王玉兴，刘继云
（首钢京唐钢铁联合有限公司能源与环境部，河北唐山063200）
【摘要】介绍了目前常用的转炉煤气回收方法；阐明了转炉煤气回收机理及研究方向；总结了转气回收的影响因素和实际生产中存在的问题，同时提出了解决问题的办法。
【关键词】转炉煤气；回收；影响因素；措施
1 前言
目前钢铁行业生产成本的不断增加，竞争加剧，同时环保排放标准更加严格，因此提高余能利用效率和零污染成为行业共同追求的目标。其中炼钢工序的吨钢转炉煤气回收量的提高和如何高效地利用转炉煤气，达到“负能炼钢”和“转气零放散”是当前行业共同研究的课题。
2 转炉煤气回收方法介绍
当前钢铁厂使用的转炉煤气回收方法有两种，一是源自日本的OG（Oxygen converter Gas recovery）法，它是采用双级文氏管为主流程的煤气回收方法，俗称“湿法”；二是源自德国L-T 法，它是采用干式静电除尘器处理回收煤气的方法，俗称“干法”。
2.1 OG 法
OG 法是以双级文氏管为主，又称湿法。OG 法主要由烟气冷却系统、烟气净化系统及风机系统、回收系统、在线监测系统组成，见图1。钢铁冶炼中生成的煤气，在除尘风机作用下，煤气从活动烟罩进入全封闭的回收系统。一级文氏管进行粗除尘和煤气降温，煤气经重力脱水器脱水后再进入二级文氏管进行精除尘和再冷却，而后经过两文三脱的转炉煤气通过安装在除尘风机后的CO 和O2 在线分析仪的检测，达到回收条件的煤气通过水封逆止阀进入煤气柜储存，煤气柜后可设置有静电除尘器二次除尘，再供给热轧、套筒窑、电厂等用户作能源使用，不合格的煤气通过放散烟囱点火放散，有效地控制了回收煤气的热值和氧含量。
OG 法具有技术成熟、投资少、吨钢煤气回收量高、投资回收期短、设备国产率高等特点。但是仍存在一些问题，如：耗水量大、风机和水泵的耗电量大、系统阻力损失大、经常发生供排水系统和净化设备的积灰堵塞，因而维护检修费用高。
2.2 LT 法
LT 法为干式净化回收法，又称干法。LT 法主要由烟气冷却系统、电除尘系统及风机系统、回收系统、CO 和O2 在线监测系统组成，见图2。其工作原理为炼钢过程中产生的高温含尘烟气经过冷却烟道进入蒸发冷却器，冷却烟道中产生的蒸汽送入蒸汽管网。烟气温度得到降低，同时烟气中的粗灰被除去，通过电除尘器除去细灰。除尘后的烟气，经风机进入切换站，CO 和O2 含量满足条件的煤气经再次冷却后，进入煤气柜被供给热轧、套筒窑、电厂等用户作能源使用，不满足条件的煤气则由放散装置点火燃烧后排空。
LT 法具有以下优点：除尘效率高、节约工业水、回收的粉尘可二次利用、系统阻力损失小等。但是仍存在一些问题，如：投资造价高、自动控制连锁多导致故障率高、系统易发生泄爆等安全事故。
3 转炉煤气回收的机理及研究方向
转炉煤气回收过程可以分为吹炼初期、吹炼中期和吹炼末期三个阶段，如图3 所示。何时开始回收煤气，何时结束回收煤气，由回收条件———煤气中CO 和O2 含量决定，在吹炼初期只有两者同时具备条件时才开始回收，在吹炼末期，当其中一个不满足条件时，就要结束回收。想要多回收转炉煤气，就要延长回收时间。因此，有两个研究方向：
（1） 研究降低吹炼初期的开始回收条件值和吹炼末期的结束回收条件值，延长吹炼初期或者吹炼末期的回收时间，达到多回收煤气的目的，但此时煤气平均热值会降低，受到用户的热值需求的限制。
（2）研究缩短具备回收条件的时间，使吹炼初期CO 回收曲线斜率变大，达到延长有效回收时间的目的，此时平均热值不会降低，对用户无影响。
4 转炉煤气回收量的影响因素及措施
从以上两个方向进行研究，可以在工艺、原料、回收条件、设备操作等方面采取措施：
（1）回收条件O2 含量、CO 含量的限定[1]。
一方面，为了保证煤气回收过程的安全，防止发生爆炸事故，需要限定回收煤气中的O2 含量；另一方面，为了满足用户对煤气热值的需求，需要限定回收煤气中的CO 含量。实际生产中，由于每个企业转炉煤气回收工艺和煤气用户的要求都有差异，两者设定值不同。在满足安全生产和用户生产需求的条件下，CO 回收限定值越低，回收煤气的时间越长，回收煤气量越多。因此，想要多回收煤气，可以采取适当放宽转炉煤气回收条件的措施。
