套筒窑增加煤气混合站的方案实施与研究

2019-02-18陈先才苏小明李继志

设备管理与维修 2019年12期

陈先才，苏小明，李继志

（首钢京唐钢铁有限责任公司，河北唐山 063200）

0 引言

转炉冶炼过程中产生煤气主要可燃成分中CO 的比例呈丘型分布，回收过程中转炉煤气热值不断变换，如果送给用户使用前未充分混合，热值将出现波动，对于要求煤气热值稳定性较高的用户，将影响其正常生产。套筒窑增加煤气混合站后，能解决现有的热值低造成产品质量不合，同时对炼钢转炉生产的影响，为炼钢转炉煤气回收提供条件。

1 方案背景

首钢京唐公司现有5 座套筒窑，套筒窑燃料采用转炉煤气，正常情况下热值为（1500～1650）×4.18 kJ/m3，窑前煤气压力16 kPa。每座套筒窑的煤气用量（9896～12 370）m3/h；烘炉采用焦炉煤气。

京唐公司炼钢转炉煤气回收量为98.05 m3/t·钢，与同行业比较，回收量偏低，且回收过程中转炉煤气中的CO 含量不断变化，如使用前混合不均匀，将造成煤气热值波动，对下游用户产生不利影响。

从实际运行情况分析，京唐公司3 座转炉煤气柜混合转炉煤气能力有限，导致送往套筒窑的转炉煤气热值出现较大波动（1400～2200 kcal），超出套筒窑转炉煤气热值（1700～1900 kcal）的要求，对套筒窑白灰质量的提高造成影响。通过优化工艺、运行方式等手段，实现除头炉钢等各炉次转炉煤气全部回收，提高转炉煤气回收只有通过降低转炉CO 回收起始点实现，降低转炉CO 回收起始点转炉煤气的热值波动将进一步增大，难以保证套筒窑生产需要，套筒窑对转炉煤气热值稳定性要求较高成为提高转炉煤气回收的主要瓶颈。

建立一座煤气混合站，在供应套筒窑的转炉煤气中混合一定量的焦炉煤气，通过建立4 阀混合调节模式，煤气混合站向转炉煤气中混入精制焦炉煤气，来稳定套筒窑烧制所需煤气热值，混合后的煤气热值稳定在（2200±100）kcal 范围内，以满足套筒窑生产要求。

2 技术措施

2.1 转炉煤气回收量及焦炉煤气掺混量（全三脱情况下）

全三脱情况下，不同CO 回收起始点情况下转炉煤气回收量的情况，在满足氧含量低于1%的条件下，CO 回收起始点最低可至20%（现阶段为35%），在用户可使用情况，可通过降低CO 回收起始点提高转炉煤气回收量。回收起始点为20%时，吨钢增加回收量8458.45 m3/t，平均热值6893.11 kJ/m3，1646.71 kcal/m3；回收起始点为35%时，吨钢增加回收量为0，平均热值7251.88 kJ/m3，1732.41 kcal/m3。

2.2 焦炉煤气混入量及管道管径选择

不同CO 回收起始点下，为保证现有套筒窑使用煤气热值不变，需混入的精制焦炉煤气量，考虑套筒窑远期可能建6 座窑的可能，对6 座窑下混入量也进行了计算，当CO 回收起始点达到10%时，6 座窑需混入焦炉煤气量为3154 m3/h，不同管径下可允许流量（以流速10 m/s 计算），DN400 管道即可满足此流量要求，考虑到计算是以混合后平均热值进行计算，实际热值可能出现波动造成瞬时量增加，及未来考虑脱磷炉转炉煤气回收，建议采用DN600 管道。

2.3 套筒窑用煤气热值稳定控制及质量

套筒窑对热值稳定要求相对较高问题，从技术手段可以通过向转炉煤气混入焦炉煤气进行稳定，4 阀混合站可控性良好且成熟，可满足要求，燃气区热轧混合站及合成转炉煤气混合站均采用4 阀系统，配合MFA 控制系统，可实现稳定的热值控制。

另外，套筒窑对煤气中硫化氢含量要求较为严格，精制焦炉煤气硫化氢现可稳定控制20 mg/m3以下，与转炉煤气中硫化氢相当，可向转炉煤气混入精制焦炉煤气，满足套筒窑对煤气品质的要求。

2.4 混合站

采用经典成熟的四阀混合站系统将精制焦炉煤气管道与转炉煤气管道进行联通，以使焦炉煤气与转炉煤气混合，保证工艺套筒窑煤气热值稳定。

3 方案效益

该方案属工艺改造，在产品质量提升等技术指标方面得到直接提高的同时，还增加了煤气回收量，可取得较为可观的直接经济效益。

套筒窑煤气热值稳定在2000±100 kcal；煤气波动频率降低50%，波动幅度由1800±400 kcal 降低至2000±100 kcal，热值提高200 kcal。有了较为稳定的热值后，套筒窑生产的灰石质量得到提升，白灰质量提高后，降低吨钢白灰消耗，可节省成本353万元人民币。

当CO 降至20%时，吨钢转炉煤气回收量比现在增加8.45 m3/t，折算为7536 kJ/m3当量煤气量为4.02 m3/（t折合成热值1800 kcal/m3的煤气），以年钢产量850 万吨计算，年增加转炉煤气回收量7182.5 万m3，转炉煤气以0.1 元人民币/m3计算，年收益718.25 万元人民币，年节约标煤8786.47 t。