CN117625877A - 提高炼钢转炉煤气回收率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高炼钢转炉煤气回收率的方法。该方法包括以下步骤：基于转炉冶炼的氧碳变化统计表，并结合转炉冶炼的工艺要求、吹炼过程的碳氧反应及氧枪吹氧熔池搅拌的动力学的变化中的至少一者，对炼钢单炉冶炼的回收初期、回收中期和回收末期分别控制。检测转炉煤气中的气体成分，回收符合条件的转炉煤气。上述的提高炼钢转炉煤气回收率的方法中，根据转炉炉内碳氧反应的变化时间段，分阶段性以及对碳氧实际值的变化情况进行量化性的进行煤气回收系统采样测算优化控制，提高煤气回收量值10％以上，实现安全达标多回收煤气同时减少排放对环境污染，提高二次能源再利用。
Description
技术领域
本发明涉及工业废气回收领域，尤其涉及提高炼钢转炉煤气回收率的方法。
背景技术
炼钢转炉在炼钢过程中，产生大量高温烟气，其中CO含量最高可达75％，而转炉煤气回收率是衡量一个冶金企业节能环保水平高低与否的重要水平，并且转炉煤气是钢铁企业内部重要二次能源，有效达标回收能够最大限度变废为宝，弃之则是通过放散塔点燃燃烧放散排空，对大气环境造成污染，增加工序中碳的排放量。
目前，对炼钢转炉除尘煤气的回收，一般通过煤气成分分析，转炉氧枪开氧信号及烟罩位置等条件进行单一的联锁回收，这种回收方式会将一部分因氧枪提枪后，烟管内大量的达标的煤气进行燃烧放散排空，造成煤气的浪费及环境的污染。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种提高炼钢转炉煤气回收率的方法，以解决现有的回收方法达标的煤气进行燃烧放散排空，造成煤气的浪费及环境的污染的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种提高炼钢转炉煤气回收率的方法，包括以下步骤：
基于转炉冶炼的氧碳变化统计表，并结合转炉冶炼的工艺要求、吹炼过程的碳氧反应及氧枪吹氧熔池搅拌的动力学的变化中的至少一者，对炼钢单炉冶炼的回收初期、回收中期和回收末期分别控制。
检测转炉煤气中的气体成分，回收符合条件的转炉煤气。
根据本申请的实施方式，所述转炉冶炼的氧碳变化统计表的获取方式包括：
采集并记录每个转炉的进转炉铁水中的C、Si、S含量。
记录对应转炉冶炼过程的吹炼时长、O2、C快速变化的时间点。
记录铁水中C、Si、S化学成分在冶炼过程对应煤气回收中O2、CO的变化数据。
根据铁水不同C、Si、S化学成分数据统计回收时间点、回收时间长度、回收煤气浓度进行记录分析，得到所述氧碳变化统计表。
根据本申请的实施方式，在炼钢单炉冶炼的回收中期进行控制还包括：
将风机转速提升在合理区间，优化风机转速可实行微调，确保风机高速状态下能将风机入口负压保持在合理区间。
根据本申请的实施方式，还包括：
所述转炉在冶炼过程中优化除尘环缝式文氏管控制分冶炼初期、中期、后期，高速回收期，高速不回收期的控制方式，调节环缝式文氏管的开度。
根据本申请的实施方式，测量煤气中O2、CO的含量的测量机构包括位于风机入口的激光氧分析仪、位于风机出口的抽气式分析仪和位于煤气柜入口的抽气式氧分析仪。
基于风机入口的激光氧分析仪，并结合位于风机出口的抽气式分析仪、位于煤气柜入口的抽气式氧分析仪进行控制分析。
根据本申请的实施方式，还包括：结合仪表响应时间，回收三通阀的动作时间、水封阀的动作时间，对吹炼前期回收限值与末期回收氧碳限值进行调整设置。
根据本申请的实施方式，所述对吹炼前期回收限值与末期回收氧碳限值进行调整设置的步骤包括：
根据冶炼氧枪瞬间提枪时位于风机出口的抽气式分析仪测试的CO和O2的浓度进行控制，其中，当CO大于60％时O2小于1％，延时25S。
当CO大于40％时O2小于1％，延时20S。
当CO大于25％时O2小于1％，延时15S。当CO小于18％时O2大于1％，立即放散。
