吴忠校
陕西龙门钢铁有限责任公司 715405
摘要：转炉煤气主要由原料中的碳元素氧化而来，因此原料条件对其发生量影响很大。铁水装入比、煤气回收比和空气吸入量等由转炉工序操作条件决定，也是制约煤气回收的重要因素。通过对炼钢转炉煤气回收、利用现状进行研究和分析，找出了转炉煤气回收利用过程中存在的问题，并开展提高转炉煤气回收量技术研究和实践，解决了目前制约转炉煤气回收利用的主要因素，提高了转炉煤气回收量，进而提高了钢铁企业二次能源利用效率。
关键词：转炉煤气;利用;措施
引言
在炼钢的过程中转炉炼钢车间会产生多种二次能源，转炉煤气是所有二次能源中最重要的一种，转炉煤气所包含的能量为高炉煤气的2倍之多。从资源利用方面考虑，应将转炉煤气进行回收，用到他处，节约能源。除此之外，回收转炉煤气还能够降低钢材单位能耗，节约成本。回收转炉煤气，减少一氧化碳排放量，也是当今环保的主题。如何提高转炉煤气的回收率及有效利用率是钢铁企业面临的难题。
1转炉煤气回收利用主要问题
1.1转炉煤气柜容量不足，缓冲能力低
目前炼钢转炉单炉回收转炉煤气在1.5～1.8万m3，在炼钢厂3～4座转炉连续回收煤气时，短时间回收4～6万m3，经常出现高柜位拒绝回收，一天之中有2～4个时间段集中拒绝回收，每天拒绝回收炉数在5～15炉。同时部分时间段又出现无煤气回收的情况，集中拒收与无煤气回收交错出现，系统难以平衡。
1.2转炉煤气加压系统能力不足
3台转炉煤气鼓风机采用两用一备运行时，受1#、2#机机组升压能力只有14kPa，当管道最大输送能力为6万m3/h以上时，现有机组升压能力（管道压力损失大）即无法满足锅炉火嘴节点使用压力要求。
1.3转炉煤气送出管道能力不足
现送出管道为DN1100管道，在管道末端分别送8#、9#、10#锅炉，分别为DN800、DN800、DN1000管道。DN1100管道最大送出管道能力为5.5万m3/h（经济流速下），在大差压情况下，最大送出管道能力为6.9万m3/h。
2相关节能措施与建议
2.1在高炉煤气适当部位掺入转炉煤气管道
在20万m3高炉煤气柜入口处与转炉煤气管道之间连接了一条管道，让增加的管道可以在阀组与调节阀切断的情况下继续工作。工作人员在实际的实施过程中是以能源调度指令为依据的，根据指令调节转炉煤气的掺入量。回收转炉煤气产生过多的量，为了解决多余转炉煤气的放散问题，就将其掺入高炉煤气管道中，这也能够降低高炉煤气的用量。
2.2转炉煤气加压风机能力提升改造
管道前端DN1100，后端DN800+DN1000（输送能力等于DN1300管道），利用现有DN1100管道输送转炉煤气，最大输送能力为69410m3/h，压力损失ΔP1=4.67kPa，其后管道（DN800+DN1000）压力损失ΔP2=1.51kPa，同时锅炉使用压力不低于8kPa，这就要求机组送出压力P＞ΔP1+ΔP2+8=14.18kPa。考虑机组匹配性，将改造机组升压能力设定为16kPa。目前转炉煤气加压站送出能力最大为6万m3/h，考虑后续炼钢提钒转炉煤气回收项目投产后，最大回收量将达到9.3万m3/h以上。通过对现有1#、2#机转煤风机换型改造，机前管道、阀门调节能力由DN800提高至DN1400，单机送出能力扩能改造至60000m3/h，全升压能力由14kPa提高至16kPa，与现有3#机实行两用一备，提高转炉煤气输送能力。
2.3消除冶炼过程影响因素
转炉在一个吹炼周期内，转炉烟气具备回收条件后，每一次中途提枪会造成煤气联锁放散。测算冶炼过程中途提枪对煤气回收的影响，从氧枪再次降枪到具备回收条件，基本上都在60s以上，根据回收时间测算转炉中断冶炼吨钢影响3m3，而除铁水Si高喷溅必须双渣操作外，有时等节奏或中途清渣等也会造成吹炼中断。
