150噸轉(zhuǎn)爐電除塵器防泄爆工藝研究

張苓志 李志廣 張勇

摘 要：通過對轉(zhuǎn)爐電除塵技術(shù)的研究，系統(tǒng)分析了產(chǎn)生泄爆的原因，提出了避免泄爆的有效措施，較大程度穩(wěn)定了轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)節(jié)奏，延長電除塵器壽命。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐電除塵；靜電除塵器；泄爆

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.044

1 引言

轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵與回收的干法技術(shù)在經(jīng)過魯奇和蒂森公司的相繼推廣和應(yīng)用后，目前已被全世界冶金行業(yè)所接受。近年來伴隨著國家節(jié)能環(huán)保政策的強(qiáng)力實(shí)施，轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)在國內(nèi)得到了大面積的推廣。

目前國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐煙氣除塵與回收主要采用兩種方法，一種是煤氣濕法（OG法）凈化回收系統(tǒng)，一種是煤氣干法（LT法）凈化回收系統(tǒng)。安鋼原有轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)均為濕法除塵（OG法），2017年經(jīng)技術(shù)改造后，全部更換為干法除塵（LT法）。相比原有的濕法除塵（OG法），干法除塵（LT法）在除塵效率、能耗、環(huán)境保護(hù)方面都具有明顯優(yōu)勢[1]：一是除塵凈化效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)含塵量小于15 mg/m3排放，完全滿足國家相關(guān)環(huán)保要求；二是該系統(tǒng)由于采用干法處理，不存在二次污染和污水處理；三是降低了能耗，回收的煤氣發(fā)熱值高，回收的粉塵可再次利用；四是占地面積小，設(shè)施集中度高，便于管理和維護(hù)。

轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)在安鋼是第一次使用，在使用過程中，多次出現(xiàn)因靜電除塵器泄爆從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐煉鋼中斷的事故，對生產(chǎn)組織影響較大。因此，有效地降低干法除塵系統(tǒng)的泄爆率有利于保證安鋼150噸轉(zhuǎn)爐的正常生產(chǎn)以及干法除塵系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 轉(zhuǎn)爐電除塵系統(tǒng)工藝介紹

轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔馐紫缺粻t口上方活動煙罩捕集，煙氣經(jīng)過汽化冷卻煙道，在汽化冷卻煙道內(nèi)實(shí)現(xiàn)對煙氣進(jìn)行初次降溫至800℃～1000℃，同時回收部分內(nèi)能。然后進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器內(nèi)，煙氣被進(jìn)行二次降溫至280℃左右，并蒸發(fā)冷卻器能夠捕集粗顆粒粉塵，使其沉降排出并通過輸灰裝置送至粗灰倉。而后煙氣進(jìn)入四個圓筒形電除塵器進(jìn)行再次除塵，通過電除塵器收集下的粉塵通過內(nèi)置鏈?zhǔn)捷敾覚C(jī)排出并通過外部輸灰機(jī)裝置送至細(xì)灰倉。除塵后的煙氣再經(jīng)除塵風(fēng)機(jī)送至切換站，煙氣根據(jù)要求可以實(shí)現(xiàn)煤氣放散或回收的快速切換。

3 電除塵器泄爆定義及條件

3.1 泄爆的定義

在靜電除塵器電場內(nèi)部，在一定條件下當(dāng)轉(zhuǎn)爐煙氣內(nèi)的CO與O2因燃燒不充分發(fā)生爆炸時，煙氣體積會迅速膨脹，導(dǎo)致除塵器電場內(nèi)部壓力超過泄爆閥設(shè)定值，致使泄爆閥開啟稱為泄爆。

3.2 泄爆產(chǎn)生的條件[2]

（1）可燃?xì)怏w與氧氣混合比例達(dá)到爆炸極限，即CO≥9%，O2≥6%；（2）混合氣體的溫度在最低著火點(diǎn)以下：CO≤610℃，H2≤645℃；（3）有火種，即靜電除塵器內(nèi)電極放電，產(chǎn)生電火花。

