復(fù)合噴吹法鐵水脫硫設(shè)備的分析

張宏才

摘? 要： 介紹了北營煉鋼廠采用復(fù)合噴吹法鐵水脫硫設(shè)備的原理、基本構(gòu)成、主要參數(shù)、技術(shù)改進(jìn)等，為復(fù)合噴吹法鐵水脫硫設(shè)備的使用方面提供 借鑒。

關(guān)鍵詞： 復(fù)合噴吹;脫硫;鎂粉;噴吹罐;喉口閥

1 鐵水脫硫及復(fù)合噴吹法的重要性

鐵水脫硫是現(xiàn)代化煉鋼的一個重要組成部分，已經(jīng)成為煉鋼廠生產(chǎn)工 藝：鐵水脫硫-復(fù)吹轉(zhuǎn)爐-爐外精煉-連鑄。復(fù)合噴吹法鐵水脫硫技術(shù)應(yīng)用廣 泛，發(fā)展迅速，能有效、穩(wěn)定的將鐵水硫控制在目標(biāo)范圍內(nèi)，對于一些特 殊要求鋼種達(dá)到“雙零”超低硫水平。本鋼北營及本鋼板材煉鋼廠均采用 此設(shè)備，合理使用脫硫設(shè)備能減輕轉(zhuǎn)爐冶煉任務(wù)和減少轉(zhuǎn)爐指標(biāo)消耗，包 括LF爐電耗及物料消耗。復(fù)合噴吹法脫硫作為一種主流脫硫工藝，在煉鋼 廠發(fā)揮著舉足輕重的作用。

2 復(fù)合噴吹法鐵水脫硫主要化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和工藝流程

2.1? 復(fù)合噴吹化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

采用經(jīng)過鈍化處理的鎂粉、石灰粉復(fù)合噴吹進(jìn)行脫硫處理，主要反應(yīng) 如下：? 2CaO+[S]+1/2[Si]=（CaS）+ 1/2（Ca2SiO4）， [Mg]+[S]=MgS，其中氣體介 質(zhì)為氮?dú)?，金屬鎂活性高，極易氧化，鎂粉必須進(jìn)行表面鈍化處理。經(jīng)鈍 化后的鎂在鐵水的溫度下與硫有極強(qiáng)的親和力，脫硫效率高，脫硫過程穩(wěn) 定可預(yù)測，目標(biāo)S能控制在0.001%的精度，這是其它脫硫粉劑不具備的。

2.2? 復(fù)合噴吹法工藝流程

鐵水包盛裝的鐵水→吊運(yùn)置傾翻車上→測溫取樣→噴吹脫硫→扒渣→ 測溫取樣→兌入轉(zhuǎn)爐

3 復(fù)合噴吹法鐵水脫硫設(shè)備主要原理

復(fù)合噴吹法脫硫設(shè)備的工作原理是將經(jīng)鈍化處理的鎂粉和石灰粉分別 存儲在兩個壓力罐內(nèi)，使用氮?dú)庾鳛榻橘|(zhì)動力，經(jīng)兩套獨(dú)立的噴吹系統(tǒng)，? 通過調(diào)配器控制兩種物料的速率確定物料比例，在一根管線內(nèi)混合，將混 合后粉劑通過噴槍吹進(jìn)鐵水內(nèi)進(jìn)行脫硫。脫硫全過程只要輸入相應(yīng)的初始 S、目標(biāo)S、鐵水溫度、鐵水重量等參數(shù)即可實現(xiàn)自動噴吹脫硫。