根据本申请的实施方式，在吹炼末期，在同时满足风机出口的抽气式分析仪氧含量低于2％，一氧化碳含量高于12％、风机入口的激光分析仪的氧含量低于2％，且煤气柜入口的氧含量低于2％的条件下，回收煤气。
上述的提高炼钢转炉煤气回收率的方法中，根据转炉炉内碳氧反应的变化时间段，分阶段性以及对碳氧实际值的变化情况进行量化性的进行煤气回收系统采样测算优化控制，提高煤气回收量值10％以上，实现安全达标多回收煤气同时减少排放对环境污染，提高二次能源再利用，为实现负能炼钢重要环节，同时，本发明不需投资新设备，不需改变冶炼工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本申请一实施方式的煤气回收装置的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
101、转炉；102、EC冷却器；103、上升管；104、喷淋冷却塔；105、重力脱水器；106、环缝式文氏管；107、下降管；108、复合脱水器；109；离心风机；110、三通；111、煤气柜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供了一种提高炼钢转炉101煤气回收率的方法，应用于煤气回收装置，其结构参见图1。煤气回收装置包括依次连通的转炉101、EC冷却器102、上升管103、喷淋冷却塔104、重力脱水器105、环缝式文氏管106、下降管107、复合脱水器108、风机109、三通110、烟囱和煤气柜111。风机109排出的气体通过三通110的条件，放散进入烟囱或进入煤气柜111。
该提高炼钢转炉101煤气回收率的方法包括以下步骤：
S100:基于转炉101冶炼的氧碳变化统计表，并结合转炉101冶炼的工艺要求、吹炼过程的碳氧反应及氧枪吹氧熔池搅拌的动力学的变化中的至少一者，对炼钢单炉冶炼的回收初期、回收中期和回收末期分别控制。
S200:检测转炉101煤气中的气体成分，回收符合条件的转炉101煤气。
本申请的整体技术方案和构思是这样的：
1、通过现场3000炉的O2、C的变化数据分析，按照理论和统计规律对数据进行筛选，保证其完整数据，对数据进行合理的统计分析得出转炉101单炉正常冶炼下O2与CO的变化统计表，建立数学分析模型。
具体数据筛选步骤如下：
①、将每炉进转炉101铁水化学成分C、Si、S等进行登记记录，硅大于0.50％属于高硅；高的可达到0.80％；硅小于0.250％属于低硅，硅一般控制在0.25％～0.50％范围内；硫大于0.060％属于高硫；高的时候可达到0.20％，硫一般控制在0.030～0.050％范围内；碳大于4.0％属于含碳较高；高的可达到6.0％；一般在2.5％～4.0％之间。
②、并记录相同炉次冶炼过程的吹炼时间长短和O2、C快速变化的时间点记录分析；
③、根据铁水中C、Si、S化学成分在冶炼过程中煤气回收中O2、CO的变化数据的记录分析；
④、根据铁水不同C、Si、S化学成分数据统计回收时间点、回收时间长度、回收煤气浓度等进行记录分析。
在一些实施例中，所述转炉101冶炼的氧碳变化统计表的获取方式包括：
采集并记录每个转炉101的进转炉101铁水中的C、Si、S含量。
记录对应转炉101冶炼过程的吹炼时长、O2、C快速变化的时间点。
记录铁水中C、Si、S化学成分在冶炼过程对应煤气回收中O2、CO的变化数据。
根据铁水不同C、Si、S化学成分数据统计回收时间点、回收时间长度、回收煤气浓度进行记录分析，得到所述氧碳变化统计表。
2、结合转炉101冶炼O2、C的变化统计表，参见图1，并结合转炉101冶炼工艺要求及其吹炼过程碳氧反应及其氧枪吹氧熔池搅拌的动力学的变化，对其炼钢单炉冶炼时间的分阶段性控制。
即可为回收初期、回收中期(平稳期)和回收末期三个阶段。不同阶段持续时间；均随原料条件、供氧强度等因素而变化。回收中期是煤气回收过程中CO浓度在此期间处于最高值；CO浓度越高；煤气热值越高；体积量越大。
