轉爐干法除塵系統煤氣回收的分析與研究
0 概述
轉爐煉鋼在吹煉過程中會產生大量的煙氣和粉塵，為了防止污染環境、影響人員健康，且回收利用吹煉期煙氣中高含量的一氧化碳煤氣，可采用轉爐煤氣干法凈化及回收系統工藝。
轉爐煉鋼干法除塵系統主要是處理煙氣降溫和凈化冶煉過程中所產生的含塵氣體，同時回收含有一氧化碳的氣體再利用為主要目的的工藝過程。干法系統中轉爐高溫煙氣（1 400 ℃～1 600℃）經汽化冷卻煙道冷卻，煙氣溫度降為800 ℃～1 000 ℃，然后經過蒸發冷卻器設備，雙介質噴槍噴出高壓霧化水汽使煙氣直接冷卻到250 ℃～350 ℃，噴水量可以根據轉爐煙氣的含熱量進行精準控制，降溫的同時對煙氣進行了調質處理，改變粉塵的比電阻特性，使靜電除塵器能更加高效地捕集粉塵。
轉爐煙氣在冷卻和調質處理后進入靜電除塵器進行系統凈化除塵，在圓形電除塵器內煙氣呈柱塞狀形式流動，以減少爆炸成因。除塵器后設置變頻調速風機，為系統煙氣流動提供動力來源，可實現流量跟蹤調節，以保證煤氣回收的數量與質量。凈化后的煙氣符合煤氣回收條件時，通過液壓杯閥切換回收輸送至氣柜儲存，然后由煤氣加壓站加壓送往各用戶再利用;如果煙氣不符合回收條件，直接由液動杯閥切換至煙囪點火放散，減少危害和降低污染。
1 煤氣回收的重要性
近年來，轉爐煉鋼干法除塵系統工藝已在國內外轉爐煤氣回收技術中被廣泛采用，與轉爐濕法除塵相比有著明顯的節電、節水、維護量低和外排粉塵含量低等多方面優勢，國家也將節能減排作為戰略目標，節能與環保成了當前發展的主旋律和主方向。煉鋼過程中產生的轉爐煤氣，作為氣體燃料屬于二次能源，對其進行有效的回收與利用，這對于我國鋼鐵企業的節能降耗和綠色減排工作具有相當重要的意義。
氧氣頂吹轉爐煉鋼目前是我國主要的煉鋼工藝，約占國內鋼產量的80%左右。轉爐煉鋼鐵水中的碳和吹入的氧在高溫下發生劇烈反應，生成一氧化碳和少量的二氧化碳，及微量氧、氫、氮的混合氣體。轉爐煤氣的發生量在一個冶煉周期中并不均衡，但同時也需注意，轉爐煤氣中含有大量的一氧化碳氣體，具有中毒、著火和爆炸三大危險，在煤氣的回收儲存、輸送使用過程中必須嚴防泄漏。
2 影響煤氣回收的因素
從煉鋼生產和實踐過程中總結，轉爐干法系統煤氣回收的影響因素主要包括。
（1）系統設備狀況。
（2）轉爐原料條件。
（3）供氧的強度。
（4）爐口空氣吸入量。
（5）煤氣回收條件。
（6）其他因素。
上述因素中，轉爐原料條件、供氧的強度和爐口空氣吸入量對于轉爐煤氣的回收數量和質量影響尤為明顯。而煉鋼凈化除塵系統各設備主要是煙氣降溫、煙氣除塵、煤氣回收等工藝生產的基礎設施，對轉爐煤氣的品質和產量影響甚微。
3 提高煤氣回收的措施
轉爐煤氣作為煉鋼過程中所產生的含有較高熱值氣體燃料的附屬品，國內外鋼鐵企業也在不斷地研究和改進煤氣有利回收的措施。通過煤氣回收節約能源，且對煙塵實施綜合利用，變廢為寶;不僅減少了煤氣直接排放造成的環境污染，而且可以帶來一定的經濟效益，實現了節能環保的目標。在煉鋼工藝系統運行穩定后，可根據影響轉爐煤氣回收的因素，制定相關的生產措施。
