CN107604123B - 一种有效提高转炉煤气回收质量和数量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有效提高转炉煤气回质量和数量的方法，该方法是在转炉除尘风机进风一侧烟道某一适宜部位向烟道内引入转炉煤气，从而避免了转炉冶炼前期和后期因风机抽力大炉气发生量小而在炉内形成负压吸入大量空气，可在转炉吹炼过程中全程回收转炉煤气，大幅提高转炉煤气回收量和转炉煤气质量，提高了转炉煤气的热值和利用价值；冶炼全过程中风机转速和风量可以保持相对恒定，从而稳定了炉内炉气压力及炉口压差，同时避免了空抽给风机带来的危害；增加了煤气柜的有效储存减少了煤气放散损失；杜绝了干法净化工艺发生爆炸的因素；本发明技术方案工艺简单、易实施、投资小、成本低。

Description

一种有效提高转炉煤气回收质量和数量的方法

技术领域

本发明技术涉及转炉炼钢领域，具体涉及转炉煤气回收技术领域。

背景技术

转炉煤气是转炉炼钢的副产品，其回收效果的好坏直接关系到企业的经济效益和社会环保效益。在转炉冶炼过程中经冷却净化的烟气当CO含量大于某一值和O2含量小于某一值 (各企业标准不一)，即可回收成转炉煤气。未然法回收煤气是在烟罩炉口处控制微正压差，该微正压差是最大烟气量下取的数值，以保证烟气发生量最大时炉气不外泄，因而当炉气发生量小时风机抽力大在炉内形成负压。为了保证炉口微正压差，吹炼过程中，OG法通过炉口压差变化调整二文管可调喉口板开启度使风机抽风量与炉气发生量一致，以稳定炉口压差；干法煤气净化回收系统是测定炉口压差变化调整风机转速。但烟罩内取压口易被渣堵塞、炉气发生量变化、风机抽力变化、吹炼脉冲变化和炉内喷溅等都易造成取压不准而导致炉口压差难以控制。此外，压差电信号传输时间滞后也影响煤气回收时间。炼钢技术工作者一直在研究探索多种措施加大转炉煤气回收力度，见“宝钢转炉煤气回收极限的研究”<金属学会，能源与热工年会2002>；“提高250吨转炉煤气回收量的措施”《河北冶金》2011年11 期。这些加大回收转炉煤气的措施基本都不过是及时降罩、控制烟罩与炉口正压差、降低回收CO含量的标准以及其它诸如冶炼操作、设备维护、回收方式等作相应改进，这些措施确实加大了煤气回收量，但仍有CO或O2含量不合格的烟气大量放散，造成能源浪费和环境污染。此外，加大回收后的转炉煤气中N2含量增加，发热值降低。按转炉煤气中N2含量测算，已回收的转炉煤气中就混入约5-20％的空气。大量空气的混入，一方面降低了煤气的热值，另一方面因煤气柜容量不足时而放散造成浪费，干法净化回收工艺易发生爆炸。转炉烟气中CO和O2含量在冶炼过程中比较典型的变化曲线见图1。由图1可见，吹炼初期和后期烟气中O2含量高，CO含量低，这是由于冶炼初期温度低的铁水中硅锰元素先于碳元素氧化，碳少量氧化。因此，冶炼前期产生的CO和CO2气体少因而炉气量小，虽然炉口想按微正压差控制，相对于测取微压差诸多的不确定因素和巨大的风机抽力，吹炼前期炉内常常形成负压，大量空气吸入，造成烟气中CO燃烧同时氧含量过高，同理冶炼后期钢水中碳很低，吹炼产生的炉气量也小，造成炉膛内巨大负压不但吸入空气甚至有时可将氧气射流回抽带人炉气。此外，冶炼前、后期除尘风机因风量不足空抽易发生喘振对风机造成潜在危害，“烟气分析在转炉冶炼过程中的应用”《武汉科技大学学报》(自然科学版)2004年4 期以及“转炉煤气回收风机故障原因分析及解决方法”《南钢科技与管理》2012年第1期。大量空气的吸入，一方面使炉气中CO燃烧使其含量下降，另一方面增加了炉气中O2含量，这两方面都影响了转炉煤气的回收。

发明内容

针对目前转炉煤气回收工艺存在的不足，本发明的目的旨在开发一种即可大幅提高转炉煤气回收量又可大幅改善转炉煤气质量，提高其发热值和利用价值，可吹炼全程实施煤气回收，减少风机空抽带给风机的潜在伤害，增加煤气柜的有效储存的方法。

