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第五章 转炉煤气回收系统 概述 氧气顶吹转炉炼钢的主要化学反应为：2C+O2=2CO，因此，在转炉吹炼所产生的炉气中含有大量的CO，炉气量的大小，炉气中CO含量的高低，主要是取决于向炉内供氧量及铁水中含碳量的多少。同时，也根据不同的吹炼时期有一定的变化规律在第一章已做过介绍。 转炉吹炼中产生的含有大量CO的烟气，被称为转炉煤气，它是属于二次能源范畴。如果将它随意放散,不仅白白地浪费了大量的能源，而且还会由于CO的有毒作用造成公害。如果将它有效的回收利用，在节能、环保方面将会创造出巨大的价值。年产钢二百万吨的转炉炼钢厂，按每吨钢回收转炉煤气六十标准立方米计算，每年可回收发热值为1750千卡／米。一点二亿标准立方米转炉煤气，合三万吨标准煤左右。因此，随着全世界能源供应的日趋紧张，环保要求日益严格，转炉煤气回收越来越受到人们的重视。 在早期的转炉炼钢厂均采用燃烧法处理转炉烟气，那时只能通过余热锅炉回收烟气中的物理热，而对其化学热的回收，只能通过CO在烟道中燃烧来完成一部分，其回收的效率是低的。五十年代末随着转炉炼钢技术的迅速发展，世界各国就以发展生产、利用二次能源、防止公害为目的，对转炉煤气未燃法回收进行了大量的开发研究。首先，由法国创造了著名的IC法，于1962年第一个未燃回收系统在北法和东法黑色冶金联合公司敦刻尔克钢厂投入运行。与此同时日本新日铁公司和川崎重工公司联合开发OG技术，笫一套OG装置于1962年3月在户烟厂2×130吨转炉上投入运行。经过不断改造和亮善，到1979年，日本全国平均吨钢回收煤气七十三点一立方米，新日铁君津钢铁厂创造了一百一十三点一标准立方米／吨钢的先进记录，使转炉炼钢的能耗降为负值。我国从六十年代中期开始试验，并成功地实现了转炉煤气的未燃回收，在以后兴建的转炉炼钢厂，其烟气净化回收上也均设计为OG系统，为转炉煤气回收打下良好的基础。本章主要介绍转炉煤气回收系统的工艺流程、转炉煤气最佳回收期的确定、转炉煤气的利用、转炉煤气回收系统的主要设备及其工作原理。 第二节 转炉煤气回收系统工艺流程 图5—1 转炉煤气回收系统工艺流程 1一风机 2一三通阀 3一放散烟囱7一放空烟囱8一煤气柜9～柜后水封 4一水封逆止阀 5一V形水封 6一柜前水封10一加压机前水封11一加压机12一回火防止器 转炉煤气回收的工艺流程，如图5—1所示。当煤气可以回收时，三通阀通向水封逆止阀的一方打开，通向放散烟囱的一方关闭，煤气由鼓风机经三通阀进入水封逆止阀，然后经V型水封，煤气柜入柜水封进入煤气柜内储存，当用户需要使用煤气时，煤气由煤气柜经煤气柜后水封、加压机前水封由煤气加压机抽出，通过水封式回火防止器送至用户管道。 当不回收煤气的时候，三通阀通向水封逆止阀的一方关闭，通往放散烟囱的一方打开，转炉煤气便经由三通阀进入放散烟囱，由点火器点火后燃烧放散。 由设在高温端(一文前)和低温端(煤气鼓风机后，三通切换阀前)的煤气取样分析系统，随时对煤气取样，分析其CO、CO2的含量，当成分合格可以回收时，便将信号传给三通切换阀，通过执行机构使其动作，由放散转为回收。在炉口设置微差压自动调节系统，测试炉口与(0～2)防止从炉口吸入空气，保证回收煤气的质量。关于转炉煤气取样分析系统和微差压自动调节系统将在本章的转炉煤气回收系统设备部分中阐述。 转炉煤气最佳回收期、转炉烟气成分变化规律 在第一章中已经讲过转炉烟气的变化规律，列了弄清转炉煤气回收的工作原理，有必要对此进行进一步阐述。氧气转炉在整个冶炼过程中，碳和氧的化学反应可以分为三个阶段，即前期、中期、后期。吹炼前期铁水的温度较低，铁水中易于氧化的元素硅、锰等首先氧化，其次是磷等元素的氧化，碳的氧化速度比较低，昕以烟气中CO含量较少。随着温度的升高,冶炼中期出现碳氧的剧烈反应，炉气中CO含量逐渐增高，炉气量也随之增加达最大值。在吹炼后期，随熔池中碳的减少，碳的氧化反应逐渐减弱，炉气量下降CO含量亦相应减少。所以炼钢过程中烟气量及烟气中CO含量是不断变化的。 图5—2为某30吨转炉在吹炼期间在炉口平面以上250毫米处，所测烟气中CO、 CO、0 含量的变化，表5—为转炉吹炼期间原始炉气量的变化情况。—2 炉气成分变化曲线(分) 1 2 3 4 5 6 7 8 炉气量(标米3／时) 5347 7123 10997 11164 11516 12139 13319 14386 综上所述可知，转炉炼钢具有冶炼周期短，而烟气成分又随时间变化的特点。所以搞清转炉烟气成分随时间变化的规律，并以此为依据确定最佳回收时间，这是转炉烟气进行回收的关键条件之一。 、降罩时间的确定 由于在转炉吹炼间歇期间，风机仍然处于低速运转状态，因此在整个转炉烟气净化系统内充满了空气，在转炉吹炼开始后需要有一段时间才