摘 要：针对新宝泰炼钢厂转炉煤气回收利用效果不理想的现状，对炼钢厂转炉煤气的产生量、回收量及欠收的原因进行了详细分析，认为煤气产生量基本正常，各种非正常因素如柜满拒收等影响煤气回收。查阅相关文献了解了提高煤气回收量的基本途径。从炼钢厂具体情况出发，完善软硬件设备等方面提出了提高转炉煤气回收量的具体措施，实施后吨钢煤气回收从110M3提高到130M3，提高了20m3，取得了较好的节能减排效果。

关键词：煤气产生量、煤气回收量、柜满拒收

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，提高转炉煤气回收量，不仅能有效降低炼钢工序生产成本，为实现“负能”炼钢打下基础，而且能极大降低钢厂污染物排放总量，实现清洁生产。因此，“转炉煤气回收”称为现代转炉炼钢中的重要技术，被国家列为“十一五”期间重点推广的技术之一。

唐山新宝泰钢铁有限公司炼钢厂，目前拥有三座65吨顶底复吹转炉、1台R8m弧四机四流方坯连铸机、2台R6m弧五机五流方坯连铸机，年产矩型坯近300万吨。能源中心负责转炉煤气回收发电和高炉煤气发电，在煤气产生量正常的条件下，如何减少放散，提高煤气回收量，涉及到跨部门的协调。因此，炼钢厂除了采取各种措施稳定提高煤气产生量外，还需与煤气回收发电部门沟通协调减少放散，提高煤气回收量，可以说如何提高转炉煤气回收量是钢铁厂节能减排的系统工程。

本文以唐山新宝泰炼钢厂LT法煤气回收系统为背景，简单介绍提高转炉煤气回收的基本途径，对目前转炉煤气的产生量、回收量及欠收量进行分析，找出影响转炉煤气产生量的主要因素，并提出了提高转炉煤气回收量的具体措施。

1 炼钢厂转炉工序能耗及煤气回收系统简介

1.1转炉工序能耗

图1 炼钢厂燃动力及回收成本构成

新宝泰炼钢厂，目前拥有三座65吨顶底复吹转炉，采用全连铸工艺，石灰石造渣法炼钢及LT法煤气回收系统。

转炉工序“负能”炼钢是指转炉工序消耗的能量小于回收的能量。因此，要实现转炉工序“负能”炼钢，必须使冶炼中回收的能源大于消耗的能源。转炉工序能源消耗有氧气、氮气、煤气、氩气、压缩空气和电能等，能源回收主要是转炉煤气回收和水蒸气回收，其中煤气回收部分占90%以上，因此转炉煤气回收是确保“负能”炼钢的关键环节。图1是炼钢厂燃动力及回收成本构成。

1.2  LT法煤气回收系统

转炉煤气干法回收系统是鲁奇（Lurgi）和蒂森（Thyssen）公司20世纪60年代末合作开发的。其原理为转炉冶炼产生的高温含尘烟气（约75000m3/h）在除尘风机的抽引作用下,经过烟气冷却系统,温度降至800-1100℃后进入蒸发冷却器。蒸发冷却器内有6个双介质雾化冷却喷嘴对烟气进行降温、调质、粗除尘,使温度降低到230-280℃,经过蒸发冷处理后的烟气进入有4个电场的静电除尘器,烟气经过静电除尘器精除尘后，合格烟气经过煤气冷却器降温到70℃以下进入煤气柜,不合格烟气通过火炬装置放散。整套系统采用自动控制,并与转炉的控制相联系。

干法静电除尘系统工艺流程(图2):

