張高萍

(萍鄉(xiāng)萍鋼安源鋼鐵有限公司安全管理部，江西 萍鄉(xiāng)337000)

摘  要  過去，治全企業(yè)煤氣安全事故時有發(fā)生，特別是在煤氣回收過程因氣體含量不合格發(fā)生可燃?xì)怏w燃燒、爆炸事故，造成人員的傷亡和財產(chǎn)的重大損失，如何既能把控煤氣回收的安全性，又能穩(wěn)定煉鋼轉(zhuǎn)爐噸鋼煤氣回收率，煤氣回收氧含量分析儀運行系統(tǒng)的安全應(yīng)用迫在眉曉，萍鄉(xiāng)萍鋼安源鋼鐵有限公司在提高氧分析僅運行的準(zhǔn)確性上做了大量工作，如煉鋼轉(zhuǎn)爐適當(dāng)調(diào)低轉(zhuǎn)爐煙罩高度和處理管道泄漏點、調(diào)整一次除塵三通閥和水封閥回收放散的轉(zhuǎn)換時間等卓有成效的改進(jìn)，確保了整個轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，取得了噸鋼煤氣回收量140m3,達(dá)到全國優(yōu)秀水平，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞   轉(zhuǎn)爐煤氣   燃燒爆炸  激光分析儀  安全

進(jìn)入我國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三五規(guī)劃以來，資源的可持續(xù)發(fā)展的核心是可持續(xù)，特別是轉(zhuǎn)爐煙氣（煤氣）的變害為利、變廢為寶[1]，有利于促進(jìn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)利益和社會利益的統(tǒng)一，有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，有利于經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展[2],也是關(guān)乎企業(yè)興亡的關(guān)鍵所在.冶金企業(yè)目前已有的轉(zhuǎn)爐煤氣處置方法大致有：燃燒法、未燃法，目前基本上采用未燃法[3]轉(zhuǎn)爐煤氣在經(jīng)汽化冷卻煙道初步降溫后，先后進(jìn)入兩級串聯(lián)運行的文氏管中，經(jīng)煤氣洗滌水對其熄火、降溫及凈化后，滿足回收條件的煤氣經(jīng)三通閥進(jìn)入煤氣柜被回收利用，不能滿足回收條件的煤氣則由放散塔點火燃燒后排入大氣[4].

煉鋼在轉(zhuǎn)爐正式投產(chǎn)以來的轉(zhuǎn)爐煤氣回收量長期維持在每噸鋼80m3左右，造成熱電廠的2臺15MW、1臺7.5MW發(fā)電機組、1臺5MW發(fā)電機組、1臺35MW發(fā)電機組等長期達(dá)不到預(yù)期效果，轉(zhuǎn)爐煤氣放散率高達(dá)45%,大氣排放居高不下.通過一系列科學(xué)研究實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣回收率的顯著提高，轉(zhuǎn)爐煤氣放散率降到不足5%,自發(fā)電量也達(dá)到50%以上的歷史新高并穩(wěn)定發(fā)展，取得了生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)利益和社會利益的豐收[5].

1  生產(chǎn)工藝安全存在的困境及難點

煤氣回收存在的問題：

目前萍鄉(xiāng)萍鋼安源鋼鐵有限公司安源生產(chǎn)區(qū)有三座轉(zhuǎn)爐，1#、2#轉(zhuǎn)爐為50t的爐子，2017年之前各安裝了一臺西哈麥哈克分析儀；3#轉(zhuǎn)爐為60t的爐子，2018年開始采用的是Servomex順磁法分析儀；在生產(chǎn)過程中，這兩種分析儀的氧含量因安全要求均要控制在2%以內(nèi)，CO含量也要在35%以上才許可回收.實際測量過程因煤氣測量樣氣除水效果不好，檢測管路長，回收時間長，合格時間慢，測量設(shè)備故障率高影響了回收效果.

