徐逸飛，王建新

（1.新疆八一鋼鐵股份有限公司，2.寶鋼集團(tuán)八鋼公司制造管理部）

1 問題的提出

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在冶煉過程中,會(huì)產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)爐煤氣。八鋼公司第二煉鋼廠有3座120t轉(zhuǎn)爐，年產(chǎn)鋼365萬t，轉(zhuǎn)爐煤氣主要成分有CO、O2、CO2和N（還有少量H2），平均含量分別為59.4%、0.45%、17.5%、19.8%。煤氣回收時(shí)，對(duì)煤氣純凈度要求較高，必須保證回收煤氣在煤氣倉(cāng)內(nèi)的安全性。當(dāng)轉(zhuǎn)爐開始吹煉時(shí)，因無法保證煤氣純凈度，煤氣回收自動(dòng)停止，正常情況下，此時(shí)的轉(zhuǎn)爐煤氣通過放散塔點(diǎn)燃后放散到大氣中。如果放散點(diǎn)火未正常工作，煤氣未點(diǎn)燃直接放散排入大氣中,會(huì)導(dǎo)致周圍區(qū)域煤氣濃度超標(biāo)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成附近區(qū)域的人員CO中毒傷亡事故。轉(zhuǎn)爐煤氣放散是冶金企業(yè)生產(chǎn)中重大危險(xiǎn)源，必須加以控制。為此，八鋼第二煉鋼廠成立攻關(guān)組，針對(duì)此問題開展攻關(guān)。

為了防止點(diǎn)火失敗等問題，很多鋼廠采用的辦法是在點(diǎn)火口處使用較潔凈、不易堵塞的中壓焦?fàn)t煤氣點(diǎn)長(zhǎng)明火，煤氣點(diǎn)燃后放散到大氣中，這種方法很好消除了安全隱患。

這種轉(zhuǎn)爐放散點(diǎn)火裝置由放散煤氣燒嘴、主點(diǎn)火嘴、立式直管防風(fēng)式燃燒器、半導(dǎo)體高能點(diǎn)火器、火焰檢測(cè)裝置、操作控制柜及點(diǎn)火裝置所需的各類控制閥組成。具有本地手動(dòng)、遠(yuǎn)方手動(dòng)和自動(dòng)三種控制方式。本地手動(dòng)控制方式時(shí)，可在本地柜完成手動(dòng)單步點(diǎn)火，每座放散塔配置一個(gè)本地柜，包含三套點(diǎn)火裝置，火焰通過熱電偶溫度檢測(cè)可在本地柜面板上顯示；遠(yuǎn)方手動(dòng)通過風(fēng)機(jī)房電氣室點(diǎn)火控制柜門操作按鈕進(jìn)行操作，火焰通過熱電偶溫度檢測(cè)也可顯示在柜門面板上；自動(dòng)控制方式時(shí)，可在電氣室自動(dòng)完成放散點(diǎn)火。轉(zhuǎn)爐煤氣放散長(zhǎng)明火燃燒示意圖見圖1。

2 改造前轉(zhuǎn)爐煤氣放散點(diǎn)火系統(tǒng)概況

圖1 轉(zhuǎn)爐煤氣放散長(zhǎng)明火燃燒示意圖

轉(zhuǎn)爐冶煉操作時(shí)，提前控制半導(dǎo)體高能點(diǎn)火器點(diǎn)燃放散塔助燃管中的焦?fàn)t煤氣，使之長(zhǎng)明火長(zhǎng)期燃燒，直至停爐。如生產(chǎn)無長(zhǎng)時(shí)間停爐或中斷，均為長(zhǎng)明火燃燒方式。

這種方法很好杜絕了煤氣放散到大氣中，消除了重大危險(xiǎn)源，但是也有明顯的不足之處:一是由于采用焦?fàn)t煤氣，其理論燃燒溫度高達(dá)2150℃[1]，造成煤氣放散裝置的點(diǎn)火桿等部件經(jīng)常燒壞，增加了維修維護(hù)費(fèi)用；二是長(zhǎng)明火燃燒方式浪費(fèi)了大量能源，不符合現(xiàn)代工業(yè)節(jié)約能源、可持續(xù)發(fā)展的方針。

轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中，既要考慮點(diǎn)火放散裝置運(yùn)行的可靠性，又要兼顧經(jīng)濟(jì)性。因此，對(duì)以焦?fàn)t煤氣為燃?xì)獾狞c(diǎn)火放散系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