图2  干法静电除尘系统工艺流程

2 石灰石造渣法炼钢转炉煤气的产生及影响因素

2.1石灰石造渣法转炉煤气的产生

转炉煤气主要是由铁水脱碳过程中碳的氧化而产生，化学方程式如下：

2[C]＋O2=2CO＋Q

采用石灰石造渣法炼钢时，碳酸钙的分解产生二氧化碳，吸收热量，化学方程式如下：

CaCO3=（CaO）+CO2 —Q

产生的二氧化碳作为弱氧化剂与铁水中的碳反应生成一氧化碳，化学反应方程式如下：

CO2＋[C]=2CO

因此石灰石造渣法炼钢煤气的产生包括铁水中碳的氧化和铁水碳对二氧化碳的还原。

2.2 供氧期内炉气中氧气含量和一氧化碳含量的变化趋势

图3为转炉下枪吹氧开始到提枪拉碳烟气中氧气含量和一氧化碳含量的变化趋势。

图3 供氧周期内炉气中氧含量和CO含量趋势图

2.3石灰石造渣法转炉煤气产生量的影响因素

转炉煤气吨钢产生量是指转炉冶炼过程中符合一定要求的煤气量，除与标准有关外，还与转炉工艺有关，简要说明如下：

（1）煤气回收条件的影响：为了达到煤气回收安全，同时考虑用户对煤气热值的要求，需要设定相应的回收条件。回收条件直接影响煤气的产生量，继而影响煤气回收的开始与结束，即回收时间的长短，合理降低煤气回收条件可以延长煤气回收时间，提高煤气回收量。

（2）煤气二次燃烧的影响：转炉冶炼中，活动烟罩是否执行降罩操作，影响煤气热值。由于没有铁水预处理，防止降罩粘烟罩，活动烟罩已经固定且拆除了动力装置，空气吸入量只能随着炉嘴集渣而变化。

（3）石灰石造渣法的影响：由于转炉煤气主要是铁水中碳的氧化而产生，因此铁水含碳高，煤气产生量相应高，反之煤气产生量就少，铁水成分一般变化不大。新宝泰炼钢厂采用石灰石造渣法炼钢，相对石灰造渣法来说，石灰石造渣法炼钢废钢消耗很少，相对铁耗较高，因此有利于提高煤气产生量和回收量。

（4）供氧强度的影响：进入冶炼中期后，熔池内碳开始大量氧化，此时炉内反应以脱碳为主，脱碳速度主要取决于供氧强度，供氧强度提高时CO含量在吹炼初期的上升速率和末期的下降速率，从而延长吹炼中期时间，提高转炉煤气回收量。对于转炉冶炼操作来说，供氧强度已经设定好，在环保日益严峻的今天，通过提高供氧强度来提高回收量已经不现实。

（5）煤气用户调配的影响：煤气柜容和用户用气量的调配状态的好坏直接影响转炉煤气回收水平的高低，煤气发电是煤气用量大户，因此及时沟通并合理调配转炉煤气产生量和煤气发电以及煤气柜容之间的关系意义重大。

3石灰石造渣法炼钢转炉煤气回收量分析

3.1石灰石造渣法炼钢转炉煤气回收量统计

使用石灰石造渣法炼钢，废钢加入量较石灰造渣法炼钢少，铁耗较高，相对煤气产生量也较大，受煤气用户现状的影响，吨钢回收量较减少，严重影响负能耗炼钢。

表1  2014年7-12月吨钢煤气回收量

	7月	8月	9月	10月	11月	12月	平均值
吨钢煤气回收量	107.97	106.63	108.13	110.11	102.36	124.88	110.01

根据上表可知，2014年7月至12月份的转炉煤气平均每月回收量为110m3/t钢，回收量最高为12月达到125m3/t。因此煤气吨钢回收量提升空间仍然很大。

表2  2014年7-12月份转炉煤气回收、欠收统计
月份	煤气回收率	煤气欠收率	其中
			开阀欠收率	能中欠收率	钢厂欠收率
7月	67.41%	32.59%	3.96%	18.46%	10.06%
8月	66.79%	33.21%	4.37%	22.45%	6.40%
9月	71.43%	28.57%	4.43%	16.85%	7.33%
10月	78.04%	24.39%	4.53%	13.95%	5.93%
11月	72.35%	27.65%	4.78%	18.58%	4.31%
12月	88.16%	14.61%	5.21%	8.07%	1.39%
均值	74.03%	26.84%	4.55%	16.39%	5.90%

根据上表可知，2014年7-12月份煤气回收率只有74%，欠收率达到26%，煤气欠收分为三种情况，其中开关阀欠收率为4.5%左右而且不可避免，能中原因欠收率最高达到16%以上，主要是柜满欠收，炼钢原因欠收不足6%，因此减少柜满欠收，是提高煤气回收量的主要方法之一。

