【技术文摘】达钢高炉煤气硫含量高原因分析和应对

来源：市场资讯

（来源：中国炼铁网）

孙力 龚海洋

（达州钢铁集团有限责任公司）

由于达钢老厂区周围都是居民区，所以环保要求严格，同时煤气放散除了会对环保造成影响，还会直接导致少发电带来经济损失，达钢9月1日10:00-12:50因煤气余热发电机组锅炉烟气二氧化硫超标，导致锅炉被迫减少高炉煤气用量，导致高炉煤气放散。这是2020年6月以来设备运行正常的情况下，首次出现高炉煤气放散，后通过理论分析和对比，发现高炉煤气中硫含量除了受入炉原料硫含量影响，还受到高炉富氧率和蛇纹石影响，达钢生产指挥中心煤气调度工作人员，在不影响高炉操作、铁水成本和煤气发电的情况下，通过改变煤气调节方式迅速探索出方法，实施后取得了理想效果。

达钢目前老厂区有转炉煤气柜和焦炉煤气柜，没有高炉煤气柜，达钢目前拥有一座1780m³高炉和一座573m³高炉（两座高炉均已经处于炉龄后期），由于之前去产能[2]拆了两座小型高炉，导致目前高炉满负荷[3]生产，也不能保证炼钢一直满负荷生产，炼钢（一座提钒炉和两座转炉）每日一座转炉必须停止生产3小时左右等铁水，一座转炉等铁水期间，转煤产能只可以保证生产单位用转煤。达钢2024年9月1日10:00-12:50期间因锅炉烟气在线监测二氧化硫超标（100mg/m³），锅炉被迫减少高炉煤气用量，同时少量增加焦炉煤气运行，导致高炉煤气间断放散，同时导致发电量减少。后通过理论分析和对比，发现高炉煤气中硫含量除了受入炉原料[4-5]硫含量影响，还受到高炉富氧率和蛇纹石[6]影响，同时生产指挥中心煤气调度工作人员，迅速探索出零成本，控制锅炉烟气二氧化硫不超标的方法，最终取得理想效果。

1 事件经过

2024年9月1日炼钢10:00一座转炉停止生产等铁水，余热发电机组锅炉停止使用转炉煤气，只使用高炉煤气和少量焦炉煤气，发现锅炉烟气二氧化硫超标（100mg/m³），于是减少高炉煤气用量，减少高炉煤气用量以后，锅炉烟气二氧化硫含量下降到95mg/m³左右，锅炉少量增加焦炉煤气，锅炉烟气二氧化硫含量下降到90mg/m³左右，这期间导致高炉间断放散，同时导致发电量减少，12:50炼钢满负荷生产以后，锅炉正常使用转炉煤气，锅炉烟气二氧化硫含量下降到50mg/m³左右，所以推断出锅炉烟气二氧化硫超标，主要原因是高炉煤气硫含量较高。但是9月2日分析会，发现9月1日1780m³高炉在全年中吨铁硫负荷处于较低水平，而且9月1日同等原料情况下，573m³高炉硫负荷较重，但是化验结果573m³高炉的高炉煤气二氧化硫含量略低，但不管任何理由，目前的环保压力下和市场形式下，高炉煤气放散且发电机组没有满负荷发电，这是绝对不准许的，所以在最小的经济成本下解决这个问题迫在眉睫。

2 原因分析

通过理论分析和实践对比，找到9月1日1780m³高炉在全年中吨铁硫负荷处于较低水平，但是9月1日因高炉煤气硫含量高，分析出导致锅炉烟气二氧化硫含量超标的原因，另外当日573m³高炉硫负荷较重，但是化验结果573m³高炉的高炉煤气硫含量略低的原因。

2.1高炉使用蛇纹石对煤气中硫含量的影响

达钢1780m³高炉为应对市场行情，8月16日10:00开始使用MgO/ Al2O3比值较低的烧结矿，同时通过添加蛇纹石调节高炉渣中的MgO/ Al2O3比值，保证高炉渣的流动性。1780m³高炉稳定顺行，产量，风量，富氧基本差不多的情况下，9月1日硫负荷远低于2024年硫负荷最高的6月23日，但9月1日使用了蛇纹石31吨蛇纹石。下面通过理论分析和精准对比分析蛇纹石对高炉煤气中硫含量的影响。

2.1.1理论分析蛇纹石对高炉煤气中硫含量的影响

由于高炉煤气中硫存在形式主要是：二氧化硫，硫化氢，羰基硫，硫化碳，乙硫醚等，而其中二氧化硫，硫化氢占绝大多数，由于二氧化硫，硫化氢均是原料中硫元素氧化产生，而且二氧化硫，硫化氢与氧化镁反应原理同理，所以文章中主要以二氧化硫分析，通过表1可知：蛇纹石块（质量指标）主要成分是MgO 和SiO2。

通过表2可知：焦炭中硫快速被氧化，烧结矿、球团矿、块矿快速分解都在1000℃以上，而蛇纹石分解的物理热远低于该温度，所以原料进入高炉以后蛇纹石较快分解，蛇纹石开始快速分解发生在，焦炭中硫快速被氧化、烧结矿、球团矿、块矿快速分解的上层原料中。

