摘要 转炉煤气是指炼钢生产过程中的副产煤气,其整个系统由回收及接收系统、加压机系统和管道输送系统及用户使用4个方面组成。转炉实现负能炼钢意味着转炉炼钢工序消耗的总能量小于回收的总能量,是衡量一个现代化炼钢厂生产技术水平的重要标志。
关键词 负能炼钢;能量回收;能量利用
中图分类号 TF4 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2010)18-0033-02
钢铁生产原材料价格的飞涨,致使钢铁工业的利润锐减,钢铁工业必须大幅度降低能耗水平,提高资源利用率,降低生产成本,才能保证持续稳定的发展。因此,国内钢铁企业尽快实现转炉负能炼钢,可以降低钢材的生产成本和吨钢可比能耗,实现炼钢余能的回收利用,可使我国钢铁工业整体吨钢可比能耗达到或接近国际先进水平。
1 影响转炉煤气回收效果的因素
转炉煤气的全量回收,简单表现在气柜无法完全接收炼钢所产生的合格煤气,造成放散。在煤气柜有限空间的前提下要实现全量回收,必须通过整个转炉煤气系统各个组成部分充分发挥其作用才能实现。因此,转炉煤气系统中,接收系统、加压机的压送能力、管道输送能力和管道的配置、用户的用量和用户点的分布各个组成部分,都有可能对转炉煤气的回收造成影响。具体而言,最重要的是操作制度尤其是转炉降罩制度,转炉降罩的早晚直接影响到转炉煤气的回收量;其次是供氧强度,对250t转炉供氧强度每增加10 000m3/h,可多回收转炉煤气约7m3/t;再就是原料条件,主要是入炉铁水的碳含量和加入炉内的碳质发热剂的量。此外,困扰大多数钢铁企业的另一个因素就是用户不足导致柜满放散,这主要是生产管理方面的原因。
将转炉煤气安全、高效地回收利用所具备的条件如下:较好的烟气冷却与除尘效果,使外排烟气组成达到国家标准;较高的密封效果,以减少氧气的吸入,使回收的转炉煤气中氧的体积分数控制在1.5%以下;较高的自动化水平,反应灵敏,及时切断不合格煤气,使其不进入回收系统;有与生产相结合的回收软件技术;有稳定的储存设备和用户。
2 实现转炉负能炼钢的技术途径
1)优化转炉炼钢工艺,降低消耗。为实现转炉“负能炼钢”,应进一步优化炼钢工艺,缩短吹炼时间,降低各项消耗。主要的技术措施是:(1)采用高效供氧技术,缩短冶炼时间,加快钢包周转;(2)努力降低铁钢比,增加废钢用量;(3)采用铁水“三脱”预处理技术减少转炉渣;(4)优化复合吹炼工艺,降低氧耗,提高金属收得率;(5)采用自动炼钢技术,实现不倒炉出钢。
2)计算机控制炼钢技术,降低工序能耗。转炉消耗的能源主要是氧气,因此降低氧气消耗是实现负能炼钢的重要因素之一,要不断改进计算机控制软件,调整、优化工艺参数,完善计算机控制炼钢技术,同时,为了能随时对钢厂的生产能源消耗进行分析,要设制能耗计算机动态分析系统,逐步实现对全厂各主要能源消耗数据的日分析、月统计、年累计,使厂内各级领导和管理人员随时掌握全厂动态的工序能耗情况,及时采取措施进行调整。
3)提高转炉煤气回收的措施:(1)降罩吹炼和合理供氧。吹炼期炉口是转炉烟气与外界接触的唯一通道。因此,提倡吹炼中降罩早,降罩到位。此外,在实践中摸索出供氧强度、氧枪枪位的合理控制规律,兼顾转炉脱碳、造渣及煤气回收之间的关系,提高炼钢一次终点命中率,延长达标煤气回收时间也会取得较好的回收效果;(2)降罩到位与炉口微差压调控并行,提高回收煤气品质。在生产操作中,空气吸入量主要受活动烟罩与炉口间隙的大小以及炉口微差压的影响。因此,在转炉吹炼过程中,要严格实行降罩操作,尽早将烟罩降至最低位,防止空气吸入造成二次燃烧,确保煤气回收的质量;同时,合理调控炉口微差压,限制空气吸入的不良影响,提高转炉煤气品质;(3)改进取压管和均压环管的机械结构,减少因积水而影响煤气回收的现象发生;(4)优化转炉煤气系统运行,采用合理的拒位位置控制方式,以减少因柜位过高而影响煤气回收;(5)改进供氧制度和造渣制度,使吹炼过程中转炉渣返干期明显下降,减少了炉口积渣和大喷溅现象,提高煤气的回收量和质量。
4)提高转炉余热蒸汽的回收利用水平:(1)改造转炉的氮封系统,用蒸汽代替氮气封氧枪口,减少氮气消耗,在增加蒸汽自产自用的同时,将余热锅炉所产蒸汽并入厂区蒸汽外网,使回收蒸汽得到有效利用;(2)降低转炉的工序能耗。转炉余热蒸汽存在压力波动大、含水量大。要选择合适的汽包运行压力及外输蒸汽流量,使汽化蒸汽既不放散,又不冲击外蒸汽管网;(3)采用转炉蒸汽作为真空处理气源的供汽系统,不但可以节能还可以节约资金,而且也便于调节。通过建立汽轮发电机组发电,也可以更好的回收余热资源;(4)增加蓄热器,可以稳定余热蒸汽压力,可以使其具备并网的条件。
5)合理的利用水是转炉节能的重要手段之一,要合理处理好水资源。首先,水污染问题。炼钢厂原转炉污水循环系统循环水流量一般为800～900 m3/h,近年随钢产量的增加,污水处理能力已不适应生产发展的需要,循环水浓缩倍率过高,管道结垢严重,污水水质较差,水塔喷淋水喷头堵塞严重。因此,应对转炉污水处理系统进行适当的技术改造,保证污水循环系统的水质、水温等稳定,逐步实现污水的零排放。其次,水消耗问题。就转炉的OG除尘水而言,由于其硬度及pH值都比较高,新水经过使用后,回水往往在处理上要使用大量的药剂,所以在条件允许的情况下,可考虑以除尘上用过的回水代替新水来进行渣处理,减少渣处理中新水耗量。
6)对煤气回收分析和计量仪器的改进。计量及分析数据的正确与否,将直接影响到煤气回收工作的顺利进行,生产中,由于取样管道积灰堵塞、泄漏、煤气分析仪探头污染等,都会影响到计量数据的可靠性及煤气回收时间,进而影响煤气回收量。因此,在日常运行中要强化对计量设备的管理,明确取样管道检查、吹扫周期,定期清理及标定;重视煤气回收分析和计量仪器的隐患排除、缺陷修正等工作。
总之,负能炼钢需要紧紧抓住能源与节流两项重点工作,一方面不断提高转炉煤气、蒸汽回收水平;另一方面降低转炉的能源消耗,采用各种节能新技术,利用科技进步,优化用能模式,使转炉工序能耗逐年大幅下降,为安全、高效地回收转炉煤气提供重要保证。
参考文献
[1]史翠毕,陈广言,史德明,等.马钢95吨转炉负能炼钢实践[J].中国冶金,2004(2).
[2]刘浏.国内转炉“负能炼钢”的技术现状和发展.全国转炉负能炼钢工艺技术战略研讨会会议资料,2005.