250t轉(zhuǎn)爐LT泄爆控制的生產(chǎn)實踐

1、250 t轉(zhuǎn)爐LT泄爆控制的生產(chǎn)實踐王玉生，唐文明，何順生，田曉濤，于博(河北鋼鐵集團邯鋼集團西區(qū)煉鋼廠，河北 邯鄲 056015)摘 要: 邯鋼集團西區(qū)煉鋼廠 3 ×250 t 轉(zhuǎn)爐采用干法( LT 法) 煙氣凈化回收工藝。由于轉(zhuǎn)爐非標準化操作和設備故障等原因，在吹煉過程中經(jīng)常發(fā)生靜電除塵器的泄爆事故，LT 系統(tǒng)只有故障處理結(jié)束后才可正常工作，所以嚴重地影響了生產(chǎn)的順行。通過對操作和設備的跟蹤，分析了泄爆產(chǎn)生的原因，并通過采取有效措施來優(yōu)化轉(zhuǎn)爐操作，使西區(qū)煉鋼廠 3 座靜電除塵器的泄爆次數(shù)保持在平均 2 次/月，保證了生產(chǎn)和設備運行的穩(wěn)定。關(guān) 鍵 詞:干法除塵工藝; 靜電除塵器;

2、泄爆; 措施邯鋼西區(qū)煉鋼廠 3 × 250 t 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收系統(tǒng)采用干法( LT 法) 除塵工藝。該系統(tǒng)主要是由煙氣冷卻、凈化回收 2 部分組成。煙氣經(jīng)汽化冷卻煙道后進入蒸發(fā)冷卻器進行降溫和粗除塵，在隨后的靜電除塵器內(nèi)進行細除塵，凈化后的煤氣經(jīng)冷卻后進入煤氣柜就可直接供用戶使用。由于 LT 系統(tǒng)設備故障和轉(zhuǎn)爐工藝操作非標準化等原因，使轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中發(fā)生事故提槍，當LT 系統(tǒng)滿足允許吹煉條件再次下槍吹煉時靜電除塵器極易發(fā)生泄爆事故。2010 年 10 月 1 號爐曾經(jīng)在冶煉一爐鋼時連續(xù)發(fā)生 7 次泄爆，最后使本爐鋼無法冶煉，做回爐處理。靜電除塵器泄爆不但嚴重影響了生產(chǎn)，還對靜電除

3、塵器和 ID 風機等 LT 系統(tǒng)的設備造成損害。1 靜電除塵器泄爆的原理和危害與傳統(tǒng)的 OG 法( 濕法) 相比，LT 法除塵效率高。邯鋼西區(qū)煉鋼廠經(jīng) LT 除塵處理后的煙氣含塵量為 7 mg/m3。LT 系統(tǒng)對轉(zhuǎn)爐操作的自動化煉鋼程度、LT 系統(tǒng)設備維護能力和轉(zhuǎn)爐的標準化操作要求很高，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中由于轉(zhuǎn)爐和 LT 系統(tǒng)設備故障或轉(zhuǎn)爐操作不當都會造成靜電除塵器泄爆。11 泄爆的原理靜電除塵器內(nèi)部采用高壓負電使煙氣中的煙塵粒子帶電，被吸附到陽極板上來達到除塵的目的。靜電除塵器內(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。靜電除塵器的泄爆就是指在開吹或點吹階段，在靜電除塵器內(nèi)，CO 與

4、 O2達到一定濃度時，陰極放電產(chǎn)生電弧磁撞，發(fā)生燃燒爆炸反應，瞬時產(chǎn)生巨大能量，導致煙氣體積迅速膨脹，從而發(fā)生泄爆。膨脹的氣體將安裝在靜電除塵器兩端的 8 個泄爆閥的彈簧閥機械頂開，使爆炸產(chǎn)生的能量泄散出去，從而有效地保證靜電除塵器不被損壞1。根據(jù)爆炸產(chǎn)生的位置和能量大小，泄爆閥有時單個打開泄爆，有時多個打開泄爆。每個泄爆閥分為 3 個泄爆等級，3級泄爆為最高級。泄爆發(fā)生以后，泄爆閥通過傳感器把信號傳到轉(zhuǎn)爐主控室的操作畫面上，泄爆與氧槍吹煉連鎖，發(fā)生泄爆以后氧槍會自動提槍，停止吹煉。發(fā)生泄爆的3 個條件: 氧體積分數(shù)大于2%; CO 體積分數(shù)大于 183% ; 有火花放電。只有當以上 3 個條