4 復(fù)合噴吹法鐵水脫硫設(shè)備構(gòu)成

該設(shè)備主要分為四大系統(tǒng)，即上料系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、扒渣系統(tǒng)、除塵 系統(tǒng)。上料系統(tǒng)包括：石灰粉劑罐車、氣動閥門站、儲粉倉、卸料裝置、 流態(tài)化噴嘴及上料管路。另外鎂粉使用噸袋盛裝，利用現(xiàn)場單梁吊車進(jìn) 行上料。噴吹系統(tǒng)：該部分是這四大系統(tǒng)的核心部分，均為進(jìn)口達(dá)涅利公 司，采用氮?dú)庾鳛閯恿橘|(zhì)，它包括：粉劑噴吹罐及其稱量裝置、流態(tài)化 噴嘴、粉劑流量調(diào)節(jié)閥、噴吹管路、噴槍、噴槍升降裝置等，其中喉口閥 為核心控制單元。扒渣系統(tǒng)：包括鐵水罐傾翻車、渣罐車、扒渣機(jī)、噴吹 間密封門獨(dú)立液壓站、電氣室。其中扒渣機(jī)、傾翻車采用液壓動力。除塵 系統(tǒng)：包括噴吹槍口氣封裝置、儲粉倉頂部脈沖布袋除塵器、除塵煙罩、 電動調(diào)節(jié)閥、手動調(diào)節(jié)閥、除塵管路和風(fēng)機(jī)等。

5 重點(diǎn)部位設(shè)備部分分析

本文介紹設(shè)備為北營煉鋼廠鐵水預(yù)處理站，共三座，均采用達(dá)涅利設(shè) 計的復(fù)合噴吹法脫硫設(shè)備。

5.1? 噴吹系統(tǒng)

噴吹罐系統(tǒng)包括鎂粉噴吹罐和石灰粉噴吹罐本體、電子秤、自動調(diào)節(jié) 的喉口閥和儀表等。其中石灰粉罐壓力設(shè)定值為400KPa鎂粉罐壓力設(shè)定值 為350KPa， 噴槍槍口壓力值230KPa， 石灰粉下料速率穩(wěn)定在32KG/min， 鎂粉下料速率穩(wěn)定在8KG/min，喉口閥通過開度自動調(diào)整保證系統(tǒng)壓力平 衡，物料速率穩(wěn)定。

5.2? 噴槍升降裝置

根據(jù)工藝要求，噴槍必須在垂直方向升降來滿足工作位上、下極限位 的要求，升降裝置的定位和控制采用主令控制器和編碼器，電機(jī)采用變頻 電動機(jī)來實現(xiàn)在升降過程中脫硫工藝對升降速度的要求。噴槍工作時要下 降到鐵水罐里一定的深度，一般情況下噴槍槍口距離鐵水包包底的距離為 500mm左右脫硫效果最佳。不工作時要提升至操作平臺以上的待機(jī)位置，? 方便清理噴槍粘渣和更換噴槍，該裝置屬于頻繁使用的核心裝置。

5.3? 扒渣機(jī)

扒渣機(jī)采用液壓為動力，可實現(xiàn)八個動作即“伸、縮、升、降、左 旋、右旋、渣耙頭抬高、渣耙頭降低”特點(diǎn)是動力來源可靠，能耗低，配 合使用氣體趕渣工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)扒渣鏡面效果，扒損可控在7kg/t.構(gòu)。

5.4 ?鐵水罐傾翻車

鐵水罐傾翻車采用液壓為動力，車體由框架、? 4 套車輪組、傾翻座架 組成。行走由兩個液壓馬達(dá)驅(qū)動，傾翻則通過兩個固定在車體上的與座架 嚙合的液壓缸來實現(xiàn)，最大傾翻角度為53度。車體本身帶有電子秤，通過 該秤重量參考計算脫硫粉劑加入量，通過脫硫前與脫硫后鐵水重量變化的 對比核算扒渣量。

6 復(fù)合噴吹法設(shè)備操作情況分析

6.1? 脫硫前鐵水的要求

脫硫鐵水不僅要滿足轉(zhuǎn)爐鐵水需求量，還要保證鐵包凈空量。脫硫劑 經(jīng)由噴槍吹進(jìn)鐵水，載氣對鐵水有攪拌作用可以促進(jìn)反應(yīng)物的傳質(zhì)和產(chǎn)物 的排出。由于鎂在高溫下液化、氣化和溶于鐵水，產(chǎn)生的鎂氣體對鐵水的 攪拌作用強(qiáng)烈，從而造成鐵水液面翻動，實踐得出鐵包凈空量大于350mm 可有效減小噴濺現(xiàn)象。

