摘要：“十二五”期间，我国钢铁工业步入转变发展方式的关键阶段，既面临结构调整、转型升级的发展机遇，又面临资源价格高涨、需求增速趋缓、环境压力增大的严峻挑战，行业总体上呈现低增速、低盈利的运行态势。我国加快淘汰落后产能，优化生产结构，实现结构节能;加大节能技术的研发和推广，实现技术节能;提高能源管理水平，实现管理节能。其中技术节能的实质就是通过科学用能，实现按质用能和梯级用能，减少能源利用过程中的外部损失和内部损失，实现“分配得当、各得所需、温度对口、梯级利用”的能源使用模式。在此背景下，为降低转炉氮气消耗，同时改善密封效果解决炉口溢烟现象。中厚板公司对现有转炉氮封系统进行了一系列改造。
关键词：炼钢转炉；氮气节能技术；开发与应用
1转炉炼钢技术的应用
1.1应用转炉脱磷炼钢技术
在转炉炼钢生产中，常用脱磷技术方法包括结合铁水三脱预处理和转炉法、转炉双联法、双渣法。其中双渣法是指操作一台转炉，实行2次造渣，转炉双联法是指操作2台转炉，一台脱磷，完成脱磷之后在另一台脱碳。大型钢铁厂通过自主研发、应用脱磷脱碳新工艺，促使每一台转炉都可以脱磷、脱碳，应用双联技术炼钢。一些炼钢厂由于缺乏铁水脱磷预处理的条件与设备，应用双渣法炼钢，但出钢量不高，且磷含量有较大变化，氧气含量较高。通过不断优化转炉脱磷炼钢技术，提高出钢量与含碳量，保证出钢质量，提高转炉炼钢技术水平。
1.2应用煤气干法除尘技术
在转炉炼钢中需要除尘，如今依然有一部分转炉炼钢生产应用湿法除尘技术，无法达到良好节能减排效果，但国家在当下和今后的很长一段时间里都会更重视节能减排，在钢铁生产中必须积极响应国家号召，有效满足社会需求，促使转炉煤气除尘技术走向节能减排的发展道路，越来越的钢铁厂也积极应用干法除尘技术。该项技术是20世纪末从国外引入的，现在只有少数部件需要进口，其他部件大多都实现国产化。
1.3应用转炉少渣炼钢技术
转炉少渣炼钢技术在当前的钢铁工业炼钢生产中的应用十分广泛，它实际上就是循环使用脱碳炉渣的一项技术，把上一炉经过脱碳处理的炉渣保留下来，将其放入下一炉继续使用。该技术能促使传统转炉冶炼在实行脱碳处理之后才可以排出高碱度炉渣的排出方式发生改变，确保转炉里面存在一定量的炉渣，在结束脱磷以后使其排出低碱度炉渣。通过应用转炉少渣炼钢技术，钢铁厂能实现安全脱铁操作以及高效脱磷处理，解决大渣量溅渣护炉问题，针对转炉少渣炼钢技术建立起脱磷脱碳技术控制模型，达到自动化控制目的。
1.4应用转炉高效挡渣技术
在转炉炼钢中，将高效挡渣技术应用于出钢到钢包的环节能显著减少下渣量，在精炼时还能减少钢水里面夹杂的氧化物与回磷情况，提高钢水纯度，同时减少使用合金与脱氧剂的量，提高合金获得率，有效减少成本支出。在一般情况下，转炉挡渣技术装置是液压滑动水口，该装置往往设置在转炉出钢口的部位，加上下渣数量的红外监测装置，能让滑板基于自动化控制使出钢量精确。该技术能实现快速操作，还具备较高自动化水平，大大减少人工投入，控制转炉炼钢生产成本。
2转炉炼钢生产过程的能耗
炼钢生产过程的能耗主要分为直接能耗、间接能耗和能源回收，直接能耗是在转炉炼钢过程中对能源的消耗，在转炉炼钢过程中对辅助设备等的消耗成为间接消耗，操作工艺、设备和技术也同样影响能源的消耗，能耗计算的分析与计算主要目的是加强对能源的管控和计划，减少能源的消耗，提高生产效率，确定转炉炼钢工序中可以达到的消耗水平，为能源管理和节能提供依据，在改进工艺和降低原材料的同时充分利用能源。
在转炉炼钢生产过程中，电能和各种煤气实际消耗的能量形成负能炼钢，负能炼钢是影响整个工序的最大能耗，加强对转炉煤气的回收量的研究，分析转炉生产率对能耗的影响。
转炉实现负能炼钢是衡量现代化钢厂生产技术水平的重要标志，通过对转炉炼钢热平衡的计算，分析转炉工序中各个能量消耗及回收利用的情况;影响转炉工序的能耗因素较多，转炉工序可以大幅度降低能耗，降低氧气和电消耗，提高转炉的蒸汽回收功效，特别是转炉煤气的回收量。钢铁生产过程包含化学冶金、凝固过程等变化过程，要实现钢铁生产流程总体优化要遵循单体优化到整体优化的原则。
