任 濤,陸顯然,楊兆成

(日照鋼鐵控股集團有限公司,山東 日照 276800)

日鋼300t轉(zhuǎn)爐干法除塵條件下工藝優(yōu)化

任 濤,陸顯然,楊兆成

(日照鋼鐵控股集團有限公司,山東 日照 276800)

日鋼3×300t轉(zhuǎn)爐采用最新的干法除塵工藝，泄爆問題一直是影響轉(zhuǎn)爐穩(wěn)定冶煉和環(huán)境問題重要阻礙，其對轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝做了嚴(yán)格要求，特別是針對吹煉過程中由于設(shè)備原因及工藝原因?qū)е碌拇禑捴袛喽媾R的二次下槍冶煉工藝提出了嚴(yán)格的要求，通過對轉(zhuǎn)爐的吹煉模式優(yōu)化，從而實現(xiàn)整個干法除塵系統(tǒng)下的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)穩(wěn)定運行。

干法除塵;泄爆;混氣期;二次下槍;爬坡曲線

0 前言

日照鋼鐵控股集團有限公司西區(qū)新建3座300t轉(zhuǎn)爐，規(guī)劃年產(chǎn)鋼約814.4萬t，主要設(shè)備包括2座1300t混鐵爐、3套300t機械攪拌脫硫站、3座頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、3座在線吹氬站、3套300tLF爐、2套300tRH爐及其配套的公輔設(shè)施；其中轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)采用奧鋼聯(lián)干法除塵系統(tǒng)，由西門子SVAI公司承擔(dān)基本的設(shè)計和供貨，中冶建研承擔(dān)整個系統(tǒng)的詳細設(shè)計轉(zhuǎn)換，自2015年1月投產(chǎn)以來通過不斷的調(diào)整和改進工藝參數(shù)，整個轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)和干法除塵系統(tǒng)運行平穩(wěn)，控制靜電除塵器泄爆達到國內(nèi)先進水平。

1 工藝簡介

1.1 轉(zhuǎn)爐設(shè)備基本參數(shù)（表1）

表1

1.2 干法除塵設(shè)備基本參數(shù)（表2）

表2

圖1 轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)

1.3 干法除塵工藝流程介紹（表1）

干法系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道、除塵回收和轉(zhuǎn)爐煤氣儲配站組成。轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)汽化冷卻煙道后，煙氣溫度就由1500 ℃左右降至800-1100 ℃，煙氣隨后進入干法除塵系統(tǒng)。轉(zhuǎn)爐煙氣干法除塵系統(tǒng)由蒸發(fā)冷卻器和電除塵器組成，煙氣溫度在蒸發(fā)冷卻器中進一步降至180℃-200 ℃，同時通過增濕調(diào)質(zhì)處理，使煙塵的比電阻降低并收集大顆粒粉塵。經(jīng)過初步除塵的煙氣再進入電除塵器進行進一步的精除塵，使其含塵量降至15 mg/m3以下。

2 電除塵器泄爆的原因分析

圖2 轉(zhuǎn)爐吹煉氣體變化曲線

電除塵器是采用高壓負電使煙氣中的煙塵粒子帶點吸附來達到除塵的目的的，其內(nèi)部是一個高壓電場，電暈放電產(chǎn)生火花的現(xiàn)象是不可避免的。所以，如果煙氣中的CO 和O2含量達到了CO 燃燒的含量，就會發(fā)生爆燃現(xiàn)象，導(dǎo)致煙氣體積迅速膨脹，發(fā)生泄爆。電除塵器泄爆的主要原因就是由于其內(nèi)部氣體（CO、H2）爆燃，煙氣體積迅速膨脹，導(dǎo)致壓力超過泄爆閥設(shè)定值，泄爆閥打開，爆炸發(fā)生后將迫使轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)停止冶煉。所以預(yù)防靜電除塵器泄爆是確保煉鋼系統(tǒng)平穩(wěn)運行的核心問題，轉(zhuǎn)爐煙氣成分的控制，即平衡煙氣中的O2和CO 含量，是解決核心問題的最佳切入點和關(guān)鍵因素。而煙氣成分的變化與轉(zhuǎn)爐冶煉工藝存在密切的關(guān)系。靜電除塵器泄爆點一般設(shè)定在CO＞9%、O2＞6%。相比于濕法條件下的煉鋼工藝，轉(zhuǎn)爐除完成正常的冶煉任務(wù)以外，還要保證產(chǎn)生的煙氣成分避開靜電除塵器的泄爆范圍。

3 轉(zhuǎn)爐工藝摸索與改進

根據(jù)實際生產(chǎn)中泄爆發(fā)生的爐次階段，把泄爆分為吹煉前期泄爆、二次下槍泄爆，分別對這兩個泄爆發(fā)生階段做如下工藝改進：

3.1 吹煉前期泄爆控制及工藝改進：

從（圖2）轉(zhuǎn)爐吹煉過程的氣體變化曲線可以看出，下槍吹煉前期整個煙道內(nèi)充滿空氣，而此時活動煙罩處于上限位，從爐口與煙罩之間不停的往煙道內(nèi)吸入空氣（O2含量21%左右），隨著吹煉的進行產(chǎn)生的煙氣逐漸替換煙道的空氣，煙氣中的氧氣逐步降低，隨著碳氧反應(yīng)的逐漸增強，CO氣體逐漸增多，而電場內(nèi)的爆炸極限是在CO＞9%、O2＞6%，從下槍開吹到氣體中O2含量降低到6%，這個階段稱之為“混氣期”，所以吹煉前期控制的要點就是怎么讓氣體中氧氣含量降低6%以下以后而CO的含量不超過9%，從而順利的過去混氣期，而隨著吹煉的進行，氣體中CO氣體逐漸升高，但此時氣體中的氧氣含量已經(jīng)很低也不滿足泄爆條件，所以如何順利度過混氣期是避免前期發(fā)生泄爆的主要研究方向：