2  方法及技術(shù)應(yīng)用過程

2018年3月自動化部與煉鋼工段一起，針對煤氣回收存在氧含量測量和回收存在的問題，達(dá)成共識，提出解決方法.

2.1  未燃法的合理應(yīng)用

煉鋼轉(zhuǎn)爐適當(dāng)調(diào)低轉(zhuǎn)爐煙罩高度和處理管道泄漏點，以降低煤氣中的空氣含量.煤氣回收時嚴(yán)格控制氧槍槍位，氧槍的提升嚴(yán)禁超過開氧點，防止槍位過高造成氧氣直接被一次除塵風(fēng)機吸走.另外，由于回爐鋼中碳含量較低、吹氧時間短，碳、氧反應(yīng)不劇烈，以致大流量的高純度的氧氣極容易被一次風(fēng)機直接吸走，回收的煤氣中氧含量超標(biāo)嚴(yán)重，因此一般情況下不回收回爐鋼煤氣.

2.2  縮短執(zhí)行機構(gòu)卡阻造成的時間延誤調(diào)整一次除塵三通閥和水封閥回收放散的轉(zhuǎn)換時間.為了增加煤氣回收量，縮短三通閥及水封閥的動作時間，維修廠也對其氣源管道和電磁閥進(jìn)行了改造，原先三通閥的動作時間長達(dá)20s,水封閥的動作時間長達(dá)30s,其主要原因是氣源管過小及電磁閥進(jìn)排氣孔過小，將其增大后，三通閥的動作時間只有8s,水封閥的動作時間減少到15 s.

2.3  提高自動化控制的效能

針對1#和2#分析儀采用的是西哈麥哈克分析儀，3#采用的是Servomex分析儀，氧含量分析取樣口到分析儀還有一段距離，其響應(yīng)時間要達(dá)到15s分析時間長，故障率高問題，自動化部提出了解決辦法，即在1#和2#轉(zhuǎn)爐煤氣回收管道上加裝一套響應(yīng)時間快，氧含量測量精度高，故障率低的激光分析儀.該分析儀直接安裝在三通閥前的管道上，直接對回收氣體進(jìn)行氧分析，該系統(tǒng)沒有預(yù)處理系統(tǒng)和取樣管路，也減少了分析儀故障而影響回收的事件出現(xiàn)；同時還在氣柜前加裝了一臺激光分析儀，當(dāng)氧含量超過2%時安全聯(lián)鎖予以拒收，確保了氣柜的安全性.

2.4  減少分析儀的環(huán)境影響

因煤氣中水含量較大，導(dǎo)致煤氣分析儀管路堵塞和分析模塊進(jìn)水故障，自動化部也要求煉鋼改變風(fēng)機葉片沖洗工藝，減少水含量間.從維護(hù)管理上，自動化部維護(hù)人員對分析儀預(yù)處理系統(tǒng)的濾芯和蠕動泵也定期清洗和更換，保證樣氣的干凈，分析儀的測量精準(zhǔn).

2.5  做好應(yīng)急準(zhǔn)備

為了保證分析儀的準(zhǔn)確性，減少故障發(fā)生率，最大限度控制風(fēng)險，自動化部規(guī)定班組每日要對分析儀設(shè)備點檢[7],及時清堵和對激光分析儀鏡片清潔，保證分析儀運行正常，當(dāng)制氧檢修氮氣輸送不能滿足供應(yīng)時，增加瓶裝氮氣作為激光分析儀的應(yīng)急保護(hù)介質(zhì).要求每月安排對兩種抽氣式分析儀進(jìn)行校驗，每半年對激光分析儀進(jìn)行校驗，保證設(shè)備的使用精度在控制范圍內(nèi)并做好記錄.

