转炉干法除尘系统煤气回收的分析与研究

陈凯 高海波 汤雷

摘  要：该文通过描述转炉炼钢干法除尘的系统工艺原理，强调了回收转炉煤气及煤气再利用的高效价值和重要性，并重点分析与研究影响转炉炼钢煤气回收的因素和改进措施。转炉煤气作为含有较高热值的二次能源，能否安全和高效地回收与利用，对于我国钢铁企业负能炼钢、节能降耗、绿色减排、长远发展以及保护环境和减少污染具有重要的意义。

关键词：转炉炼钢;干法除尘;煤气回收

中图分类号：TF513              文献标志码：A

0 概述

转炉炼钢在吹炼过程中会产生大量的烟气和粉尘，为了防止污染环境、影响人员健康，且回收利用吹炼期烟气中高含量的一氧化碳煤气，可采用转炉煤气干法净化及回收系统工艺。

转炉炼钢干法除尘系统主要是处理烟气降温和净化冶炼过程中所产生的含尘气体，同时回收含有一氧化碳的气体再利用为主要目的的工艺过程。干法系统中转炉高温烟气（1 400 ℃～1 600℃）经汽化冷却烟道冷却，烟气温度降为800 ℃～1 000 ℃，然后经过蒸发冷却器设备，双介质喷枪喷出高压雾化水汽使烟气直接冷却到250 ℃～350 ℃，喷水量可以根据转炉烟气的含热量进行精准控制，降温的同时对烟气进行了调质处理，改变粉尘的比电阻特性，使静电除尘器能更加高效地捕集粉尘。

转炉烟气在冷却和调质处理后进入静电除尘器进行系统净化除尘，在圆形电除尘器内烟气呈柱塞状形式流动，以减少爆炸成因。除尘器后设置变频调速风机，为系统烟气流动提供动力来源，可实现流量跟踪调节，以保证煤气回收的数量与质量。净化后的烟气符合煤气回收条件时，通过液压杯阀切换回收输送至气柜储存，然后由煤气加压站加压送往各用户再利用;如果烟气不符合回收条件，直接由液动杯阀切换至烟囱点火放散，减少危害和降低污染。

1 煤气回收的重要性

近年来，转炉炼钢干法除尘系统工艺已在国内外转炉煤气回收技术中被广泛采用，与转炉湿法除尘相比有着明显的节电、节水、维护量低和外排粉尘含量低等多方面优势，国家也将节能减排作为战略目标，节能与环保成了当前发展的主旋律和主方向。炼钢过程中产生的转炉煤气，作为气体燃料属于二次能源，对其进行有效的回收与利用，这对于我国钢铁企业的节能降耗和绿色减排工作具有相当重要的意义。

氧气顶吹转炉炼钢目前是我国主要的炼钢工艺，约占国内钢产量的80%左右。转炉炼钢铁水中的碳和吹入的氧在高温下发生剧烈反应，生成一氧化碳和少量的二氧化碳，及微量氧、氢、氮的混合气体。转炉煤气的发生量在一个冶炼周期中并不均衡，但同时也需注意，转炉煤气中含有大量的一氧化碳气体，具有中毒、着火和爆炸三大危险，在煤气的回收储存、输送使用过程中必须严防泄漏。

2 影响煤气回收的因素

从炼钢生产和实践过程中总结，转炉干法系统煤气回收的影响因素主要包括。

（1）系统设备状况。

（2）转炉原料条件。

（3）供氧的强度。

（4）炉口空气吸入量。

（5）煤气回收条件。

（6）其他因素。

上述因素中，转炉原料条件、供氧的强度和炉口空气吸入量对于转炉煤气的回收数量和质量影响尤为明显。而炼钢净化除尘系统各设备主要是烟气降温、烟气除尘、煤气回收等工艺生产的基础设施，对转炉煤气的品质和产量影响甚微。

3 提高煤气回收的措施

转炉煤气作为炼钢过程中所产生的含有较高热值气体燃料的附属品，国内外钢铁企业也在不断地研究和改进煤气有利回收的措施。通过煤气回收节约能源，且对烟尘实施综合利用，变废为宝;不仅减少了煤气直接排放造成的环境污染，而且可以带来一定的经济效益，实现了节能环保的目标。在炼钢工艺系统运行稳定后，可根据影响转炉煤气回收的因素，制定相关的生产措施。

