CN115044729A - 一种高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法，属于钢铁生产领域，包括铁水装入转炉，转炉吹氧脱碳，煤气达标后回收，其特征在于：在所述的转炉吹氧脱碳和CO回收环节中，进行氧枪高度和吹氧流量的动态控制。与现有技术相比较，本发明可以提高转炉煤气利用与回收。
Description
技术领域
本发明涉及一种转炉煤气回收技术，特别是一种适用于高废钢比条件下的转炉低热值煤气高效回收方法。
背景技术
转炉煤气回收过程主要是收集转炉炉口产生的烟气，经过汽化烟道、汽化除尘系统冷却除尘后，通过风机向能源中心的煤气柜输送合格的转炉煤气。而转炉冶炼整个冶炼过程中，转炉烟气的成分和量，直接受转炉碳氧反应规律影响：吹氧前期产生的烟气量较小，烟气的主要成分是N2，吹氧中期烟气量最大，烟气的主要成分是CO，吹氧后期烟气量较小，烟气的主要成分是N2和O2。煤气回收的标准是CO＞15％、O2＜1％。现有技术中达标的测定是转炉冶炼过程中产生的烟气经过除尘系统处理后输送到能源中心煤气柜，回收过程中需要经过风机机后设置煤气检测仪器检测CO含量，当CO浓度满足回收条件，控制系统会传输信号打开三通阀、水封逆止阀将满足要求的转炉煤气输送入煤气柜，当CO浓度不满足回收条件，控制系统会传输信号关闭三通阀、关闭水封逆止阀，将不满足要求的转炉煤气送入放空烟筒进行高空燃烧排放(放散)。
以上回收方法用于废钢比含量较低的转炉冶炼(废钢量在20kg/t左右)，当高废钢比条件下的转炉煤气热值较低，低热值煤气回收时，氧达标在CO之后，因此氧含量＜1％时，煤气回收即可达标。而转炉高废钢消耗冶炼模式，在低热量条件下吹氧脱碳，因碳氧反应速率降低，O2＜1％达标慢，且过程存在断收，煤气回收效率低。
因此如何通过调整转炉冶炼工艺实现高效回收转炉低热值煤气，从而提高每一炉煤气回收的总量，提高转炉煤气利用与回收，是本领域待解决的严峻问题。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法，包括铁水装入转炉，转炉吹氧脱碳，煤气达标后回收，其特征在于：在所述的转炉吹氧脱碳和CO回收环节中，进行如下控制，具体步骤如下：
(1)转炉吹炼0-45S，软吹吹氧流量18000-20000m3/h，氧枪距熔池液面高度1300-1500mm；
(2)转炉吹炼45s-100s，活动烟罩开始下降，氧枪吹氧流量32000-34000m3/h，氧枪距熔池液面高度降至1050-1150mm，低枪位、大流量促进废钢熔化，熔池升温期间不加入辅料；
(3)转炉吹炼100-700s，氧枪吹氧流量28000-30000m3/h，氧枪距熔池液面高度提升至1200-1300mm；吹炼140-160S时每吨加入13-17kg石灰、10-14kg轻烧白云石以及2-4kg轻烧镁球；吹炼至290-310s时，加入剩余7-12kg石灰；
(4)转炉吹炼700S至吹炼720S进行副枪TSC测量，氧枪吹氧流量19000-21000m3/h，氧枪距熔池液面高度降至1150-1250mm；
(5)转炉吹炼720S至吹炼终点提枪，氧枪吹氧流量30000-32000m3/h，氧枪距熔池液面高度降至1050-1150mm；
(6)煤气回收时间从冶炼150-170S开始，至吹炼结束延迟回收。
进一步的，上述转炉吹炼0-45S的软吹期间不加入辅料。
进一步的，上述转炉吹炼0-45S的软吹期间活动烟罩在上限位。
进一步的，上述转炉吹炼45s-100s，熔池升温期间不加入辅料。
进一步的，上述的氧枪的氧枪喷头喷孔与中心线夹角12.5°冲击深度0.8m。
进一步的，上述的高废钢比为废钢加入量为200-280kg/t。
进一步的，上述的煤气达标为氧含量＜1％。
进一步的，上述的延迟回收的延迟时间为煤气管道中氧含量达标烟气的运行时间45～70％，优化范围为55-65％。
与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：
1、转炉吹炼前期CO、O2含量达标时间由3.5min缩短至2.8min以内；
2、转炉吹炼过程、吹炼后期不出现因CO、O2含量不达标断收；
3、提高煤气有效回收时间：煤气回收时间/转炉吹氧时间比例＞85％。
4、使用本发明工艺技术，同口径工况条件下，转炉低热值煤气回收量增加5-7m3/t,增加年效益数百万元。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。
出于以下详细描述的目的，应该理解的是，除非明确相反地指出，否则本发明可以采取各种替代变型和步骤次序。此外，除了在任何操作实例中或在另外指示的地方以外，所有表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的数字在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。至少，并且不企图限制对权利要求书的范围的相等物的原理的应用，每个数字参数应至少按照报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来理解。
尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实例中阐述的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地含有某些由其相应测试测量值中所发现的标准差必然造成的误差。
还应理解的是，本文陈述的任何数值范围旨在包含所有其中纳入的子范围。例如，“1到10”的范围旨在包含所有介于(及包含)所陈述的最小值1及所陈述的最大值10之间的子范围，也就是说，具有等于或大于1的最小值及等于或小于10的最大值。
在本申请中，除非另外特别说明，否则单数的使用包含复数并且复数涵盖单数。另外，在本申请中，除非另有明确说明，否则“或”的使用意指“和/或”，即使在某些情况下可以明确地使用“和/或”。进一步地，在本申请中，除非另外特别说明，否则“一个”或“一种”的使用意指“至少一个/种”。例如，“一种”第一材料、“一种”涂料组合物等是指这些项目中的任何项目中的一个或多个项目。
本发明煤气回收及利用工艺流程如下：铁水装入转炉→转炉吹氧脱碳→CO达标回收→回收入煤气柜→外供发电。
本发明的目的在于通过优化转炉供氧、加料工艺、设置煤气延时回收、优化煤气回收系统等措施，缩短转炉煤气回收不达标时间，解决低热值煤气回收量低的问题。
转炉吹氧脱碳和CO回收环节中，在现有工艺基础上进行如下控制，具体步骤如下：
(1)转炉吹炼0-45S，软吹吹氧流量18000-20000m3/h，氧枪距熔池液面高度1300-1500mm，软吹期间不加入辅料、活动烟罩在上限位；
(2)转炉吹炼45s-100s，活动烟罩开始下降，氧枪吹氧流量32000-34000m3/h，氧枪距熔池液面高度降至1050-1150mm，低枪位、大流量促进废钢熔化，熔池升温期间不加入辅料；
(3)转炉吹炼100-700s，氧枪吹氧流量28000-30000m3/h，氧枪距熔池液面高度提升至1200-1300mm；吹炼140-160S时每吨加入13-17kg石灰、10-14kg轻烧白云石以及2-4kg轻烧镁球；吹炼至290-310s时，加入剩余7-12kg石灰；
(4)转炉吹炼700S至吹炼720S进行副枪TSC测量，氧枪吹氧流量19000-21000m3/h，氧枪距熔池液面高度降至1150-1250mm；
(5)转炉吹炼720S至吹炼终点提枪，氧枪吹氧流量30000-32000m3/h，氧枪距熔池液面高度降至1050-1150mm；
(6)煤气回收时间从冶炼150-170S开始，至吹炼结束延迟回收50-70S结束。
通过动态调整氧枪高度，以及搭配流量，来控制转炉熔池升温速率及碳氧反应速率，促进煤气回收指标达标。
本发明工艺中，所使用氧枪的氧枪喷头，优化选择为使用一种小夹角(喷孔与中心线夹角12.5°)、0.8m大冲击深度(冲击深度0.8m)氧枪喷头，相对于现有技术中使用的夹角14°、冲击深度0.6m氧枪喷头，加快Si/Mn氧化及碳氧反应。
所述步骤(2)中，在转炉活动烟罩提升链条初始位置加入高精度编码器取代传统机械限位，转炉开吹45S后，能精确控制活动烟罩与炉口的距离，减少吸气发生；同时，在炉口段烟道安装烟气差压传感器，将炉口微差压设定为+10pa微正压，通过差压精确调节风机转速，减少炉口段空气吸入。
本发明工艺针对高废钢比条件下转炉，所述的高废钢比指的是废钢加入＞200kg/t，甚至高达260-280kg/t，现有技术中的废钢比含量较低，维持在20kg/t左右，因此熔池温度高。为了克服这个变化带来的缺陷，在所述步骤(3)中，转炉开吹点火140-160S后，投入石灰、轻烧白云石、轻烧镁球，以熟料替换现有技术中的生料(石灰、生白云石)，减少吹炼过程生白云石煅烧吸热，同时将加入时刻由开吹后60s改为吹炼150s，将碳氧化学反应提前，提高前期熔池温度，降低烟气氧含量，煤气氧含量＜1％达标时刻由200-220S降至150-170S。由于低热值煤气回收时，氧达标在CO之后，因此氧含量＜1％时，煤气回收即可达标。
回收过程断收在于测副枪时氧超标，因此，所述步骤(4)中，测副枪流量从16000-17000m3/h提至19000-21000m3/h。
所述步骤(6)中，改变现有煤气回收工艺后期止收模式，由原来转炉吹炼结束提枪止收，替换为吹炼结束提枪后继续延迟回收。延迟时间根据荒煤气管道长度和烟气流速来测算烟气运行时间；同时根据转炉开吹放散塔烟气排出时间验证测算，延迟时间为煤气管道中氧含量达标烟气的运行时间45～70％，来确保不会出现触发连锁的情况，优化范围为55-65％，本实施例中煤气从转炉炉口运行至风机出口用时108s，通过设置安全延迟回收时间60s限值为优化数值。
优化方案中，同时设置煤冷前氧分析仪氧含量＞1％拒收、煤气柜入口氧分析仪氧含量＞1％拒收。三重连锁设定来延长转炉煤气回收时间。控制一次除尘电场出口静压(-20，-23)mbar，煤气冷却器出口压力(25-35)mbar，确保煤气高效回收。
此外，建立电场出口静压、管道烟气通量模型；定期检查蒸发冷、烟道及荒煤气管道积灰，同时协同煤气柜柜容控制；所述控制和养护方式为现有技术，此处不再累述。
为了更好地比较本申请技术和现有技术，进行了对比试验。
实施例1-3采用本申请技术，对照组采用现有技术，转炉吹炼时间和氧枪高度设定见下表。
实施例1中，具体步骤如下：
