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【摘 要】以宣钢二钢轧厂炼钢车间LT法煤气回收系统为背景，通过对提高煤气回收量基本途径的理论分析，研究了炉前操作对转炉煤气回收量的影响，并提出了通过改善炉前操作提高转炉煤气回收的具体措施。
【关键词】炉前操作；干法除尘；煤气回收量
1 前言
转炉煤气是钢铁企业重要的二次能源，也是我国二次能源利用的薄弱环节之一，提高转炉煤气回收，不仅能有效地降低炼钢工序生产成本，为实现负能炼钢打下基础，而且能极大地降低钢厂污染物排放总量，实现清洁生产。
本文以宣钢二钢轧厂炼钢车间LT法煤气回收系统为背景，通过对提高煤气回收量基本途径的理论分析，研究了炉前操作对转炉煤气回收量的影响，并提出了通过改善炉前操作提高转炉煤气回收的具体措施。
2 工艺简介
转炉炼钢过程中产生的高温烟气首先由活动烟罩捕集，然后经过汽化冷却烟道，在回收热能的同时对烟气进行初次降温。一般汽化冷却烟道出口温度约为1000℃，为满足电除尘器工作的温度条件，必须进一步降温。LT系统采用蒸发冷却的方式进行烟气的二次降温，同时捕集粗颗粒粉尘，蒸发冷却器出口温度170～200℃。冷却后的烟气进入电除尘器进行精除尘，烟气含尘浓度≤10mg/m3。在吹炼前期和后期产生的低CO含量的煤气净化后通过放散杯阀，进入放散烟囱点火放散。高CO含量的煤气净化后通过回收杯阀，进入煤气冷却器进一步将温度降到70℃以下，然后送入煤气柜储存。
非吹炼期间的废气则经过电除尘器净化后，通过放散杯阀，进入放散烟囱后直接放散。
3 转炉煤气回收规律研究
3.1 转炉煤气回收线分析
从宣钢二钢轧厂炼钢转炉冶炼过程控制数据中，采集正常生产条件下多炉钢水冶炼过程中转炉煤气中一氧化碳和氧气含量的数据变化，根据冶金反应原理，转炉烟气主要是由原料中碳按一定的比例氧化成CO、C02而形成的，转炉煤气中CO浓度的高低决定了煤气热值的高低。分析可知：
（1）煤气回收过程可分为回收初期、回收中期和回收末期三个阶段。
（2）回收平稳期是煤气回收过程中的重要阶段，CO浓度在此期间处于最高值，CO浓度越高，煤气热值越高。
（3）CO和02浓度散点始终围绕图中的一条黑实线，它是CO和02浓度随冶炼时间变化的均值线，代表了宣钢150吨转炉煤气回收中CO和02浓度的变化规律。
3.2 提高煤气回收量的理论分析
宣钢二钢轧厂炼钢车间目前煤气回收条件定为：当CO>20% 且O2 <1% 时，开始回收；当CO <18%或O2 >1% 时停止回收。根据CO和O2浓度随转炉冶炼时间变化规律要增加煤气回收量，可从以下几方面考虑：
（1） 缩短从吹氧开始降至氧浓度为1%的时间和CO从吹炼开始至浓度到达20%的时间，使转炉煤气回收开始时刻提前；
（2）提高回收初期CO浓度上升速率，和后期CO浓度下降速率，从而加大回收平稳期的时间；
（3）缩短02浓度从1%到吹炼结束的时间和CO浓度为40%到吹炼结束的时间，延迟转炉煤气回收结时间；
（4）减少炉口吸风量，提高回收平稳期的煤气热值。
3.3 转炉煤气回收量的影响因素分析
（1）转炉设备条件；（2）转炉煤气柜的柜位；（3）钢种（主要是钢水含碳量、钢水温度）；（4）原料条件（包括铁水比、铁水成分、炭质发热剂加入量、铁水温度、废钢比）；（5）供氧强度；（6）煤气回收操作控制。
其中设备条件、柜位条件对转炉煤气回收的影响比较直观，钢种对转炉煤气回收影响较小，因此，这里重点研究原料条件、供氧强度、煤气回收操作控制条件对转炉煤气回收量的影响。
3.3.1 原料条件的影响
转炉煤气主要是由原料中的碳氧化产生的，因此原料条件对煤气回收量的影响很大。通过对所采集的冶炼数据进行统计回归，得吨钢转炉煤气回收量与原料条件之间的关系式为：
Y = 12.671+1.089×铁水比+0.895×炭质发热剂比+0.646×铁水含碳量一0.57×钢水含碳量
由上述关系式计算可知：
（1）铁水比和炭质发热剂是原料条件中影响煤气回收最主要的因素。
（2）铁水比每增大1%，转炉煤气回收量提高1.089m3/t；炭质发热剂消耗提高1kg/t，每炉煤气回收量增加0.895m3/t。
3.3.2 供氧强度的影响
供氧强度的提高加快了碳氧反应的速率，增大了脱碳速度，从而促进了转炉煤气回收量的提高。根据采集的数据，回归得吨钢转炉煤气回收量和供氧强度的关系式为：