5、件同時滿足時才會產(chǎn)生泄爆。12 泄爆的危害1) 嚴重的泄爆事故會使整個煙罩、靜電除塵器里的內(nèi)部極板嚴重變形，使安全閥降低靈敏度。2) 靜電除塵器泄爆后，轉(zhuǎn)爐自動提槍停止冶煉，需等待 90 s 的時間系統(tǒng)才允許本爐次可以繼續(xù)冶煉，如果設備沒有自動恢復還需人工到現(xiàn)場進行手動恢復，所需時間會更長，這使轉(zhuǎn)爐的作業(yè)率大幅度下降。3) 由于泄爆后轉(zhuǎn)爐停止冶煉，使轉(zhuǎn)爐煤氣回收量降低，且泄爆后煤氣含塵量波動、煤氣冷卻系統(tǒng)降溫能力不夠、系統(tǒng)泄爆安全隱患較大等原因?qū)е罗D(zhuǎn)爐煤氣不能安全回收，造成巨大的經(jīng)濟損失。2 產(chǎn)生泄爆的原因分析LT 法對設備自動化程度和轉(zhuǎn)爐標準化操作要求很高，經(jīng)過對靜電除塵器的泄爆分析，總結(jié)出

6、產(chǎn)生泄爆主要有以下 2 方面的原因。21 轉(zhuǎn)爐操作方面1) 轉(zhuǎn)爐加入的廢鋼中有個別塊度較大或在吹煉時煙罩粘渣大塊掉進爐內(nèi)，開吹時導致局部打不著火或氧氣沒有充分反應，富余氧氣量較多，氧氣隨煙氣進入到靜電除塵器內(nèi)，造成靜電除塵器內(nèi)氧含量超標。2) 開吹氧氣流量提升過快或氧氣流量調(diào)節(jié)閥開啟度過大，氧氣流量峰值大于 50000 m3/ h，造成轉(zhuǎn)爐開吹打不著火，氧氣利用率低，富集氧氣進入靜電除塵器達到產(chǎn)生泄爆的條件而產(chǎn)生泄爆。如圖 1所示的泄爆曲線，由于開吹時氧氣流量峰值達到56055 m3/ h，使氧體積分數(shù)為 56% ，CO 體積分數(shù)為 22%，均在泄爆條件范圍內(nèi)，結(jié)果造成泄爆。3) 開吹時開氧點

7、過高，則氧氣利用率降低，富集氧氣進入靜電除塵器達到產(chǎn)生泄爆的條件而產(chǎn)生泄爆。4) 氧氣流量在每次提升后并沒有維持 10 s 的穩(wěn)定時間，造成氧氣流量波動較大。5) 吹煉時造渣料加入過早且加入量過大，造成開吹點不著火，使富余氧含量偏高導致泄爆，吹煉過程中化渣不好，存在長時間返干現(xiàn)象，也易產(chǎn)生泄爆。22 LT 系統(tǒng)設備方面1) 蒸發(fā)冷卻器噴槍的蒸氣壓力和流量不穩(wěn)定，導致靜電除塵器電場內(nèi)煤氣流量不穩(wěn)定，煙氣量增大時導致電場內(nèi)壓力增高，導致泄爆。2) 除塵系統(tǒng)密封不嚴造成除塵效果差，煙道內(nèi)O2和 CO 氣體濃度高，在開吹打著火后發(fā)生泄爆。3) 冶煉過程中由于電場同時 2 個電場瞬間跳電，冶煉條件不滿足

8、造成提槍，待滿足條件再次下槍吹煉時，如果此時碳質(zhì)量分數(shù)高，瞬時產(chǎn)生大量的CO 氣體，與富余的氧發(fā)生反應，產(chǎn)生泄爆。4) 氧槍、煙罩漏水可造成電場潮濕，造成靜電除塵的氣流分布板灰塵結(jié)塊，使轉(zhuǎn)爐風機抽煙效果降低，煙氣不能全部排出。3 預防和控制泄爆的措施為了降低靜電除塵器的泄爆率，維護除塵系統(tǒng)設備的安全運行，在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，除嚴格執(zhí)行轉(zhuǎn)爐標準化操作規(guī)程和 LT 操作規(guī)程外，針對 LT 系統(tǒng)的特點和產(chǎn)生泄爆的原因，通過優(yōu)化轉(zhuǎn)爐操作工藝，有效地控制了靜電除塵器的泄爆。31 轉(zhuǎn)爐操作方面1) 轉(zhuǎn)爐裝入嚴格執(zhí)行“先加廢鋼，后兌鐵水”的規(guī)定，若有特殊原因需要先兌鐵水、后加廢鋼時，必須來回搖動轉(zhuǎn)爐 2 3

