摘要：转炉煤气在钢铁企业生产的过程中以二次能源的地位存在，有着相当的地位，实际生产的过程中如何有效的回收利用这一材料对于循环经济的发展和清洁生产的过程都有着十分重要的作用，因而文章就此进行分析，探讨回收量的改进措施，希望可以给有关从业人员以启发。
1 前言
转炉炼钢的过程中产生的高温炉气存在了大量的化学潜热高温显热，如果在生产的过程中能够有效的回收利用这一部分热量则可以有效的节约生产成本。高温炉气当中含有了大量的CO炉气又称为转炉煤气，是炼钢生产过程中最为重要的副产品之一，对其进行回收利用有着重要的意义。
2 转炉煤气回收系统工艺简介
邯钢邯宝炼钢转炉煤气回收系统是从奥钢联引进的LT干法煤气回收系统。系统主要由烟气冷却、净化回收和粉尘压块等3大部分组成。其主要技术特点为:①除尘净化效率高,回收的煤气含尘量小于10mg/m3,可直接供用户使用;②年回收含铁粉尘压块6万t,返回转炉当含铁原料利用;③不存在二次污染和污水处理,节省能耗;④转炉煤气回收率高。
3 转炉煤气回收影响因素
3.1 转炉生产节奏的影响
邯钢邯宝炼钢2019年目标产能520万t,二吹二制氧气复吹转炉,两座260t转炉吹炼过程中同时吹炼的状态经常出现。两座转炉同时吹炼会引起氧气总管压力降低,导致供氧强度降低,影响前期吹炼过程炉气中氧含量,推迟煤气回收的开始时间,减少煤气回收量。两座转炉共用一座15万m3的煤气柜,二吹二的生产模式下,共吹情况发生的形式多种多样,在不同的共吹情况下,受到回收安全、风量、煤气柜压力影响,也大幅度降低煤气回收量。邯钢邯宝炼钢平均供氧时间为16.5min,从2017年4月到2017年9月的具有代表性的200炉数据获得几种共吹模式下,根据开吹时间差不同,进行平均煤气回收量变化统计。分析得出两座转炉共吹模式下对煤气回收量的影响明显,针对共吹问题提出要求,两座转炉吹炼开始间隔控制在大于8min,减少共吹影响煤气回收量。生产过程中采取以下具体措施:两座转炉减少同时兑铁水情况,但为了保证整体生产顺行,一座转炉兑完铁水下枪吹炼时,下座转炉才开始兑铁水进行吹炼,间隔时间大于8min。有效减少了转炉生产节奏带来的影响。
3.2 转炉冶炼操作的影响
转炉煤气成份含量随吹炼时间变化,转炉依靠铁水中C、Si、Mn、P等元素的氧化反应放热,完成冶炼过程,并生成大量高温烟气。从邯钢邯宝炼钢转炉冶炼过程中,采集正常生产条件下冶炼过程中转炉煤气中φ(CO)、φ(CO2)、φ(O)变化数据,绘制其随吹炼时间变化的趋势图。(1)提高吹炼前期温度可以加快氧与铁水中其它元素的反应速度,使炉气中的含氧量迅速达到煤气回收条件,可以延长煤气回收时间,提高煤气回收量。提高吹炼前期温度途径有:调整铁水比、提高入炉铁水温度、减少转炉吹炼第一批料量等方法,可以有效的降低转炉吹炼前期温度的影响。目前多数采用调整铁水比和减少转炉吹炼第一批料量的方式,达到提高前期温度的操作模式。转炉枪位控制方面,普遍采用高低模式,开吹降枪时间一致的情况下,开吹枪位影响煤气回收的统计。结合转炉第一批料量的控制,降低开吹枪位也能有效的延长煤气回收时间。根据转炉前期的风量(170000m3/h)计算,前期影响煤气回收量:170000/(60×60)=47.22m3/s。所以前期枪位对煤气回收影响也非常显著。
3.3 原料条件的影响