我厂通过合理控制3 座转炉煤气柜回收节奏和回收速度，提高转气鼓风机的输送能力，将转炉煤气回收标准CO 含量由35%降低到32%，吨钢可多回收4 m3 转炉煤气，年产生效益300 余万元。（2）铁水含碳量的影响
转炉煤气主要是铁水中的碳氧化而产生，因此铁水中的碳含量直接决定了转炉煤气的回收量。结合冶炼过程分析，影响碳含量的因素按照影响程度大小依次有：铁水含碳量、钢水含碳量、碳质发热剂加入量、废钢的加入量等。因此，想要多回收煤气，可以采取提高铁水含碳量和碳质发热剂加入量、降低钢水含碳量和废钢的加入量等措施。
我厂炼钢采用“全三脱”工艺，在脱磷过程中一部分碳转化为CO 且没有回收，降低了后续过程的CO 产生量，因此，我厂正在对脱磷过程的煤气回收进行可行性研究，计划将脱磷过程的低热值煤气单独回收使用，避免能源浪费，降低环境污染。
（3）供氧强度影响
进入冶炼中期后，炉内反应以脱碳为主，脱碳速度主要取决于供氧强度。因此，可提高供氧强度，从而提高CO 含量在吹炼初期的上升速率和吹炼末期的下降速率，从而延长吹炼中期的时间，达到提高转炉煤气回收量的目的。
（4）降罩控制和炉口微压差控制
转炉冶炼过程中，吸入空气时可造成CO 再次燃烧变成CO2，导致回收的转炉煤气热值降低，间接影响转炉煤气的回收量。空气的吸入主要受活动烟罩控制和炉口微差压的影响。因此，在冶炼过程中，首先，控制降罩和升罩速度，要降罩到位；其次，要尽量减小烟罩与转炉炉口的间隙，防止空气吸入；第三，要合理调控炉口微差压，保持炉口微正压，避免冶炼过程吸入空气，保证回收的转炉煤气热值；第四，检测到CO 合格需要一定的时间，此时间段内煤气浪费没有回收，因此可以考虑延长降罩和结束回收的时间，达到多回收转炉煤气的目的[2]。
（5）氧、CO 在线分析仪影响
在线氧分析仪和CO 分析仪，用于对煤气成分进行分析，对煤气回收发出指令，只有检测结果达到回收要求，才将回收指令传到三通阀，开始或者结束煤气回收。分析仪检测过程的快慢，直接决定了回收时间的长短，直接影响转炉煤气回收总量。因此，可以选择使用分析速度较快的分析仪，以此来达到延长回收时间的目的，如：色谱分析仪在分析过程中需经过取样、过滤和干燥等步骤，分析结果滞后，影响煤气回收时间，可以考虑用激光分析仪代替色谱分
析仪，缩短反应时间，延长煤气回收时间。
（6）工艺流程的影响。
当回收煤气量提高时，煤气的平均热值降低，此时不能满足某些用户对热值的需求，此时可以在工艺流程上进行改进，在转炉煤气中掺入高热值的煤气，如焦炉煤气、天然气等。
我厂套筒窑对煤气热值要求不低于6908.22～7536.24 kJ/m3，这就限制了低热值转炉煤气的回收，为解决此问题，我厂组织设计了一套焦炉煤气和转炉煤气混合站，通过向转炉煤气中混入焦炉煤气，达到提高转炉煤气热值的目的，在满足套筒窑生产的情况下，能够回收低热值煤气，从根本上解决了用户对转炉煤气回收限制的问题。
（7）煤气发生节奏、回收与使用的平衡控制。
转炉冶炼的不连续性，决定了转炉煤气回收的不连续性，而转炉煤气的输送与使用是连续的，因此需要平衡好转炉煤气发生和使用的矛盾，否则会出现转炉煤气拒收、煤气热值不稳定等问题。
针对此问题，我们制定了以下措施：首先，合理控制转气柜柜位，发挥多座气柜并联的作用，增强回收能力，我厂有3 座8 万m3 转气柜可以同时回收，通过实验验证，总结出了转气柜入口调节阀的最优开度值，并写入技术操作规程；其次，做好转气加压机风量的调节，提高鼓风机效率，保证转炉煤气及时送到用户；第三，做好转炉煤气与高炉煤气管网的平衡，可以适时向高气管网串入转炉煤气，保证煤气零拒收。
参考文献
[1] GB6222-2005，工业企业煤气安全规程[S].
[2] 高文，贺书明. 提高转炉煤气回收量的实践探索[J]. 冶金能源，2014（6）.