(1)转炉吹炼0-45S，软吹吹氧流量18000-20000m3/h，氧枪距熔池液面高度1400mm，软吹期间不加入辅料、活动烟罩在上限位；
(2)转炉吹炼45s-100s，活动烟罩开始下降，氧枪吹氧流量32000-34000m3/h，氧枪距熔池液面高度降至1100mm，低枪位、大流量促进废钢熔化，熔池升温期间不加入辅料；
(3)转炉吹炼100-700s，氧枪吹氧流量28000-30000m3/h，氧枪距熔池液面高度升至1250mm；吹炼150S时每吨加入15kg石灰、12kg轻烧白云石以及3kg轻烧镁球；吹炼至300s时，加入剩余10kg/t石灰；
(4)转炉吹炼700S至吹炼720S进行副枪TSC测量，氧枪吹氧流量19000-21000m3/h，氧枪距熔池液面高度降至1200mm；
(5)转炉吹炼720S至吹炼终点提枪，氧枪吹氧流量30000-32000m3/h，氧枪距熔池液面高度降至1100mm；
(6)煤气回收时间从冶炼2.8min开始，至吹炼结束延迟回收60S结束。
各组氧枪高度和流量设定见下表：
对比结果见下表：
| 达标时间(min) | 断收情况 | 煤气有效回收时间(min) | |
| 实施例1 | 2.7 | 无 | 11.9 |
| 实施例2 | 2.8 | 无 | 12.0 |
| 实施例3 | 2.5 | 无 | 11.9 |
| 对照组 | 3.5 | 测副枪断收0.3min | 10.8 |
由所述结果可以看出，使用本发明的三个实施例可以将转炉吹炼前期CO、O2含量达标时间由3.5min缩短至2.8min以内；并且在转炉吹炼过程、吹炼后期不出现因CO、O2含量不达标断收；可以有效提高煤气有效回收时间：煤气回收时间/转炉吹氧时间比例＞85％。
而对照组因前期回收达标时间3.5min、且中期测副枪时断收、后期没有延迟回收，回收时间较实施组短1.1min。
需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法，包括铁水装入转炉，转炉吹氧脱碳，煤气达标后回收，其特征在于：在所述的转炉吹氧脱碳和CO回收环节中，进行如下控制，具体步骤如下：
(1)转炉吹炼0-45S，软吹吹氧流量18000-20000m3/h，氧枪距熔池液面高度1300-1500mm；
(2)转炉吹炼45s-100s，活动烟罩开始下降，氧枪吹氧流量32000-34000m3/h，氧枪距熔池液面高度降至1050-1150mm，低枪位、大流量促进废钢熔化，熔池升温期间不加入辅料；
(3)转炉吹炼100-700s，氧枪吹氧流量28000-30000m3/h，氧枪距熔池液面高度提升至1200-1300mm；吹炼140-160S时每吨加入13-17kg石灰、10-14kg轻烧白云石以及2-4kg轻烧镁球；吹炼至290-310s时，加入剩余7-12kg石灰；
(4)转炉吹炼700S至吹炼720S进行副枪TSC测量，氧枪吹氧流量19000-21000m3/h，氧枪距熔池液面高度降至1150-1250mm；
(5)转炉吹炼720S至吹炼终点提枪，氧枪吹氧流量30000-32000m3/h，氧枪距熔池液面高度降至1050-1150mm；
(6)煤气回收时间从冶炼150-170S开始，至吹炼结束延迟回收。
2.根据权利要求1所述的高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法，其特征在于：所述转炉吹炼0-45S的软吹期间不加入辅料。
3.根据权利要求1所述的高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法，其特征在于：所述转炉吹炼0-45S的软吹期间活动烟罩在上限位。
4.根据权利要求1所述的高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法，其特征在于：所述转炉吹炼45s-100s，熔池升温期间不加入辅料。
5.根据权利要求1所述的高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法，其特征在于：所述的氧枪的氧枪喷头喷孔与中心线夹角12.5°冲击深度0.8m。
6.根据权利要求1所述的高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法，其特征在于：所述的高废钢比为废钢加入量为200-280kg/t。
7.根据权利要求1所述的高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法，其特征在于：所述的煤气达标为氧含量＜1％。
8.根据权利要求1所述的高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法，其特征在于：所述的延迟回收的延迟时间为煤气管道中氧含量达标烟气的运行时间45～70％。
9.根据权利要求1所述的高废钢比条件下转炉低热值煤气高效回收方法，其特征在于：所述的延迟回收的延迟时间为煤气管道中氧含量达标烟气的运行时间55-65％。
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