3.2石灰石造渣法转炉煤气回收量低的原因

（1）、三座转炉同时冶炼回收煤气，短时回收量大，造成柜满拒收，是煤气回收量少的原因之一；

（2）、高炉煤气管网压力高于转炉煤气管网压力，使转炉煤气不能回收，是煤气回收量减少的又一原因；

（3）、转炉煤气发电检修，造成柜满拒收，也是煤气回收量少的又一个原因；

（4）、转炉煤气用户少，造成柜满拒收，是原因之一；

（5）、高炉铁水硅高、磷高，转炉双渣操作，是煤气产生量少的主要原因。

3.3提高石灰石造渣法炼钢转炉煤气回收量的方法

炼钢确保入炉铁水成分合格，减少双渣操作；能中减少各种原因的柜满拒收放散。

（1）、炼钢控制冶炼节奏，三座转炉同时吹炼情况减少。煤气加压站时刻关注高炉煤气管网压力，管网压力低时，增大转炉煤气外送量。

图5  煤气管网压力趋势

如图5，当管网压力低于15KPa时，可加大煤气外送量

（2）、现转炉煤气加压站运行方式为1台350m3/min，压增为20KPa的煤气加压机和3台250m3/min的煤气加压机，增加了转炉煤气输送能力。

（3）、将烧结区域高炉煤气主管道转炉煤气与高炉煤气的并网点的蝶阀开度调小，将炼钢北面的高、转炉煤气并网点阀门开度调大，外网转炉煤气主要输送至炼钢。

（4）、转炉煤气管网系统优化

炼钢中包烤包煤气管道改造，见图：改造方案图6     

图6 炼钢厂中包烘烤煤气管道改造方案

炼钢原混铁炉燃气源管道由高炉煤气管道接至转炉煤气管道，现炼钢煤气用户包括混铁炉、铁包、钢包和中包的烘烤均可使用转炉煤气，增加了转炉煤气用户。

4、效果检查及效益

4.1、吨钢煤气回收量显著提高

表3  2015年6-12月份吨钢煤气回收量

月份	6月	7月	8月	9月	10月	11月	12月	均值
2015煤气回收	131.5	130.5	132.5	130.2	127.8	131	127.4	130.1

由上表可知，2015年6-12月份转炉吨钢煤气回收量稳定在130立米左右，达到了预期效果，12月份煤气回收略有降低，主要是年底煤气发电检修。

4.2、煤气回收率显著提高

表4  2015年6-12月份转炉煤气回收、欠收统计
月份	煤气回收率	煤气欠收率	其中
			开阀欠收率	能中欠收率	钢厂欠收率
6月	90.66%	9.34%	5.08%	2.57%	2.30%
7月	88.52%	11.38%	4.98%	4.60%	1.90%
8月	88.92%	11.34%	5.06%	4.93%	1.44%
9月	85.27%	14.87%	4.87%	6.72%	3.41%
10月	86.74%	13.31%	5.13%	6.21%	2.15%
11月	89.95%	10.08%	5.13%	3.12%	2.05%
12月	92.05%	8.18%	4.76%	1.94%	1.63%
均值	88.58%	11.53%	4.99%	4.59%	2.10%

煤气回收率稳定在88%左右，欠收率基本在12%左右，其中开阀欠收率在5%左右，能中原因造成的欠收降幅最大，也就是柜满拒收明显降低。

图7 煤气欠收率显著下降

4.3、效益分析：

表5  2015年6-12月份转炉煤气回收如下表：

月份	6月	7月	8月	9月	10月	11月	12月	均值
2015煤气回收（M3）	131.5	130.5	132.5	130.2	127.8	131	127.4	130.1
吨钢效益（元）	4.3	4.1	4.5	4.04	3.56	4.2	3.48	4.02

2015年6-12月份吨钢煤气回收达到130立方米，比2014年提高20立方米，每立方米按0.20元计算，吨钢效益达到4.00元。年钢产量按300万吨计算，年降本增效可达1200万元。效益相当可观。

5、结束语

根据我们所取得的成果。我们将一些行之有效的措施制度化、标准化：

(1)、转炉冶炼尽量避免三座转炉同时冶炼回收煤气，确保转炉煤气均衡产生回收，实在错不开时，及时通知煤气回收部门，加大转炉煤气外送量，尽量使转炉煤气少放散、不放散。

(2)、转炉煤气发电尽量安排与转炉同步检修，减少柜满放散。

(3)、充分利用混铁炉均匀铁水温度和成分的作用，确保入炉铁水成分合格，减少转炉双渣操作，确保煤气符合回收条件。

作者简介：杨立民（1966.09-）男，1988年7月毕业于沈阳冶金机械专科学校（现名沈阳大学）铸造专业，2006年8月至今在唐山新宝泰炼钢厂从事技术质量工作，现任炼钢厂综合室技术组组长、工程师。

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