①、将一次除尘风机109转速提升在合理区间，参见图1，优化风机109转速可实行微调，即可进行0.5HZ的频率调整，确保风机109高速状态下能将风机109入口负压保持在合理区间；从而减少炉口吸风量；提高回收中期的煤气浓度。
体现在一些实施例中，将一次除尘风机109转速提升在合理区间，优化风机109转速可实行微调，确保风机109高速状态下能将风机109入口负压保持在合理区间。
②、转炉101在冶炼过程中优化除尘环缝式文氏管106控制分冶炼初期、中期、后期，高速回收期，高速不回收期的控制方式，参见图1，调节环缝式文氏管106的开度，确保炉口有一定的正压，防止大量空气吸入，造成一氧化碳在烟罩内二次燃烧。
体现在一些实施例中，还包括：
所述转炉101在冶炼过程中优化除尘环缝式文氏管106控制分冶炼初期、中期、后期，高速回收期，高速不回收期的控制方式，调节环缝式文氏管106的开度。
③、规范炉前操作，参见图1，冶炼前必须降罩操作，并与转炉101下枪进行联锁控制，提高冶炼气体成分，减少不合格废气量的产生，有效延长转炉101煤气回收时间，提高回收量。
④、回收期间考虑到回收管道的长度，充分将冶炼末期提枪后管道内合格气体回收利用，由于管道和风机109流量不变，根据冶炼氧枪瞬间提枪时CO和O2的浓度进行实时控制，当CO大于60％时O2小于1％，延时25S；当CO大于40％时O2小于1％，延时20S；当CO大于25％时O2小于1％，延时15S；当CO小于18％时O2大于1％，立即放散；最大限度的充分利用合格废气。
3、考虑到转炉101吹炼过程外界因素如铁水成分波动、废钢类辅材的质量影响，以及操枪人员的操作水平等问题的影响，造成其过程中的炉渣“返干”或喷溅，多渣操作等现象产生，其对煤气回收的达标的稳定影响较大，因而需要对其成分的波动的测量数据快速有效进行判断。
①、根据三套分析仪优化回收程序控制，以入口激光氧分析仪检测为主，与风机109出口抽气式分析仪和煤气柜111入口抽气式氧分析仪相结合进行控制分析。当转炉101在冶炼时，由于出口抽气式分析仪的滞后性，不能完全达到回收要求，即氧含量低于2％，一氧化碳低于12％，但只要入口激光分析仪检测氧含量低于2％时，即可进行回收；当转炉101连续吹炼250秒后时，如果抽气式分析仪检测值还没有满足回收要求时，系统会立即切换到放散状态，且声光报警，提示操作人员，高度关注煤气回收系统数据，此时需与煤气柜111入口氧分析仪数据对比，而此时煤气柜111柜入口分析仪检测氧含量低于2％时，可怀疑入口分析仪有故障，可手动切除入口分析仪；当回收过程中，当任意分析仪氧含量高于1.5％时，就会发出声光报警，及时提示操作人员关注煤气回收状态，及时查找原因，避免影响煤气回收，从而最大化的且安全的将烟气中一氧化碳回收利用。任意一套可随时进行检修时不影响正常回收，可在允可状态下进行切换。
体现在一些实施例中，测量煤气中O2、CO的含量的测量机构包括位于风机109入口的激光氧分析仪、位于风机109出口的抽气式分析仪和位于煤气柜111入口的抽气式氧分析仪。
基于风机109入口的激光氧分析仪，并结合位于风机109出口的抽气式分析仪、位于煤气柜111入口的抽气式氧分析仪进行控制分析。
②、当氧枪提枪时，由于管道内还有大量的合格煤气进行控制回收。根据从风机109流量和管道容积关系来计算是否可行性，风机109进口管路到汽化冷却活动烟罩容积近1000m3；冶炼末期风机109流量检测在9万m3-10万m3之间。为安全起见，取大流量值计算：1000m3÷(100000m3/h÷3600s)＝36s，减去三通110阀动作完成时间5s；理论延长时间可达31s；根据煤气分析仪分析数据来判断延时程序改动是否可行性，随机观察100炉，吹炼结束后，煤气分析仪分析O2及CO含量任一项达不到回收标准的时间与炉数：35s～40s共4炉，40s～60s共90炉，60s以上的有6炉。气泵取样分析时间8s～10s；三通110阀动作时间5s。即提枪后理论上可延长25s时间(40s-10s-5s＝25s)。