6.2? 噴吹控制

粉劑流量直接影響噴吹周期，根據(jù)流量變化及時調(diào)整喉口閥開度，保 證最佳流量。通常情況下鎂粉開度在75-85%，石灰粉開度在20-30%能夠達(dá) 到鎂粉流量8Kg/min，石灰粉流量32Kg/min，此外保證每周至少清理喉口閥2 次。若瞬間石灰粉不下料，應(yīng)立即提槍清理槍頭，防止延時造成堵槍。

6.3? 扒渣控制

噴吹結(jié)束后渣中含有Mg S、 CaS遇見氧被還原，反應(yīng)如下：

[MgS]+[O]= （MgO）+[S]， [CaS]+[O]=（CaO）+[S]。若直接兌入轉(zhuǎn)爐將造成回硫現(xiàn)象， 扒渣 操作主要注意兩方面：扒渣率、扒渣帶鐵。現(xiàn)渣比在0.8%左右，帶渣量小 于0.3%。扒渣機(jī)速度、角度，傾翻車傾翻角度均需要根據(jù)鐵水液面及渣量 調(diào)整。

7 復(fù)合噴吹法設(shè)備改進(jìn)方面

喉口閥的閥芯采用耐磨的陶瓷材質(zhì)提高其使用壽命，但是陶瓷沒有韌 性，易碎裂，且閥芯為進(jìn)口件價格昂貴采購周期長。

北營煉鋼廠將該閥的閥芯通過多方面測量改進(jìn)改為耐磨的不銹鋼材 質(zhì)，從而彌補(bǔ)其韌性不足的缺陷，達(dá)到使用效果降低生產(chǎn)成本。原設(shè)計噴 吹管線均為單線，遇見管路堵塞時嚴(yán)重影響生產(chǎn)，后經(jīng)改造，變成雙線噴 吹，達(dá)到一用一備，解決了物料不好時管路堵塞的問題。渣耙弧形面增 寬、增長提高扒渣效率，采用錳鋼板自制，節(jié)約成本。石灰粉上料管線 增加放散閥門，解決石灰受潮堵塞管路難于清理的問題。調(diào)整后模式：鐵 水：進(jìn)站? → 噴吹石灰粉? →提槍取樣? → 扒渣→? 下槍噴吹（鎂粉速率3kg/ min左右）等樣→? 樣回調(diào)整速率鎂粉6-8kg/min→? 扒渣、取樣。原操作模 式：進(jìn)站→取樣→下槍噴吹→扒渣、取樣。調(diào)整后操作模式鎂粉消耗量減 少1.7噸，石灰粉減少13噸，噸鐵成本降低2.2元，終點(diǎn)S命中率提高10%。

結(jié)束語：復(fù)合噴吹鐵水預(yù)處理因其明顯的經(jīng)濟(jì)價值，已經(jīng)引起了各個 鋼鐵企業(yè)的重視，可以肯定在未來的幾年內(nèi)該技術(shù)將會成為煉鋼前必不可 少的一道工序，? 所以該技術(shù)在國內(nèi)有著廣闊的發(fā)展空間 鐵水復(fù)合噴吹脫硫 工藝、設(shè)備簡單，占地少，投資省。并且該工藝具有溫降小、不易回硫、 良好的反應(yīng)動力學(xué)條件和處理時間短等優(yōu)點(diǎn)。而且我國的鎂資源相當(dāng)豐 富，大量使用鎂基脫硫是我國鋼鐵工業(yè)難得有利條件。因此，復(fù)合噴吹鐵 水脫硫方式是值得推廣和普遍采用的高效脫硫技術(shù)。

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