煤气回收技术在太钢转炉中的应用

成少强

摘 要：转炉煤气是炼钢过程中产生的高浓度一氧化碳。较好地回收和利用高浓度一氧化碳，是衡量转炉负能炼钢的基本依据之一。因此，煤气回收工作非常关键，其直接影响着企业的节能降耗指标。

关键词：煤气回收技术；BOF转炉；吹氧冶炼工艺；汽化冷却

中图分类号：X757 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.008

文章编号：2095-6835（2015）15-0008-03

炼钢厂采用氧气将生铁转化为钢，所谓“吹氧冶炼工艺”，是指在BOF转炉中，碳还原所需的氧气通过上部的氧枪吹入铁水中，氧气与碳反应生产的气体中含有大量的CO。每炉钢冶炼约以17 min为间歇，因工艺不同，产生的CO气体的流速和热值也不同。在高热值的转炉煤气充分回收前，必须调整至合适的温度。图1为干法除尘转炉煤气回收工艺流程。

图1 干法除尘转炉煤气回收工艺流程

1 煤气切换站的工作原理

煤气切换站属于干式阀站，由2个紧密密封盅形阀组成，这2个阀具有线性控制特性。切换站的作用在于在废气（放散）烟道与（回收）烟道之间进行快速转换，从而使气体回收达到最大值。在脱碳阶段，高热值煤气流向气柜，在初期和末期形成的低热值煤气流向（放散）烟道燃烧；在吹扫阶段（Blow-off phase），废气通过烟道放散塔排出燃烧，盅形阀的调节由液压设备完成，液压设备具有控制系统，可保证从烟道燃烧操作到回收操作、从回收操作到燃烧操作之间的转换无压力波动；在吹炼前期和后期，激光分析仪检测到CO的浓度较低时（<20%），由盅形阀站转换至放散塔燃烧达标排放，排放浓度<10 mg/m3（标况），放散塔高60 m，激光分析仪检测到CO浓度符合回收标准（>20%）时，在回收中由盅形阀站转换，经煤气冷却器喷水第二次冷却后进入煤气柜回收煤气，气柜通过管道为被下一级用户使用，达到了能源循环利用的目的。煤气切换站的工作流程如图2、图3、图4、图5、图6和图7所示。

2 煤气转换站系统

煤气转换站系统是专为CO煤气回收的转换站，用于燃烧操作和煤气回收操作之间的转换。转换站主要包括2个独立的液压盅形阀，即放散盅形阀和回收盅形阀，这种配置确保了煤气气路转换为无压力波动。

在具备回收条件时，系统根据转炉煤气的CO浓度进行烟道与煤气回收之间的转换。当CO浓度大于20%的体积比时，烟道盅形阀节流ID风机下游产生压力，直至风机压力高于气柜压力3 mbar，即300 Pa。一旦差压达到给定植，即时间超过3 s，且CO的浓度>30%，气柜盅形阀会以恒定的速度打开；在气柜盅形阀100%打开后，烟道盅形阀的位置控制（差压控制）会持续作用一段时间，用于增加煤气柱；如果烟道盅形阀液压未通过控制器关闭。则其会自动关闭。

当转炉煤气中CO的浓度<20%时，系统会切换为燃烧操作。此时，烟道盅形阀重新载定为位置控制，并与气柜盅形阀保持恒定的差压，采用1 mbar，即100 Pa的设计值。同时，气柜盅形阀液压驱动恒速关闭，一旦完全关闭，烟道盅形阀液压将打开，除非其已全开。

3 煤气回收前的检查和准备工作

3.1 炉前工

炉前工的主要准备工作有：确认裙罩升降灵活、平稳；确认氧枪无漏水现象；确认裙罩、副枪口、氧枪口、溜槽的氮封正常；确认相关联锁及各仪表显示正常。

转炉相关联锁主要有以下4种：①裙罩与倾动的联锁。降罩时转炉在垂直位置；转炉不在垂直位置时无法降罩。②事故提枪与盅形阀联锁。转炉出现提枪时，放散盅形阀打开、回收盅形阀关闭。③枪位与氮封阀的联锁。枪位在H2点以上时氮封阀关闭。④氮封流量与氧枪的联锁。裙罩、副枪口、氧枪口、溜槽氮封流量分别低于1 000 m3/h、400 m3/h、500 m3/h、400 m3/h时自动提枪。

3.2 锅炉工

锅炉工的主要准备工作有：确认汽化冷却系统正常；确认所有设备的连接部位、人孔、检查孔密封严密，无泄漏点；确认蒸发冷却器的供水、蒸汽和输卸灰系统运行正常；确认炉口微差压取压管仪表显示正常；确认相关联锁及各开关仪表显示正常。

锅炉的相关联锁主要有以下5种：①事故提枪与盅形阀联锁。锅炉出现提枪时，放散盅形阀打开、回收盅形阀关闭。②蒸发冷却器蒸汽流量低于4 t/h时发出蒸汽流量低报警和停止吹炼信号；蒸汽压力<0.4 MPa时，发出蒸汽压力低报警和停止吹炼信号。③蒸发冷却器的供水支管压力<0.3 MPa时，发出压力低报警信号，延时15 s发出停止吹炼信号。④蒸发冷却器出口温度高选值高于350 ℃时发出高温报警和停止吹炼信号。当进口或出口的2支热电偶均断偶时发出停止吹炼信号。⑤蒸发冷却器紧急卸灰闸阀未关闭时发出停止吹炼信号。

3.3 除尘工

除尘工的主要准备工作有：确认风机系统（风机、电机、冷却风机）正常；确认静电除尘器和输卸灰系统正常；确认静电除尘器、风机、盅形阀、煤气冷却器和煤气管道上的人孔封闭严密，各连接部位无泄漏点，煤冷水泵房通风换气正常；确认盅形阀切换灵活、严密，阀位处于放散状态；确认煤气管道上的所有脱水器水封无溢流现象；确认相关联锁和各开关仪表显示正常；确认气体成分连续分析仪系统正常；确认煤气冷却器进、出口眼镜阀动作灵活，且处于打开状态。

除尘的相关联锁主要有以下10种：①气体成分连续分析仪与盅形阀联锁。分析仪显示CO<20%或O2>1%等回收条件不符时，盅形阀自动切换到放散。分析仪故障时停止煤气回收。②事故提枪与盅形阀联锁。除尘出现提枪时，盅形阀自动切换到放散。③煤气柜拒绝回收时与盅形阀联锁，盅形阀自动切换到放散。④风机故障时发出停止吹氧信号。⑤静电除尘器中超过2个高压电场时断电，并发出停止吹氧信号。⑥静电除尘器的泄爆阀未关闭时，发出停止吹氧信号。⑦静电除尘器紧急卸灰闸阀未关闭时，发出停止吹炼信号。⑧放散塔引射氮气气源<0.5 MPa时，发出停止吹氧信号。⑨煤气冷却器液位高于4 m或低于1 m时，发出液位高或液位低报警信号，并停止煤气回收。⑩煤气冷却器出口温度高于75 ℃时，盅形阀自动切换到放散。