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炼钢转炉煤气柜前后氧含量超标的原因及解决方案

检测人王大锤

2024/04/01

石油化工检测

1 煤气回收系统工艺流程

在转炉吹炼过程中，由于剧烈的氧化反应，会有大量的高温炉气从炉口逸出，炉气中含有86%左右的CO和少量的CO2。炉气出炉口后与少量空气（一般通过炉口微差压控制系统将空气过剩系数控制为0.1）发生燃烧，燃烧后的烟气中仍含有60%-70%的CO。为了回收烟气中的CO，已配备了转炉煤气净化及回收系统，主要包括炉口微差压自动调节、R-D喉口、三通阀、氧气及一氧化碳分析仪（三通阀阀前管道、煤气柜柜前管道、煤气柜中各有一套分析仪）等设备。

2 氧含量超标现象和原因分析

（1）氧含量超标现象。超标现象大多是出现在煤气回收结束时，表现为三通阀前煤气中氧含量正常（氧含量小于2%），而到煤气柜柜前突然上升（达到2%-10%）。超标现象的出现具有不定期性，每月发生3-6次。

（2）氧含量超标原因。经过长时间的现场跟踪、分析，查明超标的原因是由于转炉吹炼后期铁水中碳含量较低，氧气与铁水中的碳反应不够剧烈，少量的氧气被一次风机直接吸走混入煤气中；另一方面，由于氧分析仪响应时间和三通阀动作时间过长，等三通阀接到分析仪氧含量超标指令从回收状态完全转换到放散时，已有一定量的含氧量很高的煤气进入煤气柜柜前管道，造成柜前管道氧含量超标。

3 解决方案

查明氧含量超标的上述原因后，我们便从煤气回收操作及设备所存在的缺陷上找到了解决方案。

（1）规范煤气回收操作。煤气回收开始后及时将活动烟罩降到位，防止大量空气被吸入烟罩内。煤气回收期严格控制氧枪位，氧枪的提升严禁超过开氧点，防止枪位过高造成氧气直接被一次风机吸走。煤气回收结束前先提升活动烟罩，30s后再提氧枪。由于三通阀动作与活动烟罩动作联锁，这样煤气回收以活动烟罩提升而结束，不受氧分析仪响应时间长的影响。除特殊情况外，煤气回收系统设备（三通阀等）必须自动控制。

另外，由于回炉钢中碳含量降低、吹氧时间短，碳、氧反应不剧烈，以致大流量的高纯度的氧气极容易被一次风机直接吸走，回收的煤气中氧含量超标严重，因此我们决定不回收回炉钢煤气。

（2）增加煤气回收连锁条件。原设计中煤气回收三通阀的动作只与活动烟罩连锁，为防止活动烟罩因意外故障无法动作，我们增加了氧枪的提示超过开氧点与三通阀从回收位置转放散位置的联锁，从而形成双保险。

（3）缩短三通阀动作时间及氧分析仪响应时间。经分析，三通阀动作时间长达48s的原因是由于气缸的气源管通径太小（只有15mm）。我们将其扩大到25mm后，三通阀动作时间缩短为27s。另外，原设计三通阀的动作气源为压缩空气，而且压缩空气的压力偏低（0.6MPa），波动也很大，造成三通阀工况不稳。我们将三通阀的气源改为中压氮（压力为1.3-1.6MPa,减压后为0.7MPa），三通阀工况稳定，其动作时间又缩短了7s。与此同时又改进氧分析仪的性能，使其响应时间从48s缩短到36s。这样整个反应时间有缩短，滞后现象有所改善。

通过规范煤气回收操作和设备改造后，我厂煤气回收期间氧含量超标现象基本杜绝，消除了安全隐患，保证了转炉煤气回收系统能够连续运行，煤气回收约增加了5%。

4 其他造成氧含量超标的可能因素

除了上述因素外，还可能出一些其他造成氧含量超标的因素，例如烟道上人孔门泄漏、负压段管道泄漏、风机前管道上防爆膜破裂、三通阀关不死或三通阀突发故障不动作以及氧分析仪故障等。通常，转炉煤气回收氧含量超标属偶发现象，大多是炼钢操作不当所造成。如果转炉煤气回收氧含量超标连续发生，应检查煤气回收系统是否存在设备故障。

转炉煤气回收量的讨论

每个实现煤气回收的单位都有自己的一套煤气回收量增加的办法，但总结起来主要几点：

一控制煤气回收时炉口的空气吸入量，使烟气中的CO、O2含量尽快达标。

二在转炉生产时化好初渣对煤气回收的影响也很大，在转炉生产中，化渣的好坏直接影响到转炉生产的平稳性，也是衡量转炉操作水平的主要标志，它同时是影响到转炉煤气量在生产初期是否能够平稳上升的重要因素。从转炉煤气分析的曲线上就可以看出转炉开始吹炼时的加料对烟气CO

的变化是相当大的。通过我们的现场试验，在转炉生产中的加料做到分批加料将缩短从转炉吹炼到烟气达标的时间。

三转炉炼钢过程中的生产稳定对CO的稳定有很大的关系。由于转炉生产过程是个脱碳的过程，在转炉吹炼后期，一般生产厂的操作时供氧80%左右就是提活动烟罩，由于空气的迅速进入，CO、O2的浓度很快下降，从煤气分析曲线上可以证实CO的含量下降情况，提罩后基本上很快就使回收终止，从而影响煤气的回收量。总结我们的成功经验，在转炉钢水脱碳后期，虽然碳基本上没去了，但我们在操作中可以适当将提罩时间后延，控制住炉口空气暂时不让其进入，再从煤气分析曲线上可以看出，CO的含量曲线变成缓降，这就会延长回收时间，从而提高煤气的回收量。

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