Y = 79.875+11.95×（供氧强度）
因从上式看出，供氧强度每提高1m3/（min·t），转炉煤气回收量提高11.95m3/t；目前，宣钢二炼钢车间150吨转炉氧气流量大约为33000 m3/h（供氧强度为3.3m3/（t·min）安全角度出发，一般将供氧度控制为3.5 m3/（t·min））以下。因此，若将流量提高至35000 m3/h，转炉煤气可提高2.4 m3/t左右。
3.3.3 煤气回收操作控制条件
（1）回收条件的影响
为了达到煤气回收的安全，同时还要考虑到煤气品质的要求，需设置相应的回收条件。回收条件直接影响回收的开始与结束，即回收时间的长短。改善回收条件可延长煤气回收时间，提高转炉煤气回收量。回收条件的影响也很明显，以前煤气回收条件定为：当CO>20% 且O2 <1% 时，开始回收；当CO<20% 或O2>1% 时停止回收，现将停止回收条件改为CO<18% 或O2>1%，煤气回收量有了显著提高而且也没有影响到回收煤气的质量。
（2）空气吸入量的影响
转炉冶炼中，在活动烟罩与炉口的间隙处会有少量空气进入，易造成煤气二次燃烧、降低煤气品质。这里引入“空气吸入系数”的概念，用于描述炉口空气吸入量对转炉煤气回收量的影响.空气吸入系数是指在转炉冶炼中从转炉炉口吸入的空气量与转炉烟气全部燃尽所需理论空气量之比。理论上讲，若系数为1，煤气中CO已完全燃尽，此时煤气热值为零；若系数为0时，煤气中CO含量最大，其标准热值煤气体积量亦最高。针对炉前操作，下枪点火正常后，尽量早将烟罩降下，吹炼过程合理控制炉口微差压，这些可以减少空气吸入量，达到增加煤气回收量的效果。
4 结论
根据以上分析对炉前操作提出以下几点建议：
（1）根据铁水成分温度确定合理的开吹流量和枪位，在不影响一氧化碳和氧气“6，9”交叉的情况下，使碳，氧尽快反应，一氧化碳含量尽早达到回收条件含量规定，
（2）下枪点火正常后，立刻将烟罩扣下，减少系统对空气吸入量；
（3）确定合理的副枪测试时机，太晚测试则点吹时间短，不利于熔池温度成分的均匀。太早测试，由于副枪测试期间氧气流量走半流量模式，系统氧含量会迅速升高超过煤气回收条件，影响回收量。
作者简介：
冯永磊（1984.08.09）男，汉，河北张家口宣化人，河北钢铁集团宣钢公司，本科学历，冶金方向。
【关键词】炉前操作；干法除尘；煤气回收量
1 前言
转炉煤气是钢铁企业重要的二次能源，也是我国二次能源利用的薄弱环节之一，提高转炉煤气回收，不仅能有效地降低炼钢工序生产成本，为实现负能炼钢打下基础，而且能极大地降低钢厂污染物排放总量，实现清洁生产。
本文以宣钢二钢轧厂炼钢车间LT法煤气回收系统为背景，通过对提高煤气回收量基本途径的理论分析，研究了炉前操作对转炉煤气回收量的影响，并提出了通过改善炉前操作提高转炉煤气回收的具体措施。
2 工艺简介
转炉炼钢过程中产生的高温烟气首先由活动烟罩捕集，然后经过汽化冷却烟道，在回收热能的同时对烟气进行初次降温。一般汽化冷却烟道出口温度约为1000℃，为满足电除尘器工作的温度条件，必须进一步降温。LT系统采用蒸发冷却的方式进行烟气的二次降温，同时捕集粗颗粒粉尘，蒸发冷却器出口温度170～200℃。冷却后的烟气进入电除尘器进行精除尘，烟气含尘浓度≤10mg/m3。在吹炼前期和后期产生的低CO含量的煤气净化后通过放散杯阀，进入放散烟囱点火放散。高CO含量的煤气净化后通过回收杯阀，进入煤气冷却器进一步将温度降到70℃以下，然后送入煤气柜储存。
非吹炼期间的废气则经过电除尘器净化后，通过放散杯阀，进入放散烟囱后直接放散。
3 转炉煤气回收规律研究
3.1 转炉煤气回收线分析
从宣钢二钢轧厂炼钢转炉冶炼过程控制数据中，采集正常生产条件下多炉钢水冶炼过程中转炉煤气中一氧化碳和氧气含量的数据变化，根据冶金反应原理，转炉烟气主要是由原料中碳按一定的比例氧化成CO、C02而形成的，转炉煤气中CO浓度的高低决定了煤气热值的高低。分析可知：
（1）煤气回收过程可分为回收初期、回收中期和回收末期三个阶段。
（2）回收平稳期是煤气回收过程中的重要阶段，CO浓度在此期间处于最高值，CO浓度越高，煤气热值越高。
（3）CO和02浓度散点始终围绕图中的一条黑实线，它是CO和02浓度随冶炼时间变化的均值线，代表了宣钢150吨转炉煤气回收中CO和02浓度的变化规律。
