张高萍

(萍乡萍钢安源钢铁有限公司安全管理部，江西 萍乡337000)

摘  要  过去，治全企业煤气安全事故时有发生，特别是在煤气回收过程因气体含量不合格发生可燃气体燃烧、爆炸事故，造成人员的伤亡和财产的重大损失，如何既能把控煤气回收的安全性，又能稳定炼钢转炉吨钢煤气回收率，煤气回收氧含量分析仪运行系统的安全应用迫在眉晓，萍乡萍钢安源钢铁有限公司在提高氧分析仅运行的准确性上做了大量工作，如炼钢转炉适当调低转炉烟罩高度和处理管道泄漏点、调整一次除尘三通阀和水封阀回收放散的转换时间等卓有成效的改进，确保了整个转炉煤气回收系统安全稳定运行，取得了吨钢煤气回收量140m3,达到全国优秀水平，获得了良好的经济效益。

关键词   转炉煤气   燃烧爆炸  激光分析仪  安全

进入我国国民经济和社会发展第十三五规划以来，资源的可持续发展的核心是可持续，特别是转炉烟气（煤气）的变害为利、变废为宝[1]，有利于促进生态效益、经济利益和社会利益的统一，有利于促进经济发展方式由粗放型向集约型转变，有利于经济持续、稳定、健康发展[2],也是关乎企业兴亡的关键所在.冶金企业目前已有的转炉煤气处置方法大致有：燃烧法、未燃法，目前基本上采用未燃法[3]转炉煤气在经汽化冷却烟道初步降温后，先后进入两级串联运行的文氏管中，经煤气洗涤水对其熄火、降温及净化后，满足回收条件的煤气经三通阀进入煤气柜被回收利用，不能满足回收条件的煤气则由放散塔点火燃烧后排入大气[4].

炼钢在转炉正式投产以来的转炉煤气回收量长期维持在每吨钢80m3左右，造成热电厂的2台15MW、1台7.5MW发电机组、1台5MW发电机组、1台35MW发电机组等长期达不到预期效果，转炉煤气放散率高达45%,大气排放居高不下.通过一系列科学研究实现转炉煤气回收率的显著提高，转炉煤气放散率降到不足5%,自发电量也达到50%以上的历史新高并稳定发展，取得了生态效益、经济利益和社会利益的丰收[5].

1  生产工艺安全存在的困境及难点

煤气回收存在的问题：

目前萍乡萍钢安源钢铁有限公司安源生产区有三座转炉，1#、2#转炉为50t的炉子，2017年之前各安装了一台西哈麦哈克分析仪；3#转炉为60t的炉子，2018年开始采用的是Servomex顺磁法分析仪；在生产过程中，这两种分析仪的氧含量因安全要求均要控制在2%以内，CO含量也要在35%以上才许可回收.实际测量过程因煤气测量样气除水效果不好，检测管路长，回收时间长，合格时间慢，测量设备故障率高影响了回收效果.

2  方法及技术应用过程

2018年3月自动化部与炼钢工段一起，针对煤气回收存在氧含量测量和回收存在的问题，达成共识，提出解决方法.

2.1  未燃法的合理应用

炼钢转炉适当调低转炉烟罩高度和处理管道泄漏点，以降低煤气中的空气含量.煤气回收时严格控制氧枪枪位，氧枪的提升严禁超过开氧点，防止枪位过高造成氧气直接被一次除尘风机吸走.另外，由于回炉钢中碳含量较低、吹氧时间短，碳、氧反应不剧烈，以致大流量的高纯度的氧气极容易被一次风机直接吸走，回收的煤气中氧含量超标严重，因此一般情况下不回收回炉钢煤气.

2.2  缩短执行机构卡阻造成的时间延误调整一次除尘三通阀和水封阀回收放散的转换时间.为了增加煤气回收量，缩短三通阀及水封阀的动作时间，维修厂也对其气源管道和电磁阀进行了改造，原先三通阀的动作时间长达20s,水封阀的动作时间长达30s,其主要原因是气源管过小及电磁阀进排气孔过小，将其增大后，三通阀的动作时间只有8s,水封阀的动作时间减少到15 s.

2.3  提高自动化控制的效能

针对1#和2#分析仪采用的是西哈麦哈克分析仪，3#采用的是Servomex分析仪，氧含量分析取样口到分析仪还有一段距离，其响应时间要达到15s分析时间长，故障率高问题，自动化部提出了解决办法，即在1#和2#转炉煤气回收管道上加装一套响应时间快，氧含量测量精度高，故障率低的激光分析仪.该分析仪直接安装在三通阀前的管道上，直接对回收气体进行氧分析，该系统没有预处理系统和取样管路，也减少了分析仪故障而影响回收的事件出现；同时还在气柜前加装了一台激光分析仪，当氧含量超过2%时安全联锁予以拒收，确保了气柜的安全性.