4 電除塵器泄爆故障分析

通過整理分析電除塵器泄爆原因，在以下幾種情況下靜電除塵器容易發(fā)生泄爆：

（1）原材料中加入的廢鋼、石灰等潮濕，會導(dǎo)致產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)入靜電除塵器，被高壓電離生成氫氣和氧氣，其含量超過爆炸極限，從而使電除塵器泄爆。（2）轉(zhuǎn)爐吹煉前期碳氧反應(yīng)十分劇烈，導(dǎo)致CO迅速產(chǎn)生，此時如果產(chǎn)生的CO在爐口沒有被完全燃燒而進(jìn)入靜電除塵器，在會與開吹前煙道中的空氣進(jìn)行混合，從而會在靜電除塵器內(nèi)產(chǎn)生爆炸，泄爆閥自動泄爆，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐在吹煉中出現(xiàn)突然中斷事故。（3）轉(zhuǎn)爐吹煉開始下槍吹氧后，若氧槍未打著火，使得煙氣中的O2含量過高，導(dǎo)致游離態(tài)氧氣進(jìn)入靜電除塵器，從而產(chǎn)生泄爆。（4）吹煉過程中出現(xiàn)事故提槍，二次下槍后吹氧如果氧氣流量控制不合理，CO未能完全燃燒生成CO2，導(dǎo)致富余氧氣進(jìn)入靜電除塵器，從而發(fā)生泄爆情況。

5 泄爆的預(yù)防措施

從泄爆現(xiàn)象的根源出發(fā)，CO在空氣中的爆炸極限范圍為：12.5%～74.2%，防泄爆其實(shí)就是控制轉(zhuǎn)爐煙氣中CO與O2的混合濃度達(dá)到爆炸極限范圍[3]。針對電除塵系統(tǒng)泄爆現(xiàn)象的特點(diǎn)，采取的工藝措施有：

（1）保證入爐原材料質(zhì)量。必須保證轉(zhuǎn)爐用廢鋼、石灰、輕燒白云石、石灰石等入爐料干燥、無水汽。廢鋼潮濕時，可先將廢鋼加入爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱2～4 min之后再兌鐵水，預(yù)熱時爐口與煙罩要保持一定傾斜角度，不得正對煙罩；煙罩漏水時嚴(yán)禁生產(chǎn)。（2）穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐裝入制度。轉(zhuǎn)爐裝入制度按照先加廢鋼后兌鐵水模式，操作過程中加完廢鋼后前后搖爐1～2次，兌完鐵完成后再次搖爐的原則，保證廢鋼預(yù)熱充分。（3）優(yōu)化吹氧流量控制。在轉(zhuǎn)爐開吹前期，合理控制碳氧反應(yīng)速率，按一定的速率曲線緩慢上升，以利于CO能在爐口完全燃燒生成CO2，安鋼第二煉軋廠在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中按照開吹氧氣流量20000～21000Nm3/h、槍位1850mm直至點(diǎn)火全部正常來進(jìn)行控制，將CO與O2的混合濃度控制在爆炸范圍之外，可有效避免泄爆現(xiàn)象發(fā)生。（4）強(qiáng)化下槍點(diǎn)火操作。對于第一次下槍30～45 秒內(nèi)如果點(diǎn)不著火，此時必須立即提槍，再下槍點(diǎn)火前需前后搖爐操作；如果多次下槍仍然點(diǎn)不著火，可適當(dāng)兌鐵后再次下槍點(diǎn)火。再次下槍吹煉前先向爐內(nèi)吹大壓氮?dú)猓?.85～0.95Mpa）、低槍位（1800～2000mm）后再切換至氧氣點(diǎn)火開吹，這種方法可以有效的把輕薄料或結(jié)渣吹掃開并有效的把水分解的和空氣中的O2氣排除出去。向煙氣管道中吹入一定量的氮?dú)鈺r，需要觀察電除塵器煙氣含量分析儀，當(dāng)煙氣含量降至13%以下時方可吹煉。

6 結(jié)語

隨著安鋼除塵“濕改干”工程的全面竣工并投入使用，如何保證電除塵系統(tǒng)穩(wěn)定成為提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。通過對電除塵器產(chǎn)生泄爆的原因進(jìn)行分析，制定可行有效地工藝控制措施，2018年一季度三座轉(zhuǎn)爐電除塵器泄爆事故僅發(fā)生2次，有效提高了轉(zhuǎn)爐電除塵系統(tǒng)的可靠性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]蒲國慶.淺析八鋼150噸轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆原因及預(yù)防措施[J].寶鋼技術(shù)，2013（03）：107-110.

[2]馬瑞楠，宋巖松.轉(zhuǎn)爐煉鋼干法除塵系統(tǒng)泄爆率影響因素研究[J].河北冶金，2014（07）：61-64.

[3]殷士杰.轉(zhuǎn)爐干法除塵應(yīng)用技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2011.