基于氮气补偿的转炉炼钢煤气全回收工艺及其控制方法技术

基于氮气补偿的转炉炼钢煤气全回收工艺及其控制方法属于转炉炼钢煤气回收技术，目的是根据转炉炼钢煤气回收的特点，研究开发与之工况相适应的工艺及其控制方法，以实现转炉煤气全回收，要点是对前烧期烟气混合点、后烧期烟气混合点以及中烧期异常时烟气混合点的氧含量超标烟气采用补充适量氮气进行稀释，使氧含量处于≤2％的范围，使之达到安全的、可以进行回收的氧气含量标准，实现转炉煤气的全回收，实现转炉炼钢一次除尘烟气的零排放，既可获得煤气回收指标的提高，也可获得除尘风机较大幅度的节能，特别是实现了污染物的零排放，可广泛应用于新建、扩建或改造的各类OG法转炉炼钢煤气回收系统。

Full recovery process and control method of converter steelmaking gas based on nitrogen compensation

The whole process of converter steelmaking gas recovery based on nitrogen compensation and its control method belong to the technology of converter steelmaking gas recovery. The purpose is to study and develop the process and control method adapted to the working condition according to the characteristics of the converter gas recovery. The flue gas mixing point in the post burning period and the abnormal oxygen content of the flue gas mixing point are diluted with supplemental nitrogen, so that the oxygen content is in the range of less than 2%, so that the oxygen content is safe and can be recovered. The full recovery of converter gas is realized, and the one time dust removal gas in converter steelmaking is realized. The zero discharge can not only improve the gas recovery index, but also achieve a large range of energy saving of the dust collector, especially the zero discharge of the pollutants, which can be widely used in the new, expanded or modified OG converter steelmaking gas recovery system.

