机引风量，适当增大炉口微差压的控制值，避免炉口形成负压造成空气吸人产生二次燃烧，有效提高烟气中CO的含量，从而有效减少煤气回收的开启时间，必要时还可适当降低风机转速。中期应尽量加大风机的引风量，避免炉口形成正压造成烟气大量外逸污染环境，最大限度地回收煤气。末期此时则应适当控制风机引风量，防止空气进入煤气柜的事故发生。这样做目的，使转炉生产初期要使C0%含量尽快达标，在转炉生产后期要延缓CO%不达标的时间，延长了回收的时间就增加了煤气回收量。
3 关键节能技术改造
3.1 炉口微差压自动调节和“降罩操作”技术
转炉煤气回收采取有PLC控制的炉口微差压技术和转炉降罩吹炼相配合，在吹炼过程中，二文喉口开度根据炉口微压差值自动进行调节，随时调节风机的抽风量与煤气产生量保持一致，尽量做到在炼钢炉口煤气不外溢。吹炼中降罩早，降罩到位。吹炼开始，先降罩，后下枪，促成转炉烟气尽早达标，回收时间因此可提前。程序进行修改：风机只有在大于1000转/分钟时，才能下枪吹炼（原值为800），当风机压力大于10KPa时停止回收。增加烟罩下降显示按钮在实践中摸索出供氧强度、氧枪枪位的合理控制规律，兼顾转炉脱碳、造渣及煤气回收之间的关系，提高炼钢一次终点命中率，延长达标煤气回收时间。严禁吹炼后期提升氧枪位超过“开氧点”，以避免氧气直接被一次风机吹走，造成煤气氧超标而不得不提前结束回收的情况。
3.2 煤气成分自动分析检测控制技术
通过ABB分析仪对煤气加压机引过来的转炉煤气进行检测分析，并通过计算机对转炉煤气全自动回收，确保了转炉煤气回收工作的安全有效。在分析仪系统合理改造，抬高探头取样点，减少吸进采样管路的水量；探头伴热方面改为原装铜圈蒸汽伴热；电伴热的采样管路缩短且进分析仪柜入口改为上端进入，目的是缩短水蒸气变为水的通道，减少冷凝水量和保障冷凝水急时流入下一设备单元，而不存储在采样管路中；柜内入口点到分析电磁阀之间的采样管路由原先的一降一升管路改为从入口点到分析电磁阀到三通阀逐步下降管路，目的也是保障冷凝水急时流入下一设备单元。滤芯更换由每半月改为每周更换一次，保障滤芯的通透性，节约采样分析时间，保证煤气分析的有效性。
3.3 音频化渣技术稳定煤气发生量
充分利用音頻化渣系统操作人员提前判断喷溅或返干即将发生，因而可以尽早采取相应措施，从而稳定转炉的炉气发生量。
4.经济效益分
改造后每炉次可延长回收时间1分钟，平均分钟回收量为1700立方米，月平均月产1861炉，平均年产为1861炉×12月=22332炉，回收煤气单价为0.15元/吨，年直接创效569.466万元。
5.结语
通钢炼轧厂通过不断对提高转炉煤气回收量进行探讨和实践，使转炉煤气回收率大幅提高，有效的减少CO、烟尘等排放，大降低了生产成本，产生了较好的经济效益和社会效益，达到了负能炼钢的目标。
[关键词]负能炼钢 转炉 煤气回收
中图分类号：TF71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0047-01
前言：
钢铁工业面临的能源和环境双重压力，因此，能源消耗与回收对钢铁工业的发展成为重要制约因素。通钢炼轧厂现有的2座120t复吹转炉烟气净化与回收系统均采用OG法，改造前平均折算吨钢煤气回收量105m3，较国内先进水平存有一定差距。为了提高转炉煤气回收量，从规范生产操作及完善程序控制等方面进行了技术攻关。
1 OG法烟气净化回收系统介绍
转炉炼钢过程中，要向熔池吹氧，使金属中的一系列元素氧化，同时放出大量热量。碳氧反应则产生大量CO和CO2气体，这正是转炉高温炉气的基本来源。炉气中除主要成分CO和CO2外，还夹带着大量氧化铁、金属铁粒和其他细小颗粒固体尘埃。这股高温、含尘的气流，在风机的抽引下，经活动罩裙和汽水烟道冷却至900℃以下，然后进入一级文氏管，进行粗除尘和进一步冷却并兼灭火。随后烟气进入重力脱水器，将气体中水滴脱去。接着煤气进入二级文氏管，二级文氏管的喉口开度大小，依靠炉口微差压自动调节，煤气经此进行精除尘，然后再经弯头脱水器、水雾分离器脱去水滴，进入风机。借风机机后的正压，根据煤气质量和其它条件，煤气通过三通切换阀的不断切换，或者由放散烟囱向大气排放，或者经过水封逆止阀和U型水封通过管道送入煤气柜。通钢炼轧厂OG法图如图1：
