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【摘 要】 转炉是炼钢生产的主导工艺，在炼钢流程中，伴随着产生大量的副产煤气。转炉煤气是优质可燃气体，经技术处理后可供钢铁企业炉窑加热使用，减少一次燃料购入量，同时提升环保、节能指标和烟气净化效率，降低转炉烟气中外排大气的粉尘含量，全量回收和利用好转炉煤气对于钢铁企业节能降耗，减轻环境污染意义重大。
【关键词】 炼钢转炉；煤气回收；回收条件
转炉煤气是钢铁企业重要的二次能源，也是我国二次能源回收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，转炉煤气回收成为现代转炉炼钢中的重要技术，被国家列为重点推广的节能技术之一。转炉煤气回收系统管线长，设备复杂，影响转炉煤气回收的因素较多。资料表明，国内绝大部分钢厂的转炉煤气回收利用效果均不理想，截至2013下半年，吨钢煤气回收量多数停留在40-60m3/t的水平上，与国外先进水平相差甚远，既浪费了大量能源，又严重污染了环境。因此，尽快消化掌握转炉煤气回收技术、充分挖掘设备潜能、安全高效地提高转炉煤气回收水平，已成为国内绝大部分钢厂面临的共同课题。
1 转炉煤气回收系统简介
炼钢的生产实践表明，转炉煤气回收是转炉炼钢工序实现负能炼钢的关键环节。150吨转炉煤气回收系统工艺流程如图1所示[1]。
2 转炉煤气回收量的影响因素
转炉煤气回收量的影响因素较多，因此需结合上述理论分析，从转炉设备条件、原料条件、钢水碳含量、空气吸入量、煤气回收条件、供氧强度等方面研究这些因素对转炉煤气回收量的影响[2]。
2.1转炉设备条件的影响
设备运行状态的好坏直接影响转炉煤气回收水平的高低，特别是煤气柜容量和用户用气量的调配状态。当煤气回收供大于求时，会造成煤气不能回收而无谓放散。同时，煤气成分分析仪中CO含量量程若偏低也会影响了转炉煤气的回收水平。
2.2原料条件和钢水碳含量的影响
转炉煤气主要是由铁水脱碳过程中碳氧化产生的，通过对钢转炉正常生产条件下生产数据统计分析，计算得原料条件和钢水碳含量对转炉煤气回收量的影响。原料条件和钢水碳含量对吨钢煤气回收量的影响十分明显。其中，原料中铁水比变化影响最大。
2.3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，以α表示。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。α既影响煤气量又影响煤气的单位热值，若α增加，使煤气中CO燃烧，导致煤气热值降低，使转炉煤气回收量减少。理论上讲，若α=1，煤气中CO已完全燃尽，此时煤气热值为零；若α=0时，煤气中CO含量最大，其标准热值煤气体积量亦最高。目前钢转炉冶炼中的空气吸入系数在0.09-0.16，削弱了转炉煤气的回收效果。因此，就转炉煤气回收而言，α越小越好，通过计算分析可知α若降低0.01，吨钢煤气回收量可提高0.92m3/t。
2.4供氧强度的影响
转炉冶炼进入冶炼中期后，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，可提高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。若将钢转炉供氧强度从2.9m3/（min·t）提高到3.5m3/（min·t），冶炼时间可缩短到11min内，吨钢转炉煤气回收量提高7m3/t。
2.5煤气计量的影响
煤气计量数据及分析数据的准确性、及时性直接影响到煤气回收工作的顺利进行。煤气计量设备的状况直接会影响到计量数据的准确性，进而影响回收量。煤气数据的有效分析为公司生产管理活动提供数据支撑。
3 提高转煤回收量措施
