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      轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼的應(yīng)用研究

      2018-01-29 16:04:31韓鋒
      中國設(shè)備工程 2018年10期
      關(guān)鍵詞:精煉爐煉鋼除塵器

      韓鋒

      (河鋼集團(tuán)承鋼公司,河北 承德 067102)

      1 概述

      我國是產(chǎn)鋼大國,同時也是資源、能源相對匱乏的國家,推廣節(jié)能減排技術(shù)是保證鋼鐵工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵?!柏?fù)能煉鋼”是煉鋼節(jié)能的主要技術(shù),我國轉(zhuǎn)爐鋼比例超過90%,推廣“負(fù)能煉鋼”對實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo),保證鋼鐵工業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。通常轉(zhuǎn)爐煉鋼消耗的能量波動在15~30kgce/t,而回收煤氣、蒸汽的能量可折合25~35kgce/t。因此,實現(xiàn)“負(fù)能煉鋼”一方面要努力降低煉鋼能耗,另一方面要加強(qiáng)回收,提高能量回收效率。

      2 自動化技術(shù)在轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼的應(yīng)用研究

      2.1 簡介

      河鋼集團(tuán)承德分公司線材事業(yè)部120噸系統(tǒng)有2座120噸轉(zhuǎn)爐,1座轉(zhuǎn)爐提釩,1座轉(zhuǎn)爐煉鋼。在投產(chǎn)初期,因為120噸系統(tǒng)一次除塵的特殊性及二次除塵綜合除塵系統(tǒng)的復(fù)雜性,在能源利用和回收方面都存在著不同程度的問題,一度制約著負(fù)能煉鋼指標(biāo)水平。幾大問題主要表現(xiàn)如下:第一,除塵風(fēng)機(jī)速度控制不合理,采取定速控制,不能隨生產(chǎn)工藝自動調(diào)速,造成電能浪費。第二,煤氣回收、蒸汽回收水平偏低。第三,氮封控制不合理,不能根據(jù)生產(chǎn)情況自動調(diào)節(jié)流量。

      2.2 環(huán)保節(jié)能攻關(guān)

      2.2.1 對風(fēng)機(jī)除塵系統(tǒng)的攻關(guān),降低電耗

      120噸系統(tǒng)二次除塵器有三套,鐵水預(yù)處理除塵兩套,倒罐站除塵一套,上料系統(tǒng)除塵一套。120噸系統(tǒng)1號二次除塵器負(fù)責(zé)1號轉(zhuǎn)爐本體二次除塵,1號LF爐、2號LF除塵;2和3號轉(zhuǎn)爐二次除塵器并聯(lián)使用,負(fù)責(zé)2號、3號轉(zhuǎn)爐二次除塵、塔樓內(nèi)上料系統(tǒng)除塵、中間包傾翻除塵、熱修除塵以及其他零星除塵點的除塵;倒罐站除塵器負(fù)責(zé)接鐵倒罐處除塵;上料系統(tǒng)除塵器負(fù)責(zé)地下料倉處除塵;鐵水預(yù)處理1-2號除塵器負(fù)責(zé)脫硫、脫磷以及主廠房三次除塵。為實現(xiàn)除塵器互為備用,在二次除塵各除塵器管道之間加串通管及閥門,可實現(xiàn)除塵器的互為備用。為節(jié)約電能消耗,分別作了如下工作:

      第一,2,3號轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)由耦合器改為高壓變頻控制。

      第二,編寫連鎖控制程序及控制畫面,將各個除塵點的運行情況與除塵風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)速度進(jìn)行聯(lián)鎖,優(yōu)化除塵風(fēng)機(jī)的調(diào)速控制,使風(fēng)機(jī)實現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場除塵點的狀態(tài)自動調(diào)速。1#轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)設(shè)置4檔調(diào)速。1#轉(zhuǎn)爐兌鐵或出鋼且2#LF精煉爐高壓合閘,1#LF爐高壓合閘三個條件同時滿足時,風(fēng)機(jī)高速運行;當(dāng)1#轉(zhuǎn)爐兌鐵、出鋼、2#LF精煉爐高壓合閘、2#LF精煉爐高壓合閘三個條件滿足兩個時,風(fēng)機(jī)中速運行;當(dāng)1#轉(zhuǎn)爐兌鐵、出鋼、2#LF精煉爐高壓合閘、2#LF精煉爐高壓合閘三個條件滿足一個時,風(fēng)機(jī)低速運行;當(dāng)1#轉(zhuǎn)爐兌鐵、出鋼、2#LF精煉爐高壓合閘、2#LF精煉爐高壓合閘都不滿足條件時,風(fēng)機(jī)低低速運行。地下料倉除塵,地下料倉除塵設(shè)置兩檔調(diào)速。當(dāng)上料皮帶有至少一條開啟后,風(fēng)機(jī)高速運行,當(dāng)上料皮帶均未啟動時風(fēng)機(jī)低速運行。鐵水倒罐除塵系統(tǒng)設(shè)置四檔調(diào)速,鐵水倒罐除塵系統(tǒng)負(fù)責(zé)倒罐站魚雷罐出鐵過程中產(chǎn)生煙氣捕集及凈化。對此除塵系統(tǒng)共設(shè)四檔調(diào)速(低低、低、高、高高),當(dāng)?shù)构拚舅膫€除塵閥全部處于關(guān)閉狀態(tài),風(fēng)機(jī)低低速運行(暫定40%),一個除塵閥開啟,風(fēng)機(jī)低速運行,兩個除塵閥開啟,風(fēng)機(jī)高速運行,兩個以上除塵閥開啟,風(fēng)機(jī)高高速運行。鐵水預(yù)處理除塵系統(tǒng)設(shè)置四檔調(diào)速,鐵水預(yù)處理除塵系統(tǒng)負(fù)責(zé)脫硫、脫磷、1#LF精煉爐及廠房三次除塵。當(dāng)1#LF精煉爐高壓合閘并且脫硫或脫磷有至少一個工位工作時,風(fēng)機(jī)高高速運行。當(dāng)僅1#LF精煉爐高壓合閘時風(fēng)機(jī)高速運行,當(dāng)脫硫或脫磷至少一個工位工作而1#LF精煉爐高壓未合閘時風(fēng)機(jī)低速運行。當(dāng)脫硫、脫磷和1#LF精煉爐均未投用(小于2小時)風(fēng)機(jī)低低速運行。2#、3#轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)設(shè)置四檔調(diào)速,因2#、3#爐二次除塵風(fēng)機(jī)屬于并列運行,將2臺風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制與2#、3#轉(zhuǎn)爐的狀態(tài)進(jìn)行如下聯(lián)鎖:當(dāng)2#、3#轉(zhuǎn)爐滿足一個出鋼、一個合鐵或兩個同時出鋼或兩個同時合鐵時,風(fēng)機(jī)高速運行;當(dāng)2#、3#轉(zhuǎn)爐只有一個出鋼或只有一個合鐵時,風(fēng)機(jī)中速運行;當(dāng)2#、3#轉(zhuǎn)爐不出鋼也不合鐵時,風(fēng)機(jī)低速運行。

      2.2.2 提高煤氣、蒸汽回收水平

      (1)提高蒸汽回收技術(shù)方案。①優(yōu)化汽包水位控制:將原設(shè)計的汽包水位控制由1100mm降低到900mm,減少蒸汽帶水。提高蒸汽品質(zhì)。②優(yōu)化蒸汽并網(wǎng)管道、自用蒸汽管道輸水:更換一批疏水器,重新敷設(shè)一條蒸汽輸水排水管道,便于及時檢查發(fā)現(xiàn)疏水器工作情況。③優(yōu)化汽包自動放散控制:提高汽包自動放散壓力到2.0MPa,保證安全的前提下最大限量的回收蒸汽。④優(yōu)化自用蒸汽量控制:增加除氧器蒸汽閥門與除氧器溫度的自動連鎖。保證除氧效果的前提下,降低蒸汽消耗。

      (2)提高煤氣回收技術(shù)方案。一是供氧制度。①設(shè)定供氧曲線,由PLC自動控制。供氧嚴(yán)格按照供氧曲線執(zhí)行,穩(wěn)定正常供氧流量在28000~30000m3/h,進(jìn)行恒流量吹煉。②根據(jù)入爐鐵水或半鋼條件,選擇合適的吹煉模式。吹煉正常時,嚴(yán)格按照二級下發(fā)槍位進(jìn)行控制;過程中未能及時化渣或出現(xiàn)異常時,進(jìn)行手動調(diào)整,杜絕大幅度的升降槍操作,每次調(diào)整控制在200mm以內(nèi)。③優(yōu)化副槍TSC測量時機(jī),最佳碳含量控制在0.20%~0.40%時,進(jìn)行副槍測量,降低副槍測量時CO含量的波動。④優(yōu)化生產(chǎn)組織,杜絕吹煉過程提槍等待。二是降罩管理。①氧槍開吹時,吹氧量達(dá)到28000立/小時,降活動煙罩自動降至下限位,吹煉結(jié)束升罩至上限。②吹煉過程中,活動煙罩一律不準(zhǔn)升至上限;(活動煙罩上限和除塵風(fēng)機(jī)參數(shù)有連鎖),特殊情況:爐口有粘渣,活動煙罩無法降至下限位時,要求活動煙罩距爐口積渣距離小于100mm。③完善煤氣回收程序,設(shè)備穩(wěn)定運行,提高煤氣回收質(zhì)量。提釩轉(zhuǎn)爐利用半鋼煉鋼屬國內(nèi)首例,半鋼含碳量約3.7,其它單位全鐵煉鋼含碳量約4.3,在計量上我單位采用標(biāo)況,其它單位采用常溫20℃。

