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      3. 冶金鋼鐵

        轉爐煤氣回收激光分析儀替代抽取式分析儀可行性分析

        一、轉爐煤氣回收工藝背景介紹

        轉爐是煉鋼廠的重要組成部分。轉爐冶煉燃燒反應產生的爐氣具有周期變化的特征,每爐次冶煉的周期為半小時左右,其中冶煉中期的10分鐘左右產生的爐氣中 含有較高的CO,其回收利用具有很高的經濟價值,一般每噸鋼可回收煤氣80-160m3,其回收的關鍵在于回收時間和煤氣熱值的控制。國內鋼廠較多使用在 線取樣分析儀系統進行煤氣回收,轉爐產生的煙氣溫度高達1200℃左右,經蒸 發冷卻器(EC系統)、電除塵器(ESP系統)除塵,再通過煤氣冷卻器(GC系統)降溫后才可回收利用。轉爐煤氣中的CO達到一定濃度,一般是28%以 上,即打開氣體切換站的回收側盅形閥進入煤氣柜儲存,否則經過放散側盅形閥通過放散塔點火燃燒;煤氣柜前的O2激光分析保證煤氣柜內O2含量超標后啟動應 急預案,保證系統的穩定性和安全性, 煤氣柜中合格的煤氣才可送給用戶使用。

        為了有效、安全地回收轉爐煤氣,在煤氣柜前安裝了三閥組,可以控制煤氣的回收或放散。判斷的依據有三點:

        (1)O2 含量低于2%。過多的氧氣會使煤氣柜內氣體接近爆炸下限,使整個氣柜乃至廠區處于非常危險的境地,必須嚴格控制回收氣體內的氧氣含量,一旦高于2%,三閥組將氣體放散。

        (2)CO 含量大于35%?;厥辙D爐煤氣是為了利用其中大量的可燃成分(主要是CO),分析CO 的含量,可以確?;厥崭哔|量的氣體作為二次能源。

        (3)氣柜內仍有空間存放煤氣。對于整個煤氣的回收控制,O2、CO 的分析

        結果至關重要,必須滿足準確、快速的要求,這不僅是從工藝控制優化的角度出發,更關系到安全生產。

        因此高爐煤氣回收,必須要安裝在線O2,CO分析儀來確保煤氣回收工藝的實現。

        二、使用激光氣體分析儀給企業帶來的的經濟效益分析

        山西國惠華光科技的GH-LGA-D20原位激光氣體分析儀直接安裝在煤氣管道分析,無需采樣、樣氣輸送、預處理系統等,響應速度可達1 秒。圖4 為傳統抽取式紅外分析儀與激光氣體分析儀的分析結果比對圖。




        備注:“黃線”抽取式測量法,響應時間滯后嚴重44s

        “黑線”激光響應時間極快,1s

        從圖中不難發現:

        GH-LGA-D20 響應速度遠優于抽取式分析儀數40多秒鐘的差異對于整個工藝過程(15-20 分鐘)有著天壤之別,可提高有效煤氣回收量,增加企業經濟效益。

        我們以XX鋼鐵為例,算一筆賬:

        XX鋼鐵有2臺轉爐,煤氣流量為500-700立方/分鐘,煉鋼周期是每15分鐘一爐,每煉一爐鋼煤氣回收時間為8分鐘。假設每回收一次煤氣使用激光分析儀之后,由于激光分析儀響應時間比目前的抽取式分析儀響應時間縮短44秒,一次煤氣回收可多回收煤氣44秒。

        一次回收可多回收煤氣為:600立方/60*44=440立方

        假設每15分鐘回收一爐,每天可回收96爐,每天可多回收煤氣:

        96*440=4.2萬立方

        假設每立方煤氣價格0.1元:每天每個煉鋼轉爐可多產生經濟效益:4200元,2臺轉爐煤氣回收每天可多產生經濟效益8400元,即使按照理論值得50%計算使用激光氣體分析儀之后一年可給企業額外產生經濟效益約:150萬元/年。

        該計算還未考慮,使用抽取式分析儀的配件費,維護人工費等,每年大約2-3萬元。使用激光氣體分析儀之后,由于設備沒有耗材,無需維護,每年2-3萬元的設備配件費也可省下。

        三、傳統抽取式氣體分析系統方案有如下缺陷:

        (1) 數據分析有明顯滯后性,因為數據分析單元作出分析前,需要經過樣氣抽取、傳輸、水洗油洗、冷凝、干燥等多個環節,時間滯后約45秒以上。如果突發故障導致氧含量躥升,不能迅速作出分析,及時聯動緊急停車動作,有潛在安全風險。

        (2) 數據分析延遲,造成煤氣回收量減少。分析數據不準確造成煤氣放散浪費或者不合格回收造成回收的煤氣熱值降低,都造成經濟損失。

        (3) 樣氣預處理環節多,導致故障率高,特別是紅抽取外式不能適應濕法除塵的工藝要求,含水量大造成氣路堵塞,分析儀不能正常工作。

        (4) 運行費用高:預處理系統維護太過頻繁,經常損壞,維修頻繁,需備品備件等耗材,此費用一年約3萬元。況且備件耗材供貨不能及時到位。

        (5) 維護量大,需要投入大量人力資源頻繁維護,維修。

        由于現有設備技術局限性。抽取式紅外式氣體分析儀升級為原位分析系統已經是鋼鐵業主流,我國山東河北江蘇等省份90%以上鋼鐵廠家已經實現了原位激光分析儀的普及。

        四、使用激光氣體分析儀的安全效益

        (1)激光氣體分析技術測量靈敏度高。GH-LGA-D20基于TDLAS技術,以激光光譜吸收原理為基本,實現快速的高精檢測。。

        (2)原位激光氣體分析儀響應時間≤1在氧含量超標之后可立即測量響應,對控制系統迅速做出反饋,而抽取式不能立即響應氧含量超標,如某次煤氣氧含量較高超標,抽取式分析儀有44秒的滯后,容易把氧含量超標的煤氣送入煤氣柜,有一定的安全隱患。

        (3)原位激光氣體分析儀運行可靠穩定,基本可實現免維護。故障率極低,而抽取式分析技術,經常發生氣體采樣管路堵塞,故障頻繁,有很大安全隱患。也影響煤氣回收效率。

        總上所述,無論從經濟效益角度還是企業安全生產保障角度來分析,激光氣體分析技術比目前市場上的抽取式氣體分析系統具有無法比擬的優勢。

        應用案例:天津天鐵冶金集團、興泰鋼鐵、興源鋼鐵集團、銘福鋼鐵 、濰坊特鋼等等


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