本发明的技术原理是，设置转炉吹炼过程中除尘风机的转速或抽力基本恒定。转炉吹炼前、后期炉气发生量也即CO+CO2气体发生量与冶炼中期即脱碳期炉气发生量相差悬殊，炉口微压差控制一般也是按最大烟气发生量时设定加之其它诸多原因，这就导致冶炼前、后期炉气发生量小时炉内形成负压或超负压，使炉内吸入大量空气。为此，本发明是在转炉除尘风机进风口一侧烟道的某一适宜位置留有转炉煤气进气口，在转炉吹炼过程中当炉气发生量不足时向烟道内引入转炉煤气使除尘风机在一相对稳定适宜的风量下运行。转炉煤气的引入在二文管喉口不关小的情况下降低了风机对转炉吹炼前、后期炉内炉气的抽力，稳定了炉口内侧的压力及炉口微正压差，无需频繁调整文氏管喉口开启度或频繁调整风机转速，从而避免了在炉内形成负压吸入空气以及管道其余处可能的漏点因负压吸入空气。

本发明一种有效提高转炉煤气回收数量和质量的方法的技术方案其特征是在转炉除尘烟罩至除尘风机进风口的烟道某一适宜部位接入转炉煤气进气管道，在转炉吹炼过程中将转炉煤气通过该进气管道引入转炉烟道系统。转炉煤气管具体接入的部位和净化工艺等因素有关。转炉吹炼过程中输入的转炉煤气流量等于吹炼过程中所选定的风机适宜风量减去当期炉气的发生量即当期CO和CO2气体发生量之和或者是当期进入的空气量。所述风机的适宜风量值可以是风机额定流量值也可以小于额定流量值，由转炉冶炼条件决定。当期炉气发生量即当期CO和CO2气体发生量与吹炼过程脱碳速率成正比，当期进入空气量可由烟气中N2或 Ar含量测定。正常情况下，转炉吹炼开始前先降下烟罩，开吹的同时开闸输入转炉煤气，停吹即关闭。吹炼前期输入的煤气流量由大逐渐变小，至脱碳期开始关至更小或关闭，脱碳期即中期吹炼结束时再开大或开闸放气，煤气流量由小逐渐变大，输入的转炉煤气流量大至接近风机吹炼过程中选择的适宜风量小至关闭。氧枪停吹的同时关闭煤气闸阀。补充的煤气流量应以弥补当期炉气发生量的不足，以保证整个转炉吹炼期间风机在没有空气吸入的前提下在一个相对稳定适宜的风量下运转以稳定炉口内压力及炉口微正压差。特殊情况下，冶炼中期若出现炉气发生量变化时该系统也可根据烟气流量变化输或停送气，以保证风机流量相对稳定。鉴于转炉吹炼过程中炉气发生炉即CO和CO2发生量与吹炼过程脱碳速率成正比，因而吹炼过程中转炉煤气输入与否及输入流量的大小以弥补炉气发生量的不足可以由转炉煤气流量控制器按事先输入的脱碳速率特征曲线控制气动调节阀开启度来实现，辅以转炉煤气流量控制器事先输入炉口微止压差值或转炉煤气输入口处的压力设定值和所选择的风机适宜风量值与实测炉口压差值或实测转炉煤气输入口处的压力值和实测烟气流量值进入流量控制器比较后的差值对输入的煤气流量进行微调，同一转炉在相似冶炼条件下，其脱碳速率特征曲线相似(图2)，这为转炉吹炼过程中输入转炉煤气流量大小提供了简便实用的方法；也可以由转炉煤气流量控制器按吹炼过程中实时脱碳速率曲线控制气动调节阀开启度对转炉煤气输入量进行调节，辅以转炉煤气流量控制器事先输入炉口微正压差值或转炉煤气输入口处的压力设定值和所选择的风机适宜风量值与实测炉口压差值或转炉煤气输入口处压力测定值和实测烟气流量值进入流量控制器比较后的差值对输入的煤气流量进行微调。为了保证吹炼过程中氧枪开吹停吹、煤气回收、转炉煤气输入同步，煤气回收、氧枪开吹停吹与转炉煤气输送管道上的气动调节阀实现连锁。

取得的有益效果

本发明技术方案工艺简单、易实施、投资小、成本低。可在转炉吹炼过程中全程回收转炉煤气，大幅提高转炉煤气回收量和转炉煤气质量，提高了转炉煤气的热值和利用价值；冶炼全过程中风机转速和风量可以保持相对恒定，从而稳定了炉内炉气压力及炉口压差，同时避免了空抽给风机带来的危害；增加了煤气柜的有效储存减少了煤气放散损失，杜绝了干法净化工艺发生爆炸的因素。此外，若在本方案基础上靠近炉口处输入转炉煤气并随转炉煤气加入一些含碳粉材料，所回收的煤气CO品位将会进一步提高。