3 轉(zhuǎn)爐煤氣放散點(diǎn)火環(huán)節(jié)的節(jié)能安全控制

3.1 可行性分析

《煉鋼安全規(guī)程》中規(guī)定“若煤氣不能回收而向大氣排放，煙囪上部應(yīng)設(shè)自動(dòng)點(diǎn)火裝置。”其中，并未要求放散塔時(shí)刻點(diǎn)燃長(zhǎng)明火?！兑苯鹦袠I(yè)較大危險(xiǎn)因素辨識(shí)與防范指導(dǎo)手冊(cè)》和《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》中均無對(duì)煤氣放散系統(tǒng)點(diǎn)火環(huán)節(jié)的長(zhǎng)明火有明確要求。

煤氣放散系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)中對(duì)點(diǎn)火環(huán)節(jié)，也沒有要求必須是長(zhǎng)明火。

對(duì)比內(nèi)地武鋼、南鋼同類型轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)，均采用分段自動(dòng)點(diǎn)火方式。在轉(zhuǎn)爐煤氣回收及停爐冶煉間隙，關(guān)閉長(zhǎng)明火氣源。開爐時(shí)再打開氣源,,執(zhí)行點(diǎn)火操作。

技術(shù)攻關(guān)組討論分析，如果將點(diǎn)火環(huán)節(jié)的長(zhǎng)明火改動(dòng)為分段自動(dòng)點(diǎn)火方式，硬件投入少，自動(dòng)化控制程序改動(dòng)較小。

使用格雷厄姆法對(duì)作業(yè)條件危險(xiǎn)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，見表1、表2、表3、表4。

D表示作業(yè)條件危險(xiǎn)性；L、E、C代表危險(xiǎn)性的三個(gè)因素。

表1 發(fā)生事故或危險(xiǎn)事件的可能性，用L表示

表2 人出現(xiàn)在這種危險(xiǎn)環(huán)境的時(shí)間，用E表示

表3 發(fā)生事故可能產(chǎn)生的后果，用符號(hào)C 表示

表4 危險(xiǎn)性等級(jí)分?jǐn)?shù)（D值）

自動(dòng)分段式點(diǎn)火方式的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)D=0.5×3×40=60,為Ⅳ風(fēng)險(xiǎn)，屬于可承受風(fēng)險(xiǎn)。

使用格雷厄姆法對(duì)作業(yè)條件危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，自動(dòng)分段式點(diǎn)火方式的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅳ風(fēng)險(xiǎn)，屬于可承受風(fēng)險(xiǎn)?？梢栽诂F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。

3.2 自動(dòng)分段式點(diǎn)火方案及實(shí)施

攻關(guān)小組制定了初步技術(shù)方案后，邀請(qǐng)專家及有關(guān)單位參加自動(dòng)分段式點(diǎn)火方案實(shí)施論證專題會(huì)。分別對(duì)設(shè)備的安全聯(lián)鎖、煤氣放散點(diǎn)火失敗的應(yīng)急處置等方案進(jìn)行論證，確定了最終技術(shù)方案。

技術(shù)方案確定后，在設(shè)備硬件、軟件方面進(jìn)行了改造。

硬件方面：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備改造，在三座轉(zhuǎn)爐自動(dòng)點(diǎn)火裝置系統(tǒng)的各自煤氣管道上加裝流量計(jì)（以前為整體流量），獨(dú)立控制，當(dāng)某座轉(zhuǎn)爐停止冶煉及煤氣符合回收條件不放散時(shí)，該座轉(zhuǎn)爐的焦?fàn)t煤氣閥關(guān)閉，確保節(jié)能降耗，其它轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)不受影響。

軟件方面：對(duì)軟件程序控制進(jìn)行了改進(jìn)和調(diào)試，增加一些聯(lián)鎖保護(hù)方式，通過測(cè)試達(dá)到方案的自動(dòng)點(diǎn)火控制要求。

在轉(zhuǎn)爐冶煉初期，當(dāng)氣體中雜質(zhì)及O2含量不符合煤氣回收條件時(shí)，煤氣回收自動(dòng)停止,三通切斷閥由回收位轉(zhuǎn)到放散位，執(zhí)行點(diǎn)火程序，此時(shí)的轉(zhuǎn)爐煤氣通過放散塔點(diǎn)燃后放散到大氣中。