转炉煤气主要是由铁水脱碳过程中碳氧化产生的,通过对转炉正常生产条件下生产数据统计分析,原料条件和钢水碳含量对转炉煤气回收量影响。原料方面,邯钢邯宝炼钢使用鱼雷罐输送铁水,鱼雷罐站有两条线,能同时接纳4个鱼雷罐同时进站。鱼雷罐输送的铁水成分和温度,根据不同高炉、不同时间段有所波动,铁水温度1250~1400℃之间波动,铁水w[Si]在0.2%~0.8%之间波动,对冶炼操作影响较大。因冶炼操作的难度加大,影响了煤气回收的开始和结束时间,对煤气回收量产生波动。针对铁水条件影响,结合邯钢邯宝炼钢鱼雷罐站的特点,对w[Si]波动大的铁水,鱼雷罐出铁时进行混铁处理,把供转炉铁水w[Si]控制在0.3%~0.6%之间。对铁水温度大于1400℃的铁水,进行KR脱硫处理。KR脱硫采用机械搅拌和加脱硫剂工艺进行操作,降温值在25~60℃之间,所以延长KR搅拌时间和增加脱硫剂的使用量,把温度调整到接近1350℃。稳定了供转炉铁水的成份和温度,有效减少铁水条件波动对操作带来的影响,进一步提高煤气回收量。
3.4 转炉煤气回收条件调整的影响
为了煤气回收的安全,必须设置相应的回收条件。回收条件直接影响回收的开始与结束,即回收时间的长短。从2011-2016年,通过不断改进生产工艺参数和消除煤气回收设备缺陷,做过多次煤气回收条件的调整,且能保证煤气回收的安全。调整煤气回收条件后,延长了煤气回收时间,提高转炉煤气回收量。转炉煤气回收条件从最初的φ(CO)>30%且φ(O)<1%,调整为φ(CO)>20%且φ(O)<1.5%,回收时间增加1.3min,吨钢煤气回收量提高近15m3/t,且能安全回收。如今将转炉的回收条件调整为φ(O)<1.5%,结合实际生产数据计算可得吨钢煤气回收量提高15m3/t,并且能安全回收。但是煤气回收热值从7118kJ/m3减少到6280kJ/m3,虽然热值降低但是因为煤气量的增加,得到效益。
3.5 煤气回收设备的影响
目前邯钢邯宝炼钢二座转炉煤气回收使用一座15万m3的煤气柜。正常情况下合格的转炉煤气通过三通阀直接进入转炉煤气柜。转炉煤气柜设置的主要作用是用来适应转炉煤气产生的波动量和用户使用量的不均衡性,以便安全有效地利用。转炉煤气回收作业是一种间歇的作业方式,回收煤气的流量波动范围较大,在两座转炉同时回收时流量达到15~17.5万m3/h;在两座转炉均停止回收时,流量为零。转炉生产受冶炼品种、原料资源和铸机生产节奏的影响较大,生产节奏变化大,因而输入煤气柜的气量变化也大,没有固定的规律可言。转炉煤气柜储存的转炉煤气一般压力为2.0~3.5kPa,如果沟通不及时,煤气柜压力在高位时,造成转炉煤气不必要的放散燃烧,会降低转炉煤气回收量。对刮灰机运行进行优化，在吹炼时，刮灰机运行；出钢延时5分钟后，刮灰机停止运行。对电除尘器电场极板振打周期进行优化。对电除尘器内刮灰机加油周期进行优化将煤冷器水泵改为变频控制，在不回收煤气时，水泵低频运行。将输灰链改为变频控制，在吹炼时输灰链运行，停吹时，输灰链停止，降低链条磨损，延长使用寿命。对电除尘器电场控制进行优化，在吹炼时采用全压模式，在非吹炼期，采用降压模式。将卸灰气缸和电磁阀以及喷枪备件国产化，缩短采购周期同时降低备件采购费用。
4 结语
转炉煤气中含有大量的一氧化碳，无论是高温显热还是化学潜热都有着很大的利用价值，实际生产的过程中很少能够充分利用这部分热量，文章分析了相关的影响因素，进而给出一些提高回收量的策略。强化操作、改善原料条件，在安全的条件下调整回收条件、强化设备管理都能够有效的提高回收率。