通过表3可知：在高炉中烧结矿、球团矿、块矿快速分解的上层原料中，MgO不能快速与SO2反应，同时即使该部分原料中有少量游离CaO也主要被SiO2吸收。

结合表1、2、3可知，高炉入炉原料中加入蛇纹石，会导致高炉上层原料脱出高炉煤气中硫的能力减弱。

综上理论分析得出：高炉同等条件，入炉原料中加入蛇纹石，会导致高炉煤气中硫含量上升。

2.1.2实践对比分析蛇纹石对高炉煤气中硫含量的影响

通过表4可知：1780m³高炉9月1日与6月23日入炉原料结构相似，唯一明显区别是1780m³高炉9月1日用了31吨蛇纹石。

通过表5可知：1780m³高炉9月1日焦炭二硫含量明显比6月23日低。

通过表6可知：1780m³高炉9月1日与6月23日各个参数基本一致，1780m³高炉9月1日吨铁硫负荷远低于6月23日吨铁硫负荷。

结合表4、6可知：高炉同等条件，入炉原料中加入蛇纹石，会导致高炉煤气中硫含量上升。

综上：理论分析和实践对比均得出：高炉同等条件，入炉原料中加入蛇纹石，会导致高炉煤气中硫含量上升。

2.2 高炉富氧率对高炉煤气中硫含量的影响

2.2.1 理论分析高炉富氧率对高炉煤气中硫含量的影响

高炉富氧率增加，导致消耗吨焦的风量减少，空气中主要是氮气，高炉煤气减少，硫一定的情况下，高炉煤气减少，高炉煤气中硫含量增加，所以理论分析得出同等条件下，高炉富氧率增加，高炉煤气中硫含量增加。

2.2.1 实践对比分析高炉富氧率对高炉煤气中硫含量的影响

8月由于市场原因，达钢高炉控制氧气，减量生产，到8月27日由于市场行情略有好转，高炉开始逐步满负荷生产，所以8月26日和9月1日高炉均是稳定顺行。8月26日与9月1日高炉使用原料原料成分未发生大的变化，通过表7可知：高炉8月26日与9月1日燃料比、煤比基本一致，所以吨铁硫负荷基本一致，而且8月26蛇纹石用量用量明显高于9月1日，但是8月26日未发生因高炉煤气硫含量高，导致锅炉烟气二氧化硫超标，所以实践对比可知高炉提高富氧率，会导致高炉煤气中硫含量增加。

2.2.1 分析结果的验证

9月1日由于达钢573m³高炉和1780m³高炉使用的焦炭硫含量基本一致，两座高炉使用的烧结矿、球团矿、块矿、蛇纹石和喷煤一样，通过表7、8可知： 573m³高炉燃料比较高，所以573m³高炉硫负荷较重，但是573m³高炉9月1日富氧率较1780m³高炉略低，再次证明：同等条件下，高炉提高富氧率，会导致高炉煤气中硫含量增加。

综上：同等条件下，高炉提高富氧率，会导致高炉煤气中硫含量增加。

3 处理办法和结果

目前原料价格情况下，通过采购硫含量较低的矿石或者煤粉、降低富氧率、停止使用蛇纹石，降低高炉煤气硫含量，都会不利于降低铁水成本，所以不能通过降低高炉煤气硫含量，降低锅炉烟气二氧化硫含量。

3.1 处理办法

通过表9可知：采取炼钢一座转炉等铁水时，锅炉增加焦炉煤气用量，最符合目前的情况，降低锅炉烟气二氧化硫硫含量。该方案实施细节，炼钢在确定有一座转炉等铁水时，提前通知生产指挥中心煤气调度，煤气调度将焦炉煤气柜储存煤气量适当增加，待锅炉逐步停止使用转炉煤气的过程中，逐步适当增加焦炉煤气用量，同时锅炉烟气二氧化硫硫含量达到80 mg/m³时，锅炉工及时通知生产指挥中心煤气调度，煤气调度适当增加锅炉焦炉煤气用量，将锅炉烟气二氧化硫含量控制下来。

3.2 实施结果

9月2日该方案实施过后，仅9月3日炼钢8:00-11:00一座转炉等铁水时，8:14锅炉烟气二氧化硫含量超过80mg/m³，达到82mg/ m³。

综上：通过将硫含量较低的焦炉煤气和转炉煤气，与硫含量较高的高炉煤气混合使用，成功控制住了锅炉烟气二氧化硫含量。

4 结束语

1） 高炉同等条件，入炉原料中加入蛇纹石，会导致高炉煤气中硫含量上升。。

2） 高炉同等条件下，提高富氧率，会导致高炉煤气中硫含量增加。

3） 达钢通过将硫含量较低的焦炉煤气和转炉煤气，与硫含量较高的高炉煤气混合使用，成功控制住了锅炉烟气中二氧化硫含量。

参考文献

[1] 周俐. 冶金传输原理[M]. 北京：化学工业出版社，2009.

[2] 沈峰满．冶金物理化学[M]. 北京：高等教育出版社，2017.

[3] 周传典. 高炉炼铁生产技术手册[M]．北京:冶金工业出版社，2002 :249.

[4] 储满生. 钢铁冶金原燃料及辅助材料[M]．北京:冶金工业出版社，2010 :136.

[5] 韩宏松,沈峰满,姜鑫,等. 梅钢5号高炉高（Al2O3）渣降MgO冶炼实践[J]. 炼铁, 2016, 35(5):26-28.

[6] 沈峰满. 高Al2O3含量渣系高炉冶炼工艺探讨[J]. 鞍钢技术, 2005(6):1-4.