2.确定分时段煤气回收控制参数
转炉炼钢按其吹炼时间不同可分为三个时段，即吹炼前期、吹炼中期和吹炼末期，冶炼前期，熔池温度低，铁水中硅、锰等元素含量较高，主要是硅锰的氧化，脱碳速度很慢，因而CO的生成量亦相应较少，炉口易形成大负压。冶炼中期，是碳激烈氧化阶段，CO的生成量达到最大值，脱碳速度主要受供氧强度的影响。供氧强度越大，脱碳速度也越大（但过大易产生喷溅）。复吹转炉由于FeO控制得较低，最大速度不及顶吹转炉，吹炼中不易喷溅但全程的平均速度较之还要大些。在吹炼末期，当钢液含碳量降低到一定程度时，碳的扩散成为限制性环节，脱碳速度取决于熔池搅拌情况。转炉炼钢中，脱碳反应速度由氧的扩散控制转成由碳的扩散控制时的钢液含碳量称为临界含碳量。顶吹转炉的临界含碳量为0.10%左右，而复吹转炉由于有底吹搅拌其临界含碳量则为0.07%；而且，同为临界含碳量以下时，复吹的脱碳速度也大些，但此时的碳氧反应的速度重新降下来。不同时段中因反应机理不同，CO的生成量也不同，因而煤气回收的控制参数必须作相应的调整，才能达到最佳回收效果。前期，在不影响风机正常运行的前提下，应尽量减小RD阀的开口度，减小风机引风量，适当增大炉口微差压的控制值，避免炉口形成负压造成空气吸人产生二次燃烧，有效提高烟气中CO的含量，从而有效减少煤气回收的开启时间，必要时还可适当降低风机转速。中期应尽量加大风机的引风量，避免炉口形成正压造成烟气大量外逸污染环境，最大限度地回收煤气。末期此时则应适当控制风机引风量，防止空气进入煤气柜的事故发生。这样做目的，使转炉生产初期要使C0%含量尽快达标，在转炉生产后期要延缓CO%不达标的时间，延长了回收的时间就增加了煤气回收量。
3 关键节能技术改造
3.1 炉口微差压自动调节和“降罩操作”技术
转炉煤气回收采取有PLC控制的炉口微差压技术和转炉降罩吹炼相配合，在吹炼过程中，二文喉口开度根据炉口微压差值自动进行调节，随时调节风机的抽风量与煤气产生量保持一致，尽量做到在炼钢炉口煤气不外溢。吹炼中降罩早，降罩到位。吹炼开始，先降罩，后下枪，促成转炉烟气尽早达标，回收时间因此可提前。程序进行修改：风机只有在大于1000转/分钟时，才能下枪吹炼（原值为800），当风机压力大于10KPa时停止回收。增加烟罩下降显示按钮在实践中摸索出供氧强度、氧枪枪位的合理控制规律，兼顾转炉脱碳、造渣及煤气回收之间的关系，提高炼钢一次终点命中率，延长达标煤气回收时间。严禁吹炼后期提升氧枪位超过“开氧点”，以避免氧气直接被一次风机吹走，造成煤气氧超标而不得不提前结束回收的情况。
3.2 煤气成分自动分析检测控制技术
通过ABB分析仪对煤气加压机引过来的转炉煤气进行检测分析，并通过计算机对转炉煤气全自动回收，确保了转炉煤气回收工作的安全有效。在分析仪系统合理改造，抬高探头取样点，减少吸进采样管路的水量；探头伴热方面改为原装铜圈蒸汽伴热；电伴热的采样管路缩短且进分析仪柜入口改为上端进入，目的是缩短水蒸气变为水的通道，减少冷凝水量和保障冷凝水急时流入下一设备单元，而不存储在采样管路中；柜内入口点到分析电磁阀之间的采样管路由原先的一降一升管路改为从入口点到分析电磁阀到三通阀逐步下降管路，目的也是保障冷凝水急时流入下一设备单元。滤芯更换由每半月改为每周更换一次，保障滤芯的通透性，节约采样分析时间，保证煤气分析的有效性。
3.3 音频化渣技术稳定煤气发生量
充分利用音頻化渣系统操作人员提前判断喷溅或返干即将发生，因而可以尽早采取相应措施，从而稳定转炉的炉气发生量。
4.经济效益分
改造后每炉次可延长回收时间1分钟，平均分钟回收量为1700立方米，月平均月产1861炉，平均年产为1861炉×12月=22332炉，回收煤气单价为0.15元/吨，年直接创效569.466万元。
5.结语
通钢炼轧厂通过不断对提高转炉煤气回收量进行探讨和实践，使转炉煤气回收率大幅提高，有效的减少CO、烟尘等排放，大降低了生产成本，产生了较好的经济效益和社会效益，达到了负能炼钢的目标。