影响转炉煤气回收量的主要因素有转煤回收工艺及设备、钢水碳含量、冶炼空气吸入量、供氧强度、煤气回收条件、转炉检修、转煤存储与用量平衡等因素。通过对这些影响因素进行分析，找出能提高转煤回收量的有效措施；并结合实际生产状况，优化转煤回收生产操作，并进行相应技术改造，以提高转煤回收回收量和使用量[3]。
3.1做好降罩和合理供氧
在转炉冶炼中期进行降罩操作时，应根据实际吹炼规律，合理调整烟罩下降下限和控制炉口的微差压大小；保证其烟气既不外溢又不吸入空气，以减少烟气外溢损失，及因回收条件不达标而放弃回收的炉数。同时合理调整供氧强度，加快碳氧反应速度；并采用先降罩后下氧枪的方式，促成转炉煤气尽早达标，以延长总回收时间，进而提高转炉煤气回收量。
3.2做好转煤回收运行与维护
转炉煤气回收设备运行质量也是影响转炉煤气回收量的一个重要因素。首先，优化转炉煤气回收运行方式，做好重要设备的定检和维护，提高电除尘器和风机的备用能力，以保证在应急情况下不影响转煤的回收。其次，对转炉煤气分析和计量仪器进行改进，保证在线CO分析仪、氧分析仪、流量计和柜位测量的准确性，避免出现因仪表方面的故障而影响转煤回收和计量[4]。
3.3降罩到位与炉口微差压调控并行，提高回收煤气品質
在生产操作中，空气吸入量主要受活动烟罩与炉口间隙的大小以及炉口微差压的影响。因此，在转炉吹炼过程中，要严格实行降罩操作，尽早将烟罩降至最低位，保持烟罩与转炉的“零”距离，防止空气吸入造成二次燃烧，确保煤气回收的质量；同时，要合理调控炉口微差压，保持炉口微正压（0-10Pa），限制空气吸入的不良影响，提高转炉煤气品质[5]。
3.4优化供氧制度，实施高效冶炼 优化供氧制度，合理控制枪位，实现吹炼前期尽早化渣、化透，缩短开吹至具备煤气回收条件的时间。例如唐钢第一钢轧厂转炉的供氧强度为3.25m3/（min·t），出于安全考虑，一般控制在3.5m3/（min·t）以下。因此，在保障冶炼安全的前提下，若将供氧强度提高至3.5m3/（min·t），吨钢煤气回收量增加4.5m3。
3.5做好转炉煤气平衡
例如目前，攀钢钒有5座转炉可以进行转煤回收，主要用于热电8#-10#锅炉热力发电。因为转炉冶炼是周期性的，转煤回收并不连续；所以需做好转炉煤气存储和用量平衡，并建立良好的转煤回收与用户之间的联系协调制度，以合理控制转炉煤气柜柜位，减少转煤放散。当转炉回收比较集中时，应通知热电用户加大转煤用量，減少高煤或焦煤用量；避免出现因转炉煤气柜柜位高而拒绝回收的情况，以提高每天转煤回收炉数，进而增加转煤回收量[6]。
除此以外，还要加强管理，促进转炉回收系统现场操作人员与能源中心的信息交流与合作，为安全、高效地回收转炉煤气提供重要保证。
4 结语
随着炼钢工艺的优化，如果不存在煤气用量和气柜容量的局限性，按照实际回收试验数据可以推断，转炉煤气的全部回收量可达120-130m3/t钢。在保证煤气回收质量的情况下，通过采取控制转炉煤气回收的各个重要环节，及生产操作优化、回收条件改善等措施，充分释放了转煤回收的潜力，提高了转炉煤气回收量。总之，副产煤气的全部回收综合利用，是反映钢铁企业能源利用水平及节能降耗水平的关键指标，是实现负能炼钢和降低炼钢工序能耗的关键环节，同时能降低钢厂污染物排放总量，实现节能环保双赢，具有环境效益和经济效益。
参考文献：
[1]俞波.提高转炉煤气回收率的综合措施[J].中国冶金，2003，（10）：14-17.
[2]陈志斌.国内转炉煤气回收利用技术的现状及发展[J].冶金动力，2003，（1）：9-12.
[3]史翠毕，陈广言，史德明，等.马钢95t转炉负能炼钢实践[J].冶金环境保护，2004，（2）：71-73.
[4]郦秀萍，蔡九菊，殷瑞钰，等.转炉炼钢工序最小能耗的研究[J].钢铁，2003，（5）：50-52.