2.6   激光分析儀原理

激光分析儀是基于TDLAS技術(shù)開發(fā)的一款隔爆型儀表，可以原位測量O2、CO、CO2等氣體含量.主要功能模塊由發(fā)射單元、接收單元和接線盒組成，發(fā)射單元主要實現(xiàn)驅(qū)動半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光，發(fā)射出特定波長的激光穿過被測環(huán)境，由接收單元進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、信號處理、光譜數(shù)據(jù)分析，從而達(dá)到測量結(jié)果，接線盒內(nèi)含有I/O接口，方便電源線、信號線的接入和導(dǎo)出，其結(jié)構(gòu)見圖1.

2.7  改造達(dá)到效果預(yù)期

通過管理和技術(shù)改造，氧分析儀的正常運行率得到了極大地提高18-101,故障率從改造前40.6%下降至4.6%確保了安全，經(jīng)進(jìn)一步改善故障率又下降至0.006%以下，煉鋼的轉(zhuǎn)爐煤氣回收量也從每噸鋼80m3增加到110m3,再從每噸鋼110m3增加到140m3,到達(dá)了國內(nèi)先進(jìn)水平，在保障安全的前提下提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[11-13],見圖2所示.

3  結(jié)論

文中說明了煤氣氧分析儀是整個煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)不可或缺的組成部分，而氧分析儀的系統(tǒng)安全穩(wěn)定性又是其中之關(guān)鍵，通過對分析儀的安全應(yīng)用探索，時刻對轉(zhuǎn)爐回收氣體氧含量進(jìn)行實時測量監(jiān)控，成為了煤氣柜和生產(chǎn)線的安全守護(hù)神，也是安全生產(chǎn)持續(xù)改進(jìn)的自動化前沿技術(shù)控制.有了放心合格的煤氣能源，煉鋼、燃?xì)獍l(fā)電，石灰礦等單位，就能穩(wěn)定順行的投入生產(chǎn)，為江西冶金行業(yè)能早日異軍突起添磚加瓦；有了放心合格的二次能源，江西冶金的企業(yè)能向節(jié)約型和環(huán)保型的企業(yè)更邁進(jìn)一步.

4  參考文獻(xiàn)

[1] 蔡學(xué)禮，高學(xué)偉.轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收與煤氣綜合利用技術(shù)的應(yīng)用實踐[J].天津冶金，2004(4):24-28.

[2] 李建新，姜碧濤，底根順，等轉(zhuǎn)爐煤氣回收及綜合利用[J].中國冶金，2006(3):42-43.

[3] 郵秀萍，蔡九菊，王愛華，等.轉(zhuǎn)爐煤氣回收量極限值的研究[J]節(jié)能，2004(5):13-15.

[4] 孟濤.3號柜煤氣混合加壓控制系統(tǒng)改造[J].浙江冶金，2010(2):42-43.

[5] 富志生.轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)的安全措施[J]治金能源，2013,32(3):49-51.

[6] 梁廣，張杰煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化回收與利用技術(shù)[J]鋼鐵技術(shù)，2006(6):39-41.

[7] 張高萍.煉鋼煤氣回收利用自動控制系統(tǒng)存在的問題與改進(jìn)[J].經(jīng)營管理者，2015(33):498

[8] 何俊正.轉(zhuǎn)爐一鍵式自動化煉鋼全面啟動JJ.冶金自動化，2010,34(3):69.

[9] 張琦，蔡九菊，王建軍，等.鋼鐵廠煤氣資源的回收與利用[J].鋼鐵，2009,44(12):95-99.

[10] 徐磊，戴志奇.轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)的自動化控制[J]浙江冶金，2010.(1):1-3.

[11] 李寧.PLC在變頻閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用門.價值工程，2011,30(7):151-153.

[12] 劉占剛.提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收利用率，推進(jìn)節(jié)能降耗工作門治金動力，2008(4):23-25.

[13] 鄒雪峰煤氣干法除塵在礦熱爐煙氣處理商定應(yīng)用[J]工業(yè)建筑，2013(1):85-87.