体现在一些实施例中，还包括：结合仪表响应时间，回收三通110阀的动作时间、水封阀的动作时间，对吹炼前期回收限值与末期回收氧碳限值进行调整设置。
③、根据提枪后的总结数据分析，提枪后再延时，根据氧枪提枪时出口分析仪一氧化碳和氧含量进行延时，当氧含量小于1％以下，一氧化碳大于45％时，延时25S；当氧含量小于1％以下，一氧化碳35％～45％之间时，延时20S；当氧含量小于1％以下，一氧化碳25％～35％之间时，延时15S；当氧含量小于1％以下，一氧化碳20％～25％之间时，延时20S.当一氧化碳15％～20％之间时，考虑滞后性立即放散。
④、煤气柜111主控室增加煤气回收系统全流程的监控，为了安全可靠专门针对吹氧过程、风机109运行情况、各阀门的动作状况，风机109入口氧含量检测、风机109出口氧含量和一氧化碳的检测、煤气柜111入口氧含量的检测数据安装一套小型独立的PLC。为强化操作煤气回收数据全过程监控，从转炉101主控室到一次风机109主控室和煤气柜111主控室，都能实时监测炼钢冶炼时间及煤气回收数据和各阀门的动作状态。
4、对吹炼钢过程的O2、C的变化统计表为依据，对吹炼前期回收限值与末期回收氧碳限值进行适当调整设置，且必须考虑仪表响应时间，回收三通110阀、水封阀的动作时间，保证有一定提前量，保证其煤气达标回收，这参数调整设置需参照现场设备的状况，管路有效长度进行逐步调整，原则从短向长，根据回收煤气的氧含量的变化一步步调整确定。
根据提枪后的总结数据分析，提枪后再延时，根据氧枪提枪时出口分析仪一氧化碳和氧含量进行延时，当氧含量小于1％以下，一氧化碳大于60％时，延时25S；当氧含量小于1％以下，一氧化碳40％～60％之间时，延时20S；当氧含量小于1％以下，一氧化碳25％～40％之间时，延时15S；当氧含量小于1％以下，一氧化碳20％～25％之间时，延时20S.当一氧化碳15％～20％之间时，考虑滞后性立即放散。
体现在一些实施中，根据冶炼氧枪瞬间提枪时位于风机109出口的抽气式分析仪测试的CO和O2的浓度进行控制，其中，当CO大于60％时O2小于1％，延时25S。
当CO大于40％时O2小于1％，延时20S。
当CO大于25％时O2小于1％，延时15S。当CO小于18％时O2大于1％，立即放散。
5、在吹炼过程中，由于铁水Si、S的影响，造成单炉冶炼过程中，其碳氧反应不高情况，及吹炼末期，其炉内反应逐渐平稳，这时CO逐渐变低，O2逐渐略有升高，保证回收的安全性，对其两者数据进行测量判断，根据两者值，确定系统回收时间或是完全拒收。最终目标绝对保证进煤气柜111内煤气中O2含量低于2％以下，达标回收。
风机109出口抽气式分析仪氧含量低于2％，一氧化碳含量高于12％；风机109入口激光分析仪设定氧含量低于2％；煤气柜111入口氧含量低于2％，煤气柜111才允许回收，否则系统拒收。
在一些实施例中，在吹炼末期，在同时满足风机109出口的抽气式分析仪氧含量低于2％，一氧化碳含量高于12％、风机109入口的激光分析仪的氧含量低于2％，且煤气柜111入口的氧含量低于2％的条件下，回收煤气。
保证绝对安全的前提下来确定其转炉101提枪后再回收时间。一旦煤气分析结果不达标或者单炉煤气回收总时间超过700S必须立即放散。
因此，在本申请的提高炼钢转炉101煤气回收率的方法中，包括以下几个特性：
1、通过现场3000炉分析，对吹炼氧、碳的变化情况进行收集统计摸底，因每一个钢铁企业其规模大小、铁水成份稳定性及其操作方式等不同，必须找出其每座转炉101正常情况下O2、C的变化基本规律。
2、结合对现场除尘管路特别是风机109房与转炉101、风机109房与煤气柜111的管径、管长度，风机109的流量、流速等进行计算，建立数学模型分析。
3、充分考虑到其回收的安全性，尽可能多回收煤气。采用现场对O2、CO分析仪的响应性，三通110阀、水封阀动作所需时间有基本的测算。
4、对煤气分析仪采用风机109房与煤气柜111入口两套进行分析，综合进行采样测量，数据比较、判断，对其变化值采用O2值靠高点，CO靠低点的原则。其中只要任意一台仪表采样值不达标立即进行放散。这样就能避免由于单台仪表采样回路问题对回收的误控，提高回收系统优化后的可靠性，安全性。