2.4  减少分析仪的环境影响

因煤气中水含量较大，导致煤气分析仪管路堵塞和分析模块进水故障，自动化部也要求炼钢改变风机叶片冲洗工艺，减少水含量间.从维护管理上，自动化部维护人员对分析仪预处理系统的滤芯和蠕动泵也定期清洗和更换，保证样气的干净，分析仪的测量精准.

2.5  做好应急准备

为了保证分析仪的准确性，减少故障发生率，最大限度控制风险，自动化部规定班组每日要对分析仪设备点检[7],及时清堵和对激光分析仪镜片清洁，保证分析仪运行正常，当制氧检修氮气输送不能满足供应时，增加瓶装氮气作为激光分析仪的应急保护介质.要求每月安排对两种抽气式分析仪进行校验，每半年对激光分析仪进行校验，保证设备的使用精度在控制范围内并做好记录.

2.6   激光分析仪原理

激光分析仪是基于TDLAS技术开发的一款隔爆型仪表，可以原位测量O2、CO、CO2等气体含量.主要功能模块由发射单元、接收单元和接线盒组成，发射单元主要实现驱动半导体激光器发射激光，发射出特定波长的激光穿过被测环境，由接收单元进行光电转换、信号处理、光谱数据分析，从而达到测量结果，接线盒内含有I/O接口，方便电源线、信号线的接入和导出，其结构见图1.

2.7  改造达到效果预期

通过管理和技术改造，氧分析仪的正常运行率得到了极大地提高18-101,故障率从改造前40.6%下降至4.6%确保了安全，经进一步改善故障率又下降至0.006%以下，炼钢的转炉煤气回收量也从每吨钢80m3增加到110m3,再从每吨钢110m3增加到140m3,到达了国内先进水平，在保障安全的前提下提高了企业的经济效益[11-13],见图2所示.

3  结论

文中说明了煤气氧分析仪是整个炼钢转炉煤气回收系统不可或缺的组成部分，而氧分析仪的系统安全稳定性又是其中之关键，通过对分析仪的安全应用探索，时刻对转炉回收气体氧含量进行实时测量监控，成为了煤气柜和生产线的安全守护神，也是安全生产持续改进的自动化前沿技术控制.有了放心合格的煤气能源，炼钢、燃气发电，石灰矿等单位，就能稳定顺行的投入生产，为江西冶金行业能早日异军突起添砖加瓦；有了放心合格的二次能源，江西冶金的企业能向节约型和环保型的企业更迈进一步.

4  参考文献

[1] 蔡学礼，高学伟.转炉烟气净化回收与煤气综合利用技术的应用实践[J].天津冶金，2004(4):24-28.

[2] 李建新，姜碧涛，底根顺，等转炉煤气回收及综合利用[J].中国冶金，2006(3):42-43.

[3] 邮秀萍，蔡九菊，王爱华，等.转炉煤气回收量极限值的研究[J]节能，2004(5):13-15.

[4] 孟涛.3号柜煤气混合加压控制系统改造[J].浙江冶金，2010(2):42-43.

[5] 富志生.转炉煤气回收系统的安全措施[J]治金能源，2013,32(3):49-51.

[6] 梁广，张杰炼钢转炉煤气干法净化回收与利用技术[J]钢铁技术，2006(6):39-41.

[7] 张高萍.炼钢煤气回收利用自动控制系统存在的问题与改进[J].经营管理者，2015(33):498

[8] 何俊正.转炉一键式自动化炼钢全面启动JJ.冶金自动化，2010,34(3):69.

[9] 张琦，蔡九菊，王建军，等.钢铁厂煤气资源的回收与利用[J].钢铁，2009,44(12):95-99.

[10] 徐磊，戴志奇.转炉煤气回收系统的自动化控制[J]浙江冶金，2010.(1):1-3.

[11] 李宁.PLC在变频闭环调速系统中的应用门.价值工程，2011,30(7):151-153.

[12] 刘占刚.提高转炉煤气回收利用率，推进节能降耗工作门治金动力，2008(4):23-25.

[13] 邹雪峰煤气干法除尘在矿热炉烟气处理商定应用[J]工业建筑，2013(1):85-87.