3.2 提高煤气回收量的理论分析
宣钢二钢轧厂炼钢车间目前煤气回收条件定为：当CO>20% 且O2 <1% 时，开始回收；当CO <18%或O2 >1% 时停止回收。根据CO和O2浓度随转炉冶炼时间变化规律要增加煤气回收量，可从以下几方面考虑：
（1） 缩短从吹氧开始降至氧浓度为1%的时间和CO从吹炼开始至浓度到达20%的时间，使转炉煤气回收开始时刻提前；
（2）提高回收初期CO浓度上升速率，和后期CO浓度下降速率，从而加大回收平稳期的时间；
（3）缩短02浓度从1%到吹炼结束的时间和CO浓度为40%到吹炼结束的时间，延迟转炉煤气回收结时间；
（4）减少炉口吸风量，提高回收平稳期的煤气热值。
3.3 转炉煤气回收量的影响因素分析
（1）转炉设备条件；（2）转炉煤气柜的柜位；（3）钢种（主要是钢水含碳量、钢水温度）；（4）原料条件（包括铁水比、铁水成分、炭质发热剂加入量、铁水温度、废钢比）；（5）供氧强度；（6）煤气回收操作控制。
其中设备条件、柜位条件对转炉煤气回收的影响比较直观，钢种对转炉煤气回收影响较小，因此，这里重点研究原料条件、供氧强度、煤气回收操作控制条件对转炉煤气回收量的影响。
3.3.1 原料条件的影响
转炉煤气主要是由原料中的碳氧化产生的，因此原料条件对煤气回收量的影响很大。通过对所采集的冶炼数据进行统计回归，得吨钢转炉煤气回收量与原料条件之间的关系式为：
Y = 12.671+1.089×铁水比+0.895×炭质发热剂比+0.646×铁水含碳量一0.57×钢水含碳量
由上述关系式计算可知：
（1）铁水比和炭质发热剂是原料条件中影响煤气回收最主要的因素。
（2）铁水比每增大1%，转炉煤气回收量提高1.089m3/t；炭质发热剂消耗提高1kg/t，每炉煤气回收量增加0.895m3/t。
3.3.2 供氧强度的影响
供氧强度的提高加快了碳氧反应的速率，增大了脱碳速度，从而促进了转炉煤气回收量的提高。根据采集的数据，回归得吨钢转炉煤气回收量和供氧强度的关系式为：
Y = 79.875+11.95×（供氧强度）
因从上式看出，供氧强度每提高1m3/（min·t），转炉煤气回收量提高11.95m3/t；目前，宣钢二炼钢车间150吨转炉氧气流量大约为33000 m3/h（供氧强度为3.3m3/（t·min）安全角度出发，一般将供氧度控制为3.5 m3/（t·min））以下。因此，若将流量提高至35000 m3/h，转炉煤气可提高2.4 m3/t左右。
3.3.3 煤气回收操作控制条件
（1）回收条件的影响
为了达到煤气回收的安全，同时还要考虑到煤气品质的要求，需设置相应的回收条件。回收条件直接影响回收的开始与结束，即回收时间的长短。改善回收条件可延长煤气回收时间，提高转炉煤气回收量。回收条件的影响也很明显，以前煤气回收条件定为：当CO>20% 且O2 <1% 时，开始回收；当CO<20% 或O2>1% 时停止回收，现将停止回收条件改为CO<18% 或O2>1%，煤气回收量有了显著提高而且也没有影响到回收煤气的质量。
（2）空气吸入量的影响
转炉冶炼中，在活动烟罩与炉口的间隙处会有少量空气进入，易造成煤气二次燃烧、降低煤气品质。这里引入“空气吸入系数”的概念，用于描述炉口空气吸入量对转炉煤气回收量的影响.空气吸入系数是指在转炉冶炼中从转炉炉口吸入的空气量与转炉烟气全部燃尽所需理论空气量之比。理论上讲，若系数为1，煤气中CO已完全燃尽，此时煤气热值为零；若系数为0时，煤气中CO含量最大，其标准热值煤气体积量亦最高。针对炉前操作，下枪点火正常后，尽量早将烟罩降下，吹炼过程合理控制炉口微差压，这些可以减少空气吸入量，达到增加煤气回收量的效果。
4 结论
根据以上分析对炉前操作提出以下几点建议：
（1）根据铁水成分温度确定合理的开吹流量和枪位，在不影响一氧化碳和氧气“6，9”交叉的情况下，使碳，氧尽快反应，一氧化碳含量尽早达到回收条件含量规定，
（2）下枪点火正常后，立刻将烟罩扣下，减少系统对空气吸入量；
（3）确定合理的副枪测试时机，太晚测试则点吹时间短，不利于熔池温度成分的均匀。太早测试，由于副枪测试期间氧气流量走半流量模式，系统氧含量会迅速升高超过煤气回收条件，影响回收量。
作者简介：
冯永磊（1984.08.09）男，汉，河北张家口宣化人，河北钢铁集团宣钢公司，本科学历，冶金方向。