【技术实现步骤摘要】
基于氮气补偿的转炉炼钢煤气全回收工艺及其控制方法
本专利技术属于OG法转炉炼钢煤气回收技术。
技术介绍
转炉煤气是钢铁企业重要的二次能源，转炉煤气回收约占整个转炉工序能源回收总量的70％～90％，是“负能炼钢”和降低工序能耗的关键环节。转炉煤气的热值较高，是较为优质的燃料，可以在钢铁企业的燃料平衡中起到重要作用，提高转炉煤气回收量，不仅能有效降低炼钢工序生产成本，而且能极大降低炼钢厂污染物排放总量，实现清洁生产。目前转炉烟气除尘及煤气回收系统大体分为三种类型：湿法(OG法OxygenConverterGasRecoverySystem)除尘、半干法除尘和LT(Lurgi-Thyssen)干法除尘。半干法除尘是从湿法(OG法)除尘演变出来的，亦属于OG法除尘，故以下将湿法和半干法统称为OG法。OG法喉口调节采用RD(RiceDamper)阀或环缝洗涤器(RingSlitWasher简称RSW)，为叙述方便，以下将RD和RSW统称为喉口阀。此外，由于LT干法除尘与OG法除尘存在较大差异，所以LT干法除尘不属于本专利的范围。关于OG法转炉炼钢煤气回收技术，目前一般采用的回收条件是CO含量≥35％，氧含量≤2％，其中有一个条件不满足时，则停止回收，烟气经由放散烟囱点火放散；为提高煤气回收数量，有的转炉炼钢厂放宽了回收条件，例如，回收条件是CO含量≥15％～35％，氧含量≤2％，其中有一个条件不满足时，则停止回收，烟气经由放散烟囱点火放散。对于后一种情况，虽然回收条件降低，提高了煤气回收率，但回收煤气平均热值降低，此外排放量还是不少。特别在低CO含量时，如果点火放散处理不到位，产生未点火放散，则产生了CO直接排放，加重了对环境的污染。在冶炼过程的前烧期，由于很难达到回收条件，故几乎所有的转炉炼钢厂都进行点火放散处理。点火放散产生的环境污染少一些，但点火失败放散产生的环境污染则大了许多。此外，虽然烟尘排放的法律规定越来越严格，但由于烟尘排放总量上，总体是在上升趋势，炼钢转炉每年煤气放散产生的环境污染也相当可观，因此，从环境保护的意义上说，仅仅限制排放烟尘中颗粒物含量≤50mg/m3是不够的，还应对CO排放量、二氧化碳排放量等进行限制，如果仅从排放烟尘中颗粒物含量方面进行限制，比较结果就截然不同，例如，300t转炉和100t转炉在同样的标准限制下，它们对区域环境的影响也是有很大不同的，300t转炉的3倍左右的总量变化会产生质量的变化，这也是为什么随着工业规模的扩大，区域环境迅速变坏的重要因素之一。如果在煤气回收技术上有突破性的进展，则将收到既降低减排又节能增效的双重效果，将会产生巨大的经济效益和良好的社会效益。特别是如果实现了转炉炼钢煤气的全回收，实现转炉一次除尘烟气的零排放，则将对环境保护做出不可低估的贡献。转炉煤气回收技术自上世纪60年代应用半个多世纪以来，煤气回收工艺得到了不断的改进和完善，但距离实现煤气的全回收还有较大差距。基于氮气补偿的转炉炼钢煤气全回收工艺及其控制方法还未见到公开发表的出版物、文献或资料。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据转炉炼钢煤气回收的特点，研究开发与之工况相适应的工艺及其控制方法，以实现转炉煤气全回收。本专利技术的要点是研究现有煤气回收系统存在的问题，突破现有煤气回收的技术瓶颈，创新性地采用基于氮气进行补偿的转炉炼钢煤气全回收及其控制方法，根据对冶炼过程不同阶段转炉烟气中CO含量和氧气含量的分析，研发了解决方案，要点是对前烧期烟气混合点、后烧期烟气混合点以及中烧期异常时烟气混合点的氧含量超标烟气采用补充适量氮气进行稀释，使氧含量处于≤2％的范围，使之达到安全的、可以进行煤气回收的氧气含量标准，用这个方法实现转炉煤气的全回收，实现转炉炼钢一次除尘烟气的零排放，既可获得煤气回收指标的提高，也可获得除尘风机较大幅度的节能，特别是实现了污染物的零排放，为环境保护做出了非常有益的贡献。附图说明附图1中1a是炼钢转炉，2a是转炉烟罩，3a是炉内压力检测器，4a是冷却烟道，5a是烟气粗除尘设施，6a是烟气精除尘设施，7a是喉口阀，8a是1#一氧化碳含量氧含量检测装置，9a是管网压力检测器，10a是一次除尘风机，11a是2#一氧化碳含量氧含量检测装置，12a是煤气回收切换装置，13a是烟气放散烟囱，14a是煤气柜，15a是氮气供给设施，16a是氮气风机，17a是氮气风机出口阀，18a是氮气补偿切换装置，19a是氮气补偿管网压力检测器。附图1中8a、9a、15a、16a、17a、18a和19a是基于氮气补偿的转炉炼钢煤气全回收工艺配套的新增设备，其它均为现有技术常规配备设备。附图2中[1]是煤气全回收系统数据信息处理及控制装置，[2]是转炉工艺主控制系统，[3]是煤气回收及风机调速动态控制器，[4]是1#一氧化碳含量氧气含量检测装置，[5]是2#一氧化碳含量氧气含量检测装置，[6]是炉内压力检测器，[7]是管网压力检测器，[8]是氮气风机调速装置，[9]是氮气风机电动机，[10]是氮气风机，[11]是氮气风机出口阀，[12]是氮气风机出口阀开度反馈，[13]是氮气补偿切换装置，[14]是氮气补偿管网压力检测器，[15]是一次除尘风机调速装置，[16]是一次除尘风机电动机，[17]是一次除尘风机，[18]是喉口阀电动执行机构，[19]是喉口阀，[20]是喉口阀开度反馈，[21]是煤气回收切换装置，[22]是工艺参数及设备状态信息，[23]是煤气回收及风机工艺过程系统。附图2中[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]、[13]、[14]、[22]和[23]是基于氮气补偿的转炉炼钢煤气全回收工艺及其控制方法相关的系统或设备，其它均为现有技术相关系统或设备。具体实施方式关于目前煤气回收情况的分析，目前一般采用的回收条件是CO含量≥35％，氧含量≤2％，转炉冶炼过程中通常将与煤气回收相关联的过程分成三个阶段，称为前烧期、煤气回收期和后烧期。以120吨转炉为例，转炉冶炼周期约为35～40min，其中，吹氧冶炼时间约15min，分为前烧期时间约3min、煤气回收时间约10min和后烧期时间约2min；非冶炼时间约20～25min。也就是说，目前煤气回收时间为10min左右，前烧期时间约3min和后烧期时间约2min的时间煤气不回收，而经由烟囱点火放散。前烧期的煤气不回收的原因是CO含量低和氧含量短时超标，后烧期的煤气不回收的原因是CO含量低和氧含量短时超标。理论上说，某一时间段CO含量低并不是煤气回收的主要障碍，氧含量高才是制约煤气回收的关键所在，因为氧含量超标将会产生安全问题，是绝对不可以逾越的红线。如果将煤气全回收工艺定义为：从降罩到位及吹氧开始，并经一段延时作为煤气回收起始时间至提罩开始及吹氧结束，并经一段延时为煤气回收结束的整个时间段称为煤气回收时间。为与煤气全回收工艺的这个特点相一致，以下将现有技术所称煤气回收时间改称为中烧期时间，以避免混淆。进一步分析，前烧期和后烧期因CO含量低而不进行煤气回收的原因，一是考虑影响整体煤气回收的热值，二是考虑影响煤气点火放散，但更重要的是氧含量超标才是硬指标。那么理论上说，只要使氧含量问题得到解决，则可实现煤气的全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于氮气补偿的转炉炼钢煤气全回收工艺及其控制方法，其特征是对前烧期烟气混合点、后烧期烟气混合点以及中烧期异常时烟气混合点的氧含量超标烟气采用补充适量氮气进行稀释，使氧含量处于≤2％的范围，使之达到安全的、可以进行煤气回收的氧气含量标准，用这个方法实现转炉煤气的全回收，实现转炉炼钢一次除尘烟气的零排放。