（1）转炉原料条件。转炉冶炼通过加入的铁水显热以及铁水内碳、锰、硫、磷等元素的氧化反应热完成炼钢过程，钢水碳含量和原料条件对煤氣的回收影响比较大，特别是铁水比变化影响最大。另外，转炉废钢装入量和铁水装入量的比例以及废钢自身的质量、废钢的轻薄和废钢的潮湿度，都会对转炉内的碳氧反应产生影响。

（2）优化供氧制度。冶炼有不同的“吹氧模式”，过程中如果供氧量强度偏大或者供氧量在短时间内急剧增加，炉内反应温度未达到理想的工况条件，则造成碳氧反应不平衡，燃烧不充分，无法保证高效冶炼。炉前的冶炼操作也要规范控制氧枪枪位，兼顾转炉造渣、脱碳与煤气回收之间的关系，减少二次倒炉和废气量的产生，提高一次终点命中率，可有效改善转炉煤气的回收质量。

（3）炉口空气吸入量。由于铁水成分不稳定，喷溅时炉口极易黏渣，加之通过观察炉口火焰进行炼钢操作的习惯，导致汽化活动烟罩位置时常降不到位，造成高温炉气中的部分一氧化碳气体在炉口与空气燃烧。所以，转炉冶炼过程中，应该严格降罩操作，保证活动烟罩与转炉炉口的“零”距离接触，防止过多的空气吸入形成二次燃烧，影响吹炼中期煤气回收的质量。炉口是转炉烟气与外界接触的唯一通道，炉口微差压要合理调控，保持炉口处于微正压的状态，提高转炉煤气的品质。

（4）有条件地改进煤气回收方式与操作，延长煤气回收时间。干法净化系统中，煤气切换阀从程序指令到动作完成需要一定的过程时间，煤气回收存在滞后效应，部分符合回收条件的煤气被放散消耗。钢企在条件成熟的情况下，可研究采取回收开始时间提前与结束时间延迟相结合的方法，提高吨钢煤气的回收量。

（5）定期对转炉净化系统各设备设施进行维护、保养，检查煤气管道、检修人孔的密封性能;对煤气流量检测仪表、一氧化碳和氧气检测分析系统进行检漏和校准。计量检测数据是否正确，将直接影响煤气回收工作的顺利进行。生产运行过程中，经常会因为检测管道的泄漏或积灰堵塞、分析仪设备探头的污染等情况，造成反馈数据的可靠性下降，进而影响煤气回收的时间，影响煤气回收的数量和质量。钢铁企业需加强对设备的日常管理，定期检查和维护，确保各检测数据的准确性。

（6）其他因素。主要指转炉冶炼过程中加入的催化剂、造渣剂、冷却剂等，加料量的精准控制对生产工况的影响;系统设备的工艺布置、漏风率和风机转速的控制也会影响转炉炼钢过程烟气一氧化碳、氧气的百分比含量。

4 结语

转炉煤气回收是通过自动化程序采集分析一氧化碳、氧气含量，实现自动控制的，绝不允许人工手动强行干预回收，造成不合格煤气入柜。同时，转炉煤气的回收不能片面的追求数量，更重要的是提高一氧化碳的含量和品质，提高标准热值煤气体积的回收。

转炉煤气作为含有较高热值的二次能源，实现安全和高效的回收与利用，对于我国钢铁企业负能炼钢、节能降耗、绿色减排、长远发展以及保护环境和减少污染具有重要的意义。

参考文献

[1]成立良，王忠智，沙博辉.炼钢转炉烟气的回收利用技术[M].北京：中国环境科学出版社，1990.

[2]崔明远，翟玉杰.转炉煤气净化回收技术发展现状[J].工业安全与环保，2006，32（5）：41-42.

[3]王志贵，方鸣，李建国，等.提高转炉煤气回收量的措施[J].河北冶金，2012（2）：28.

[4]王爱华，蔡九菊，郦秀萍，等.转炉煤气回收分析及其提高措施[J].钢铁，2016（5）：30.

[5]贾敬伟，刘振伟.转炉煤气回收的分析和改进[J].山东冶金，2017（12）：20.