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3中厚板公司转炉氮封系统存在问题
(1)与同行企业对比发现，中厚板公司炼钢区域氮气吨钢消耗比其他单位平均氮气吨钢消耗高16.42元。
(2)寻找症结。目前，中厚板公司转炉氧枪口、下料口、料仓及活动烟罩的密封均采用氮气作为密封，氮气消耗量较大，是整个炼钢消耗氮气的主要位置，通过现场流量仪表测量，氮封装置低压氮气实际用量为12000m3/h。
4技术方案与创新成果
4.1转炉氧枪口氮封座及氮封塞的改造
4.1.1问题描述:
(1)现有氧枪口氮封氮气用量高达2000m3/h。
(2)刮渣器框架尺寸偏小，目前氮封塞无法安装到氮封座内，目前氮封座氮封型式为向下30度，存在着向烟道内引风、扰乱炉口烟气，引发炉口烟气外溢，煤气热值降低的问题。
(3)刮渣器滑道氮气吹扫气源引自氧枪口氮封支管，在刮渣操作时氧枪口氮封仍完全开启，浪费了氮气使用。
改造方案:
(1)加装氧枪口流量计及流量自动调节，实现氧枪口氮封的精准控制。
(2)在不影响刮渣器功能的前提下，局部改造刮渣器框架。改造氮封塞、氮封座的型式，实现氮封塞与氮封座的良好配合，同时重新设计、制安环缝式氮封座，实现减少氮气用量的目的。
(3)将刮渣器滑道氮封与氧枪口氮封的管路分开，实现刮渣器滑道吹扫氮气的单独自动控制。
4.1.2改造方案:
(1)采用烟道在线开孔的方式，将取压孔位置由现在移动段改至中2段。压力汇集装置由取压环管及烟道取压管组成，是烟道压力的汇总部分，保证微差压变送器能够持续采集烟道压力。取压环管安装在烟道上，在烟道上增加取压孔，共四个均匀分布，最终通过取压环形管汇集到一处，连接到微差压变送器，作为压差信号检测。
(2)更换破渣器及取压、反吹系统。由破渣器、吹扫管道、压力放散管以及各种电磁控制阀组成，是微差压控制的清扫保护部分，对取压环管及烟道取压口进行破渣清扫，保证取压管路的通畅。在每个取压口处安装1台破渣装置;环管上连接氮气吹扫装置。
(3)重新编程，建立新的控制模型，实现炉口微差压与喉口调节的联锁控制，从而改善炉口溢烟现状，提高煤气回收品质。炉口微差压的控制范围是影响转炉煤气成份及回收量的重要因素之一。在转炉炼钢中，炉内的烟气量在不断的变化，炉口压差也就随着变化。通过炉口压差的变化，对喉口开度实行自动调节，从而使风机的抽风量与烟气的生成量保持一致，也就是通过对炉口微差压的自动控制，来达到对煤气回收的最佳控制。
4.2实施效果
(1)低压氮气消耗量减少6500m3/h，创造直接经济效益750.75万元/年。(2)通过优化炉口微差压调节控制系统以及减少混入烟气中氮气量，煤气热值大大提升，风机电流明显降低，在废钢加入量增加到28t的情况下煤气热值仍然有一定的提高，同时改造后炉口外溢烟得到了大大改善，尤其是2号炉最为明显。通过以上数据计算得，风机电流降低了51A，吨钢节电0.18度，创造直接经济效益49.5万元/年。
总之，通过引进先进技术和设备，通过对设计的优化和改造，降低了转炉的能源消耗，利用科学技术优化产能模式，降低转炉工序的能耗，提高企业的生产效率，是炼钢工艺和技术水平提升的重要标志，加强对转炉炼钢车间技术调度和平衡的研究，促进企业可持续发展。
参考文献
[1]郦秀萍，蔡九菊，殷瑞钰，王鼎，周庆安.转炉炼钢工序最小能耗的研究[J].钢铁，2003(05):50-52.
[2]刘长鑫，谢志辉，孙丰瑞，陈林根.转炉炼钢工序的铁素流系统动力学分析[J].中国冶金，2015(10):4-8+20
[3]张兴苗.钢铁联合企业能源管理系统优化[J].河北联合大学，2013(12):69.
论文作者:李园园
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/23
标签：转炉论文; 氮气论文; 技术论文; 脱碳论文; 消耗论文; 煤气论文; 枪口论文; 《基层建设》2019年第2期论文;