【技术特征摘要】
1.基于氮气补偿的转炉炼钢煤气全回收工艺及其控制方法，其特征是对前烧期烟气混合点、后烧期烟气混合点以及中烧期异常时烟气混合点的氧含量超标烟气采用补充适量氮气进行稀释，使氧含量处于≤2％的范围，使之达到安全的、可以进行煤气回收的氧气含量标准，用这个方法实现转炉煤气的全回收，实现转炉炼钢一次除尘烟气的零排放。2.根据权利要求1所述的基于氮气补偿的转炉炼钢煤气全回收工艺及其控制方法，其中煤气全回收工艺的特征是[1a]是炼钢转炉；[2a]是转炉烟罩；[3a]是炉内压力检测器，[4a]是冷却烟道；烟气粗除尘设施[5a]，根据除尘方法的不同，分别是湿法(OG法)除尘和半干法除尘；烟气精除尘设施[6a]，根据除尘方法的不同，采用RD(RiceDamper)阀或环缝洗涤器(RingSlitWasher简称RSW)，两者统称为喉口阀；喉口阀[7a]根据烟气量变化其开度；1#一氧化碳含量氧含量检测装置[8a]，实时检测一次除尘风机前部管网内一氧化碳含量和氧含量；管网压力检测器[9a]，实时检测管网该点处的压力；一次除尘风机[10a]，离心式风机；2#一氧化碳含量氧含量检测装置[11a]，实时检测一次除尘风机后部管网内一氧化碳含量和氧含量；煤气回收切换装置[12a]，根据是否进行煤气回收，分别切换至煤气柜煤气回收管路或烟囱放散管路；烟气放散烟囱[13a]，在煤气全回收系统正常时仅用于排放非冶炼阶段的烟气，在煤气全回收系统故障时点火放散冶炼阶段的烟气；煤气柜[14a]用于储备一座转炉或多座转炉煤气全回收的煤气储存缓冲，具有与炼钢厂及钢铁公司煤气平衡网络的接口；氮气供给设施[15a]，在实际的应用中可以根据炼钢厂的实际情况，取自已有氮气管网或取自另设氮气储存设施；氮气风机[16a]，该风机的容量，即流量和压力须满足前烧期烟气混合点氧含量超标时和后烧期烟气混合点氧含量超标时的最大需求量；氮气风机出口阀[17a]，电动调节阀；氮气补偿切换装置[18a]，根据是否需要氮气补偿进行切换控制，分别切换至烟气主管网或氮气回流管路；氮气补偿管网压力检测器[19a]，用于检测氮气输出管网的压力；氮气补偿系统由氮气供给设施[15a]、氮气风机[16a]、氮气风机出口阀[17a]和氮气补偿管网压力检测器[19a]组成；采用这种工艺方法实现了转炉炼钢的煤气全回收工艺，用相应的检测和控制实现了煤气全回收工艺过程。3.根据权利要求1所述的基于氮气补偿的转炉炼钢煤气全回收工艺及其控制方法，其中煤气全回收工艺控制方法的特征是煤气全回收系统数据信息处理及控制装置[1]是基于氮气补偿的转炉炼钢煤气全回收工艺控制方法的核心，是以计算机工作站为基础组成的数字式装置，实时从转炉工艺主控制系统[2]获取生产运行联锁信息、设备状态信息及有关系统参数，实时从煤气回收及风机调速动态控制器[3]获取煤气回收系统及各风机运行的有关信息，根据这些信息、有关系统参数及相关数据来确定煤气回收的控制参数、一次除尘风机调速装置的控制参数、氮气风机调速装置的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：高毅夫，
申请(专利权)人：北京凯德恒源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11