[5]左建平.转炉煤气回收过程中出现的问题及分析处理.冶金动力，2007年第6期
[6]俞波.提高转炉煤气回收率的综合措施[J].中国冶金，2003，（10）：17—20.
【关键词】 炼钢转炉；煤气回收；回收条件
转炉煤气是钢铁企业重要的二次能源，也是我国二次能源回收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，转炉煤气回收成为现代转炉炼钢中的重要技术，被国家列为重点推广的节能技术之一。转炉煤气回收系统管线长，设备复杂，影响转炉煤气回收的因素较多。资料表明，国内绝大部分钢厂的转炉煤气回收利用效果均不理想，截至2013下半年，吨钢煤气回收量多数停留在40-60m3/t的水平上，与国外先进水平相差甚远，既浪费了大量能源，又严重污染了环境。因此，尽快消化掌握转炉煤气回收技术、充分挖掘设备潜能、安全高效地提高转炉煤气回收水平，已成为国内绝大部分钢厂面临的共同课题。
1 转炉煤气回收系统简介
炼钢的生产实践表明，转炉煤气回收是转炉炼钢工序实现负能炼钢的关键环节。150吨转炉煤气回收系统工艺流程如图1所示[1]。
2 转炉煤气回收量的影响因素
转炉煤气回收量的影响因素较多，因此需结合上述理论分析，从转炉设备条件、原料条件、钢水碳含量、空气吸入量、煤气回收条件、供氧强度等方面研究这些因素对转炉煤气回收量的影响[2]。
2.1转炉设备条件的影响
设备运行状态的好坏直接影响转炉煤气回收水平的高低，特别是煤气柜容量和用户用气量的调配状态。当煤气回收供大于求时，会造成煤气不能回收而无谓放散。同时，煤气成分分析仪中CO含量量程若偏低也会影响了转炉煤气的回收水平。
2.2原料条件和钢水碳含量的影响
转炉煤气主要是由铁水脱碳过程中碳氧化产生的，通过对钢转炉正常生产条件下生产数据统计分析，计算得原料条件和钢水碳含量对转炉煤气回收量的影响。原料条件和钢水碳含量对吨钢煤气回收量的影响十分明显。其中，原料中铁水比变化影响最大。
2.3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，以α表示。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。α既影响煤气量又影响煤气的单位热值，若α增加，使煤气中CO燃烧，导致煤气热值降低，使转炉煤气回收量减少。理论上讲，若α=1，煤气中CO已完全燃尽，此时煤气热值为零；若α=0时，煤气中CO含量最大，其标准热值煤气体积量亦最高。目前钢转炉冶炼中的空气吸入系数在0.09-0.16，削弱了转炉煤气的回收效果。因此，就转炉煤气回收而言，α越小越好，通过计算分析可知α若降低0.01，吨钢煤气回收量可提高0.92m3/t。
2.4供氧强度的影响
转炉冶炼进入冶炼中期后，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，可提高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。若将钢转炉供氧强度从2.9m3/（min·t）提高到3.5m3/（min·t），冶炼时间可缩短到11min内，吨钢转炉煤气回收量提高7m3/t。
2.5煤气计量的影响
煤气计量数据及分析数据的准确性、及时性直接影响到煤气回收工作的顺利进行。煤气计量设备的状况直接会影响到计量数据的准确性，进而影响回收量。煤气数据的有效分析为公司生产管理活动提供数据支撑。
3 提高转煤回收量措施
影响转炉煤气回收量的主要因素有转煤回收工艺及设备、钢水碳含量、冶炼空气吸入量、供氧强度、煤气回收条件、转炉检修、转煤存储与用量平衡等因素。通过对这些影响因素进行分析，找出能提高转煤回收量的有效措施；并结合实际生产状况，优化转煤回收生产操作，并进行相应技术改造，以提高转煤回收回收量和使用量[3]。