      2.3 其他方面自動化技術(shù)節(jié)能的應(yīng)用

      (1)降低氮氣消耗。對氮封氮氣、濺渣護(hù)爐氮氣、轉(zhuǎn)爐底吹氣體、鋼包底吹等控制程序進(jìn)行優(yōu)化,在保證工藝使用要求的情況下最大限度的降低介質(zhì)消耗。對于濺渣氮氣,優(yōu)化調(diào)節(jié)閥控制曲線,將氮氣最大流量控制在35000立/小時;對于活動煙罩氮封、氧槍口氮封、下料溜管氮封、匯總斗氮封優(yōu)化控制方式,將下料溜管氮封、活動煙罩氮封、氧槍口氮封控制與吹氧信號進(jìn)行連鎖,即在吹氧時將下料溜管氮封、活動煙罩氮封、氧槍口氮封打開,并根據(jù)吹煉時煙氣量自動調(diào)節(jié)氮封氮氣的流量,在不吹煉時自動關(guān)閉;將匯總斗氮封與加料進(jìn)行連鎖,即加料時閥門自動打開,不加料時閥門自動關(guān)閉。將電除塵器電場密封冷卻氮氣安裝調(diào)節(jié)閥,實現(xiàn)在吹煉時大流量控制,在不吹煉時自動調(diào)整為小流量控制。

      (2)降低氬氣消耗。①轉(zhuǎn)爐底吹N2-AR切換氧步值由75%調(diào)整為85%。②轉(zhuǎn)爐底吹出鋼前期1分鐘之內(nèi)吹氬氣。1分鐘后吹氮氣。流量設(shè)定值以出鋼信號做為切換條件。③對原有的鋼包吹氬自動模型進(jìn)行修訂:建立兩種自動吹氬模型,即多合金模式和少合金模式。當(dāng)合金料重量大于1噸時,自動選為多合金模式;當(dāng)合金料重量小于1噸時,自動選為少合金模式。方坯自動吹氬模型為在合金料電振振動時(同時在出鋼期間,合金料有重量),吹氬流量自動設(shè)定為1100標(biāo)升/分鐘,延時20s后設(shè)定為880標(biāo)升/分鐘,延時40s后設(shè)定為660標(biāo)升/分鐘。延時60s后吹氬自動停止。板坯吹氬自動模型描述如下:在合金料電振振動時,吹氬流量自動設(shè)定為880標(biāo)升/分鐘,延時20S后吹氬自動停止。

      (3)降低切割煤氣消耗。連鑄切割煤氣控制與切割信號實現(xiàn)自動連鎖,在沒有切割信號時,焦?fàn)t煤氣主燃?xì)怆姶砰y關(guān)閉,在有切割信號后,焦?fàn)t煤氣主燃?xì)怆姶砰y打開,焦?fàn)t煤氣流量增大,開始切割連鑄坯。

      3 生產(chǎn)實績

      120噸系統(tǒng)在投產(chǎn)以來,高度重視提高“負(fù)能煉鋼”水平。經(jīng)過采取各項攻關(guān)措施,風(fēng)機(jī)、水泵電耗噸鋼下降10度,蒸汽回收和煤氣回收都達(dá)到先進(jìn)水平。負(fù)能煉鋼指標(biāo)由初期的-7kgce/噸鋼達(dá)到目前的-11kgce/噸鋼,實現(xiàn)了能源的高效回收利用。

      4 結(jié)語

      當(dāng)前,鋼鐵業(yè)耗能高,是國家節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)治理的重要關(guān)注的行業(yè)。在鋼鐵業(yè)中,鋼鐵基礎(chǔ)自動化已經(jīng)普及,PLC、DCS以及變頻傳動技術(shù)得到了普遍應(yīng)用。在這一前提下,利用先進(jìn)的自動化控制技術(shù),在節(jié)約能源、降低能耗方面都可大有所為。通過承鋼120噸成功的經(jīng)驗來看,通過自動化控制技術(shù)與生產(chǎn)工藝的緊密結(jié)合,對鋼鐵業(yè)節(jié)能可以起到積極的作用。

      參考文獻(xiàn):

      [1]自動化信息化在節(jié)能減排工作中的應(yīng)用支點網(wǎng),2010,(03)17.

      [2]李艷東, 韓鋒, 程建民.自動化控制技術(shù)在一次除塵節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用研究冶金設(shè)備,2017,(3).

      [3]李艷東,程建民.承鋼120噸轉(zhuǎn)爐干法除塵高效煤氣回收研究山東工業(yè)技術(shù),2015,(21).

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