（1）適當(dāng)降低吹煉氧氣流量，降低CO產(chǎn)生速率；所以針對此問題專門制定了開吹氧氣流量的“爬坡曲線”，即開吹采用低流量打火，并持續(xù)一定時間，逐步提升氧氣流量到正常吹煉流量，下(圖3)為投產(chǎn)初期制定的爬坡曲線，開吹氧氣流量設(shè)定為25000m3/h，并持續(xù)45S，經(jīng)過110S時間達到正常的60000m3/h的正常吹煉流量，但經(jīng)過一段時間使用發(fā)現(xiàn)，此爬坡曲線開吹打火流量較小，不利于下槍點火，以及爬坡速率太慢，使得整爐鋼的吹煉時間延長2min左右，對與提高轉(zhuǎn)爐效率降低冶煉周期不利，所以開始逐步優(yōu)化摸索轉(zhuǎn)爐開吹流量曲線，(圖4)為優(yōu)化后的轉(zhuǎn)爐開吹爬坡曲線，開吹爬坡時間由最初的155S到達正常吹煉流量，縮短到40S即可到達正常吹煉流量，且前期打火流量40000m3/h的大流量有利于前期打火。

圖3 最初的開吹爬坡“曲線一”

圖4 優(yōu)化之后的開吹爬坡“曲線三”

3.2 二次下槍泄爆控制及工藝改進

由于轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)設(shè)備原因或是轉(zhuǎn)爐工藝原因造成的轉(zhuǎn)爐吹煉中斷的需再次下槍吹煉的統(tǒng)稱之為“二次下槍”，基本發(fā)生在轉(zhuǎn)爐吹煉的5-13min期間，而此時正處于碳氧反應(yīng)最劇烈的時期，下槍即開始劇烈的碳氧反應(yīng)，CO產(chǎn)生速率較快，控制此階段的兩個思路分別為減慢CO產(chǎn)生速率和加快煙氣中氧氣的下降速度兩方面下手：

3.2.1 降低二次下槍CO產(chǎn)生速率方法：

降低CO產(chǎn)生速率從根本上就要求降低氧氣流量及氧氣提升速率進而減慢CO產(chǎn)生速度，專門針對二次下槍制定了爬坡“曲線二”，此種模式開吹打火流量30000m3/h，且爬坡速率較慢，需要90秒才能達到正常吹煉流量，通過現(xiàn)場使用此種爬坡“曲線二”能夠有效的度過“混氣期”。然而在實際的生產(chǎn)過程中，吹煉中斷前可能處于渣料加入階段，剛加入的渣料在渣面上結(jié)坨未化，導(dǎo)致再次下槍點火時無法沖破渣層而產(chǎn)生的打不著火的情況，打不著火導(dǎo)致氧氣利用率低，煙氣中的氧氣含量不降反而升高，所以遇到打不著火的情況應(yīng)當(dāng)及時提槍，規(guī)定下槍達到設(shè)定流量（30000m3/h）5秒依然未打著火的爐次果斷提槍，防止因為前期打不著火而突然點火成功在電場中發(fā)生泄爆；針對二次下槍打不著火的爐次只能采取大流量強制打火，針對用爬坡“曲線二”無法正常打火的爐次設(shè)定了爬坡“曲線四”區(qū)別在于開吹流量由30000提高到45000，目的就是為了大流量氧氣射流能夠順利沖破渣層，但此種大流量打火瞬間產(chǎn)生的CO氣體較多，此時應(yīng)對方法就是提高打火槍位，由之前的2.3m點火提高到2.5米點火，起到減緩CO氣體產(chǎn)生速率的作用。

圖5 “二次下槍”爬坡“曲線二”

圖6 強制打火的二次下槍爬坡“曲線四”

3.2.2 加快煙氣中氧氣含量的下降速度

加快煙氣中氧氣含量的方法為“氮氣置換”，每次“二次下槍”吹煉前用氧槍開氮氣向爐內(nèi)吹掃2分鐘，立即下槍吹煉，此種方法起到了稀釋煙道內(nèi)的氧氣的作用，加快氧氣含量的下降速度。

4 結(jié)語

（1）規(guī)范轉(zhuǎn)爐的開吹下槍操作是保證整個干法除塵系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

（2）通過工藝的優(yōu)化，根據(jù)不同的二次下槍階段選擇正確的”爬坡曲線”從而能夠避免泄爆的發(fā)生。

[1]馬寶寶,劉飛.濟鋼三煉鋼轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆控制的實踐[J].機械與電子,2010(13)：87-88.

[2]趙明泉,趙鑫.預(yù)防轉(zhuǎn)爐電除塵系統(tǒng)泄爆的有效措施[J].包鋼科技,2010,36(02)12-13.

[3]佟圣剛.干法除塵條件下的轉(zhuǎn)爐冶煉工藝探索[J].山東冶金,2010,32(06)10-13.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.009