9、次，搖爐角度不小于 40°，避免開吹點火不良造成氧富集。2) 上一爐的渣子盡量倒凈，避免本爐開吹打不著火，在降罩操作時，爐口與活動煙罩最底端間隙不大于 100 mm，以滿足看火即可，杜絕爐口周圍的空氣進入煙道。3) 在轉(zhuǎn)爐開吹過程中，為了嚴格控制氧與鐵水反應速率，初期產(chǎn)生的 CO 氣體要求能在爐口完全燃燒變成 CO2，程序中增加一套氧氣流量的斜坡控制方案，既在轉(zhuǎn)爐開吹之初控制氧流量按照一定的斜率緩慢上升，如圖 2 所示。在這種控制條件下，開吹時初始流量低，在吹煉過程中產(chǎn)生的 CO 氣體在爐口基本能完全燃燒變?yōu)?CO2。CO2為非爆炸性氣體，利用 CO2氣體形成一種活塞式煙氣柱，一直推

10、動煙氣管道中殘余的空氣向放散煙囪排出，后來產(chǎn)生的富含 CO 的轉(zhuǎn)爐煙氣利用非爆炸性的煙氣與空氣中的氧氣隔離開，將 CO 與 O2的混合濃度控制在爆炸范圍之外2。4) 轉(zhuǎn)爐實行“一鍵式”自動化煉鋼模型，提高終點碳和溫度命中率。32 LT 系統(tǒng)設備方面1) 做好 LT 系統(tǒng)設備的日常點檢和維護，保證設備正常運行。2) 保證轉(zhuǎn)爐煙道、蒸發(fā)冷卻器出口煙氣管道和靜電除塵器的密封，杜絕因 LT 系統(tǒng)密封性差造成負壓吸入空氣。3) 每次吹煉前確認靜電除塵器出口溫度，當靜電除塵器出口溫度低于 100 時，手動將風機提至1000 1100 r / min。33 異常事故處理方面:1) 在距開吹超過 90 s 打

11、不著火的情況下，操槍工應按照以下程序進行操作: 提槍關(guān)氧，前后搖爐 2 3 次; 在待吹位用吹煉槍吹氮氣 10 20 s，流量25000 m3/ h; 再次進行冶煉操作。2) 對于開吹 400 s 前提槍后處理措施: 提槍關(guān)氧，前后搖爐 2 3 次，避免再次吹煉時打不著火; 再吹之前氧槍由爐口降至開氧點左右先開氮氣 20 s，稀釋煙道內(nèi) CO 及 O2; 碳氧反應高峰期若發(fā)生提槍及點吹再次開氧時，時間間隔應為 90 s，開吹氧氣流量控制在25000 m3/ h 以下，開吹前應開 20 s 氮氣對煙道內(nèi)煙氣進行稀釋; 停爐時間大于 4 h，開爐第 1 爐兌鐵或加廢鋼時必須確認 ID 風機轉(zhuǎn)速是否

12、達到1000 r/min，否則手動將轉(zhuǎn)速調(diào)至 1000 1100 r/min。4 效果邯鋼西區(qū)煉鋼廠優(yōu)化轉(zhuǎn)爐操作以后，大幅度降低了靜電除塵器的泄爆率，使 3 個靜電除塵器的泄爆率由最高的平均 11 次/月降到現(xiàn)在的平均 2 次/月，在 2011 年 2 4 月創(chuàng)造了泄爆率連續(xù) 3 個月為零的投產(chǎn)以來的最高紀錄。減少轉(zhuǎn)爐后吹，轉(zhuǎn)爐工序鋼水收得率增加 01%，2011 年計劃產(chǎn)鋼 450 萬t，按 2011 年公司下達給煉鋼廠成本268541 元 / t(鋼)，廢鋼回收價格為 2050 元/t，則年創(chuàng)效益為450 ×01% × ( 2685412050) 286萬元。5 結(jié)論邯鋼西區(qū)煉鋼廠通過對轉(zhuǎn)爐操作工藝進行優(yōu)化后，保證了