舉例說明：放散點(diǎn)火控制程序，當(dāng)轉(zhuǎn)爐主控室計(jì)算機(jī)下達(dá)“冶煉開始”信號(hào)，一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于1000r/min，氧氣閥打開到位、氧槍槍位低于7200mm，氧氣流量大于3000m3/h，焦?fàn)t煤氣閥打開，點(diǎn)火裝置自動(dòng)點(diǎn)火，溫度熱電偶檢測(cè)到溫度大于80℃，說明點(diǎn)火成功。如自動(dòng)點(diǎn)火未成功，聯(lián)鎖控制提槍終止冶煉。

圖2 自動(dòng)點(diǎn)火流程圖

在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，煤氣回收條件滿足時(shí)，此時(shí)三通閥組打開到回收位，開始回收煤氣，自動(dòng)關(guān)閉焦?fàn)t煤氣閥，放散停止，點(diǎn)火熄滅，一個(gè)點(diǎn)火周期結(jié)束。自動(dòng)點(diǎn)火流程圖見圖2。

3.3 自動(dòng)分段式點(diǎn)火的節(jié)能安全控制

（1）冶煉條件滿足，啟動(dòng)自動(dòng)分段式點(diǎn)火方式，焦?fàn)t煤氣閥打開，點(diǎn)火裝置自動(dòng)點(diǎn)火，兩只點(diǎn)火槍同時(shí)點(diǎn)火，間隔5s后再次點(diǎn)火，共循環(huán)3次。

（2）在放散塔口設(shè)置三只溫度熱電偶（火焰檢測(cè)裝置）檢測(cè)，當(dāng)溫度均大于80℃，點(diǎn)火成功。如三只熱電偶溫度檢測(cè)有一只未達(dá)到80℃，聯(lián)鎖報(bào)警氧槍提槍終止冶煉。

（3）在放散塔旁安裝監(jiān)視探頭，監(jiān)視畫面信號(hào)接入冶煉操作室，畫面可清晰看出自動(dòng)點(diǎn)火是否成功，可隨時(shí)啟動(dòng)手動(dòng)點(diǎn)火模式。

4 實(shí)施效果

在煤氣放散自動(dòng)分段式點(diǎn)火控制實(shí)施時(shí)，在第二煉鋼廠煤氣放散塔兩側(cè)風(fēng)向、下風(fēng)向處安排專人用檢測(cè)儀器對(duì)周圍區(qū)域煤氣濃度進(jìn)行了為期一周的實(shí)測(cè)。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示煤氣濃度為零，煤氣放散自動(dòng)分段式點(diǎn)火效果較好，達(dá)到預(yù)期效果。

第二煉鋼廠自轉(zhuǎn)爐煤氣放散系統(tǒng)自動(dòng)分段式點(diǎn)火實(shí)施以來，未發(fā)生點(diǎn)火故障及煤氣放散泄漏事故，在安全生產(chǎn)的前提下，節(jié)約了大量能源。

第二煉鋼廠有3座120t轉(zhuǎn)爐，年產(chǎn)量365萬t。三座放散塔點(diǎn)火均采用焦?fàn)t煤氣長(zhǎng)明火助燃的方式，助燃焦?fàn)t煤氣流量為450m3/h。點(diǎn)火方式改進(jìn)后，根據(jù)測(cè)算，若在轉(zhuǎn)爐煤氣回收和停爐冶煉間隙時(shí)間關(guān)閉長(zhǎng)明火，可節(jié)約助燃焦?fàn)t煤氣用量60%～70%。

改造后第二煉鋼廠全年可節(jié)省焦?fàn)t煤氣256.2萬m3。

5 結(jié)語

企業(yè)生產(chǎn)安全工作不能獨(dú)立于生產(chǎn)和效益之外，應(yīng)該是在安全的保障下生產(chǎn)，在安全生產(chǎn)的前提下創(chuàng)造效益。第二煉鋼廠實(shí)施轉(zhuǎn)爐煤氣放散系統(tǒng)自動(dòng)分段式點(diǎn)火效果明顯，既保證安全生產(chǎn)，又節(jié)約了大量能源，符合國(guó)家要求的節(jié)能降耗、綠色生產(chǎn)的方針政策要求。

[1]李尚剛等.干法除塵凈煤氣放散系統(tǒng)在萊鋼的應(yīng)用與實(shí)踐.2013年全國(guó)冶金燃?xì)鈱I(yè)年會(huì)論文集:85.