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(tuán)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(tuán)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(shí)現(xiàn)整個(gè)干法除塵系統(tǒng)下的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)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(tuán)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(jī)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(jì)和供貨，中冶建研承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換，自2015年1月投產(chǎn)以來通過不斷的調(diào)整和改進(jìn)工藝參數(shù)，整個(gè)轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)和干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，控制靜電除塵器泄爆達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)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(jìn)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(jìn)一步降至180℃-200 ℃，同時(shí)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(jìn)入電除塵器進(jìn)行進(jìn)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(fù)電使煙氣中的煙塵粒子帶點(diǎn)吸附來達(dá)到除塵的目的的，其內(nèi)部是一個(gè)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(dá)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(yùn)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(diǎn)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(diǎn)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(jìn)

根據(jù)實(shí)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(gè)泄爆發(fā)生階段做如下工藝改進(jìn)：

3.1 吹煉前期泄爆控制及工藝改進(jìn)：

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(gè)煙道內(nèi)充滿空氣，而此時(shí)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(jìn)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(qiáng)，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(gè)階段稱之為“混氣期”，所以吹煉前期控制的要點(diǎn)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(jìn)行，氣體中CO氣體逐漸升高，但此時(shí)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(shí)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(shí)間達(dá)到正常的60000m3/h的正常吹煉流量，但經(jīng)過一段時(shí)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(diǎn)火，以及爬坡速率太慢，使得整爐鋼的吹煉時(shí)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(shí)間由最初的155S到達(dá)正常吹煉流量，縮短到40S即可到達(dá)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(jìn)

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(shí)正處于碳氧反應(yīng)最劇烈的時(shí)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(gè)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(jìn)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(dá)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(shí)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(diǎn)火時(shí)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(shí)提槍，規(guī)定下槍達(dá)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?yàn)榍捌诖虿恢鸲蝗稽c(diǎn)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(qiáng)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(shí)應(yīng)對方法就是提高打火槍位，由之前的2.3m點(diǎn)火提高到2.5米點(diǎn)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(qiáng)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?dú)庵脫Q”，每次“二次下槍”吹煉前用氧槍開氮?dú)庀驙t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(gè)干法除塵系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)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(jì)鋼三煉鋼轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆控制的實(shí)踐[J].機(jī)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