因此在减少氧枪中途提枪中断吹炼的控制上，通过优化生产组织，加强工序间协调，消除了转炉在吹炼过程等节奏和推渣道现象。在冶炼操作控制上，设定一次拉碳率大于85%的控制目标，有效减少了冶炼操作对煤气回收的影响。
2.4开展降低转炉煤气回收条件试验研究
2.4.1试验原则
在安全保证炼钢生产需求、转炉煤气柜工艺要求、转炉煤气加压及输配系统稳定运行、热电锅炉安全稳定用量的前提下，开展降低转炉煤气回收条件，提高转炉煤气回收量。此次试验保持O2含量≤1%不变，控制转炉煤气热值大于5016kJ/m3以上，控制CO含量≥20%以上。
2.4.2拟定条件
试验拟定条件为只是降低转炉煤气CO回收条件，CO含量回收条件从现有的1#~3#转炉≥35%，6#、7#转炉≥40%分步骤降低，最终达到1#~3#转炉和6#~7#转炉≥10%~20%，实现转炉煤气的最大化回收利用。
2.4.3试验步骤
第一步：降低1#~3#转炉煤气CO回收条件，将原有CO≥35%开始回收转炉煤气，降低为CO≥30%开始回收转炉煤气，回收终点CO≥25%。试验开始时间按照调度安排进行，连续3天组织。第二步：降低6#、7#转炉煤气CO回收条件，将原有实际CO≥40%开始回收转炉煤气，降低为实际CO≥30%开始回收转炉煤气，回收终点CO≥27%。时间按照连续3天组织。第三步：继续降低1#~3#、6#、7#转炉煤气CO回收条件，将第一步和第二步中CO≥30%回收转炉煤气条件，降低为CO≥25%开始回收转炉煤气，回收终点CO≥15%。时间按照连续3天组织。
2.5减少空气吸入量
转炉煤气在回收操作上，以激光分析仪检测转炉煤气中O2≤2%（保证煤气柜内氧气浓度≤1%）为联锁条件之一，控制转炉煤气的自动回收与放散。在减少空气吸入量控制上，重点是在吹炼前期使转炉烟气氧含量快速达到2%以下，最短时间内具备回收条件。
（1）调整活动烟罩降罩时间和行程
转炉炉口上方的活动烟罩是减少转炉炉口吸入空气的重要设备，吹炼时通过烟罩的自动升降能够减少烟气外溢，实现炉口烟气的有效捕集。如果烟罩与炉口之间间隙太大或降罩时间滞后，就会造成炉口吸入空气多，使得转炉煤气中氧含量长时间达不到2%以下,同时空气吸入量多也会造成CO氧化成CO2，从而降低回收煤气的热值。通过现场调试，在确保氧含量合格的前提下，可将活动烟罩自动降罩的时间由原来的吹炼开始后120s提前到90s，活动烟罩距离炉口的最大间隙由原来的250mm调整到100mm。
（2）提高氧气工作压力
在铁水不足的情况下，为实现低铁耗操作，转炉废钢装入占总装入量的23%～28%。因废钢装入多，吹炼前期打火困难，碳氧反应滞后。当氧枪工作压力0.8～0.85MPa时，正常情况下在吹炼140s后氧含量才降到2%以下；有些炉次在吹炼开始后100s具备煤气回收条件后，160s后氧含量又出现反弹现象，被迫停止回收，由此缩短了煤气回收时间。
针对氧枪吹炼氧压影响煤气回收问题，多次试验确定提高开始吹炼时的氧气工作压力，并且细化调整了供氧周期内每分钟的氧气工作压力。
结语
炼钢转炉煤气回收是当前国内钢铁企业节能工作的重点。转炉煤气的热值较高，是钢铁企业煤气资源的重要组成部分，是实现转炉负能炼钢的重要环节。转炉煤气的有效回收利用既可以节能增效，又有环境效益。
参考文献
［1］佟玉鹏，张雄，张化光．交流三相电熔镁炉的最佳运行分析［J］．控制工程，2007，14(2):205-208，211．
［2］全跃．镁质材料生产与应用［M］．北京:冶金工业出版社，2008．
［3］秦勤，岳强，顾根华，等．双电极直流电熔镁埋弧电弧炉［J］．东北大学学报(自然科学版)，2013，24(7):685-688．