5、因其中两套仪表取样点的位置不同，在开始回收阶段其值会有一定差异性，故考虑到煤气柜111入口分析值的延时性。这就要结合其风机109风量、管径大小、管径长度、及仪表取样响应时间来进行设置考虑。
6、以风机109入口前期分析采样为主，中后期两套仪表采样互比的原则。
上述的提高炼钢转炉101煤气回收率的方法中，根据转炉101炉内碳氧反应的变化时间段，分阶段性以及对碳氧实际值的变化情况进行量化性的进行煤气回收系统采样测算优化控制，提高煤气回收量值10％以上，实现安全达标多回收煤气同时减少排放对环境污染，提高二次能源再利用，为实现负能炼钢重要环节，同时，本发明不需投资新设备，不需改变冶炼工艺。
本发明的上述技术方案中，以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。
Claims (8)
1.一种提高炼钢转炉煤气回收率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于转炉冶炼的氧碳变化统计表，并结合转炉冶炼的工艺要求、吹炼过程的碳氧反应及氧枪吹氧熔池搅拌的动力学的变化中的至少一者，对炼钢单炉冶炼的回收初期、回收中期和回收末期分别控制；
检测转炉煤气中的气体成分，回收符合条件的转炉煤气。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述转炉冶炼的氧碳变化统计表的获取方式包括：
采集并记录每个转炉的进转炉铁水中的C、Si、S含量；
记录对应转炉冶炼过程的吹炼时长、O2、C快速变化的时间点；
记录铁水中C、Si、S化学成分在冶炼过程对应煤气回收中O2、CO的变化数据；
根据铁水不同C、Si、S化学成分数据统计回收时间点、回收时间长度、回收煤气浓度进行记录分析，得到所述氧碳变化统计表。
3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，在炼钢单炉冶炼的回收中期进行控制还包括：
将风机转速提升在合理区间，优化风机转速可实行微调，确保风机高速状态下能将风机入口负压保持在合理区间。
4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，还包括：
所述转炉在冶炼过程中优化除尘环缝式文氏管控制分冶炼初期、中期、后期，高速回收期，高速不回收期的控制方式，调节环缝式文氏管的开度。
5.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，测量煤气中O2、CO的含量的测量机构包括位于风机入口的激光氧分析仪、位于风机出口的抽气式分析仪和位于煤气柜入口的抽气式氧分析仪；
基于风机入口的激光氧分析仪，并结合位于风机出口的抽气式分析仪、位于煤气柜入口的抽气式氧分析仪进行控制分析。
6.根据权利要求5中所述的方法，其特征在于，还包括：结合仪表响应时间，回收三通阀的动作时间、水封阀的动作时间，对吹炼前期回收限值与末期回收氧碳限值进行调整设置。
7.根据权利要求5中所述的方法，其特征在于，所述对吹炼前期回收限值与末期回收氧碳限值进行调整设置的步骤包括：
根据冶炼氧枪瞬间提枪时位于风机出口的抽气式分析仪测试的CO和O2的浓度进行控制，其中，当CO大于60％时O2小于1％，延时25S；
当CO大于40％时O2小于1％，延时20S；
当CO大于25％时O2小于1％，延时15S；当CO小于18％时O2大于1％，立即放散。
8.根据权利要求5中所述的方法，其特征在于，在吹炼末期，在同时满足风机出口的抽气式分析仪氧含量低于2％，一氧化碳含量高于12％、风机入口的激光分析仪的氧含量低于2％，且煤气柜入口的氧含量低于2％的条件下，回收煤气。
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