（1）轉爐原料條件。轉爐冶煉通過加入的鐵水顯熱以及鐵水內碳、錳、硫、磷等元素的氧化反應熱完成煉鋼過程，鋼水碳含量和原料條件對煤氣的回收影響比較大，特別是鐵水比變化影響最大。另外，轉爐廢鋼裝入量和鐵水裝入量的比例以及廢鋼自身的質量、廢鋼的輕薄和廢鋼的潮濕度，都會對轉爐內的碳氧反應產生影響。
（2）優化供氧制度。冶煉有不同的“吹氧模式”，過程中如果供氧量強度偏大或者供氧量在短時間內急劇增加，爐內反應溫度未達到理想的工況條件，則造成碳氧反應不平衡，燃燒不充分，無法保證高效冶煉。爐前的冶煉操作也要規范控制氧槍槍位，兼顧轉爐造渣、脫碳與煤氣回收之間的關系，減少二次倒爐和廢氣量的產生，提高一次終點命中率，可有效改善轉爐煤氣的回收質量。
（3）爐口空氣吸入量。由于鐵水成分不穩定，噴濺時爐口極易黏渣，加之通過觀察爐口火焰進行煉鋼操作的習慣，導致汽化活動煙罩位置時常降不到位，造成高溫爐氣中的部分一氧化碳氣體在爐口與空氣燃燒。所以，轉爐冶煉過程中，應該嚴格降罩操作，保證活動煙罩與轉爐爐口的“零”距離接觸，防止過多的空氣吸入形成二次燃燒，影響吹煉中期煤氣回收的質量。爐口是轉爐煙氣與外界接觸的唯一通道，爐口微差壓要合理調控，保持爐口處于微正壓的狀態，提高轉爐煤氣的品質。
（4）有條件地改進煤氣回收方式與操作，延長煤氣回收時間。干法凈化系統中，煤氣切換閥從程序指令到動作完成需要一定的過程時間，煤氣回收存在滯后效應，部分符合回收條件的煤氣被放散消耗。鋼企在條件成熟的情況下，可研究采取回收開始時間提前與結束時間延遲相結合的方法，提高噸鋼煤氣的回收量。
（5）定期對轉爐凈化系統各設備設施進行維護、保養，檢查煤氣管道、檢修人孔的密封性能;對煤氣流量檢測儀表、一氧化碳和氧氣檢測分析系統進行檢漏和校準。計量檢測數據是否正確，將直接影響煤氣回收工作的順利進行。生產運行過程中，經常會因為檢測管道的泄漏或積灰堵塞、分析儀設備探頭的污染等情況，造成反饋數據的可靠性下降，進而影響煤氣回收的時間，影響煤氣回收的數量和質量。鋼鐵企業需加強對設備的日常管理，定期檢查和維護，確保各檢測數據的準確性。
（6）其他因素。主要指轉爐冶煉過程中加入的催化劑、造渣劑、冷卻劑等，加料量的精準控制對生產工況的影響;系統設備的工藝布置、漏風率和風機轉速的控制也會影響轉爐煉鋼過程煙氣一氧化碳、氧氣的百分比含量。
4 結語
轉爐煤氣回收是通過自動化程序采集分析一氧化碳、氧氣含量，實現自動控制的，絕不允許人工手動強行干預回收，造成不合格煤氣入柜。同時，轉爐煤氣的回收不能片面的追求數量，更重要的是提高一氧化碳的含量和品質，提高標準熱值煤氣體積的回收。
轉爐煤氣作為含有較高熱值的二次能源，實現安全和高效的回收與利用，對于我國鋼鐵企業負能煉鋼、節能降耗、綠色減排、長遠發展以及保護環境和減少污染具有重要的意義。
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