具体实施方式

下面以某厂120吨转炉煤气回收实施例详述本发明技术方案。

实施例：转炉120吨。冶炼条件：平均金属装入量131吨，铁水比90％，废钢比10％，铁水平均含碳量4.0％，钢水含碳0.03％，平均供氧强度2.91-3.15m3/t.min，平均吹炼时间15分钟，吹炼过程中选择的风机适宜风量52000m3/h。采用OG法转炉煤气净化系统。转炉煤气接入口位置选定在气化冷却烟罩上端的出气弯管部位，接入的转炉煤气管道上安装有气动调节阀，气动调节阀前安装有安全闸阀。进气侧管道连接至中间煤气包，中间煤气包与煤气柜相连，见图3。转炉煤气在此弯管部位引入不降低气化冷却烟道烟气温度，有利于热量回收，而转炉煤气的输入一文氏管内的烟气温度下降有利于烟气除尘。图3中1-转炉， 2-炉口差压测取处，3-汽化冷却烟道，4-转炉煤气接口及取压处，5-气动调节阀，6- 煤气闸阀，7-一文氏管，8-(可调喉口)二文氏管，9-中间煤气包，10-流量计，11- 风机，12-烟囱，13-煤气柜。转炉吹炼开始前先降下烟罩，下枪开吹，与此同时，转炉自动煤气开闸放气。转炉煤气输入流量变化由转炉煤气流量控制器中按事先已输入的脱碳速率特征曲线(图4)控制气动调节阀来实现，辅以转炉煤气流量控制器中事先输入有炉口微正压差值0-5Pa和设定的风量值(52000m3/h)与实测炉口压差值和实测烟气流量值进入流量控制器比较后的差值对输入的煤气流量进行微调，输气量先最大接近52000m3/h，然后逐渐变小，约4分钟后至脱碳期关至最小或关闭，继续吹炼约7分钟后脱碳期结束再自动开大或开闸放气，输气量先小后大，约4分钟后输入的转炉煤气流量大至接近风机的额定风量，紧接着氧枪停吹同时自动关闭转炉煤气气动阀。整个冶炼过程中煤气的降罩回收、氧枪开吹、停吹与转炉煤气输送管道上的气动调节阀连锁。转炉吹炼过程中转炉煤气输入控制流程见图 5。原煤气回收工艺方案与本发明技术方案煤气回收效果对比效果见图6和图7。

附图说明

图1转炉吹炼过程在烟气中CO和O2含量变化

图2转炉冶炼过程脱碳速率特征曲线

图3本发明技术方案实施例工艺流程图

图4本实施例中转炉脱碳速率特征曲线图

图5本发明技术方案实施例转炉煤气输入控制流程示意图

图6原工艺与本发明技术方案吨钢CO回收量比较

图7原工艺与本发明技术方案的煤气回收品质比较

上述实施例仅例示说明本发明的技术原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟知本技术领域的人员基于本发明技术原理做出的任何修饰或改进都应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (3)

1.一种有效提高转炉煤气回收数量和质量的方法，其特征在于在转炉除尘烟罩至除尘风机进风口的烟道某一适宜部位接入转炉煤气进气管，在转炉吹炼过程中将转炉煤气通过该进气管引入转炉烟道系统。转炉吹炼过程中转炉煤气的输入流量等于吹炼时所选择的风机适宜风量减去当期炉气发生量即当期CO和CO2气体发生量之和。

2.如权利1所述一种提高转炉煤气回收数量和质量的方法，其特征在于在转炉吹炼过程中所选择的风机适宜风量小于等于风机的额定风量，由转炉冶炼条件决定。

3.如权利1所述一种提高转炉煤气回收数量和质量的方法，其特征在于在转炉吹炼过程中转炉煤气的输入流量大小变化可以由转炉煤气流量控制器按事先输入的脱碳速率特征曲线来控制气动调节阀开启度来实现，辅以炉口微正压差或转炉煤气输入口处压力值设定值与实测值的差值进行微调；也可以由转炉煤气流量控制器按吹炼过程中实时脱碳曲线来控制气动调节阀开启度来实现，辅以炉口微正压差或转炉煤气输入口处压力设定值与实测值的差值进行微调。

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