3.1做好降罩和合理供氧
在转炉冶炼中期进行降罩操作时，应根据实际吹炼规律，合理调整烟罩下降下限和控制炉口的微差压大小；保证其烟气既不外溢又不吸入空气，以减少烟气外溢损失，及因回收条件不达标而放弃回收的炉数。同时合理调整供氧强度，加快碳氧反应速度；并采用先降罩后下氧枪的方式，促成转炉煤气尽早达标，以延长总回收时间，进而提高转炉煤气回收量。
3.2做好转煤回收运行与维护
转炉煤气回收设备运行质量也是影响转炉煤气回收量的一个重要因素。首先，优化转炉煤气回收运行方式，做好重要设备的定检和维护，提高电除尘器和风机的备用能力，以保证在应急情况下不影响转煤的回收。其次，对转炉煤气分析和计量仪器进行改进，保证在线CO分析仪、氧分析仪、流量计和柜位测量的准确性，避免出现因仪表方面的故障而影响转煤回收和计量[4]。
3.3降罩到位与炉口微差压调控并行，提高回收煤气品質
在生产操作中，空气吸入量主要受活动烟罩与炉口间隙的大小以及炉口微差压的影响。因此，在转炉吹炼过程中，要严格实行降罩操作，尽早将烟罩降至最低位，保持烟罩与转炉的“零”距离，防止空气吸入造成二次燃烧，确保煤气回收的质量；同时，要合理调控炉口微差压，保持炉口微正压（0-10Pa），限制空气吸入的不良影响，提高转炉煤气品质[5]。
3.4优化供氧制度，实施高效冶炼 优化供氧制度，合理控制枪位，实现吹炼前期尽早化渣、化透，缩短开吹至具备煤气回收条件的时间。例如唐钢第一钢轧厂转炉的供氧强度为3.25m3/（min·t），出于安全考虑，一般控制在3.5m3/（min·t）以下。因此，在保障冶炼安全的前提下，若将供氧强度提高至3.5m3/（min·t），吨钢煤气回收量增加4.5m3。
3.5做好转炉煤气平衡
例如目前，攀钢钒有5座转炉可以进行转煤回收，主要用于热电8#-10#锅炉热力发电。因为转炉冶炼是周期性的，转煤回收并不连续；所以需做好转炉煤气存储和用量平衡，并建立良好的转煤回收与用户之间的联系协调制度，以合理控制转炉煤气柜柜位，减少转煤放散。当转炉回收比较集中时，应通知热电用户加大转煤用量，減少高煤或焦煤用量；避免出现因转炉煤气柜柜位高而拒绝回收的情况，以提高每天转煤回收炉数，进而增加转煤回收量[6]。
除此以外，还要加强管理，促进转炉回收系统现场操作人员与能源中心的信息交流与合作，为安全、高效地回收转炉煤气提供重要保证。
4 结语
随着炼钢工艺的优化，如果不存在煤气用量和气柜容量的局限性，按照实际回收试验数据可以推断，转炉煤气的全部回收量可达120-130m3/t钢。在保证煤气回收质量的情况下，通过采取控制转炉煤气回收的各个重要环节，及生产操作优化、回收条件改善等措施，充分释放了转煤回收的潜力，提高了转炉煤气回收量。总之，副产煤气的全部回收综合利用，是反映钢铁企业能源利用水平及节能降耗水平的关键指标，是实现负能炼钢和降低炼钢工序能耗的关键环节，同时能降低钢厂污染物排放总量，实现节能环保双赢，具有环境效益和经济效益。
参考文献：
[1]俞波.提高转炉煤气回收率的综合措施[J].中国冶金，2003，（10）：14-17.
[2]陈志斌.国内转炉煤气回收利用技术的现状及发展[J].冶金动力，2003，（1）：9-12.
[3]史翠毕，陈广言，史德明，等.马钢95t转炉负能炼钢实践[J].冶金环境保护，2004，（2）：71-73.
[4]郦秀萍，蔡九菊，殷瑞钰，等.转炉炼钢工序最小能耗的研究[J].钢铁，2003，（5）：50-52.
[5]左建平.转炉煤气回收过程中出现的问题及分析处理.冶金动力，2007年第6期
[6]俞波.提高转炉煤气回收率的综合措施[J].中国冶金，2003，（10）：17—20.