日鋼300t轉爐干法除塵條件下工藝優化

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300t轉爐干法除塵條件下工藝優化

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轉爐采用最新的干法除塵工藝，泄爆問題一直是影響轉爐穩定冶煉和環境問題重要阻礙，其對轉爐煉鋼工藝做了嚴格要求，特別是針對吹煉過程中由于設備原因及工藝原因導致的吹煉中斷而面臨的二次下槍冶煉工藝提出了嚴格的要求，通過對轉爐的吹煉模式優化，從而實現整個干法除塵系統下的轉爐生產穩定運行。

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新建3座300t轉爐，規劃年產鋼約814.4萬t，主要設備包括2座1300t混鐵爐、3套300t機械攪拌脫硫站、3座頂底復吹轉爐、3座在線吹氬站、3套300tLF爐、2套300tRH爐及其配套的公輔設施；其中轉爐一次除塵系統采用奧鋼聯干法除塵系統，由西門子SVAI公司承擔基本的設計和供貨，中冶建研承擔整個系統的詳細設計轉換，自2015年1月投產以來通過不斷的調整和改進工藝參數，整個轉爐系統和干法除塵系統運行平穩，控制靜電除塵器泄爆達到國內先進水平。

1 工藝簡介

1.1 轉爐設備基本參數（表1）

表1

1.2 干法除塵設備基本參數（表2）

表2

圖1 轉爐干法除塵系統

1.3 干法除塵工藝流程介紹（表1）

干法系統主要由轉爐汽化冷卻煙道、除塵回收和轉爐煤氣儲配站組成。轉爐煙氣經汽化冷卻煙道后，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。轉爐煙氣干法除塵系統由蒸發冷卻器和電除塵器組成，煙氣溫度在蒸發冷卻器中進一步降至180℃-200 ℃，同時通過增濕調質處理，使煙塵的比電阻降低并收集大顆粒粉塵。經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，其內部是一個高壓電場，電暈放電產生火花的現象是不可避免的。所以，如果煙氣中的CO 和O2含量達到了CO 燃燒的含量，就會發生爆燃現象，導致煙氣體積迅速膨脹，發生泄爆。電除塵器泄爆的主要原因就是由于其內部氣體（CO、H2）爆燃，煙氣體積迅速膨脹，導致壓力超過泄爆閥設定值，泄爆閥打開，爆炸發生后將迫使轉爐系統停止冶煉。所以預防靜電除塵器泄爆是確保煉鋼系統平穩運行的核心問題，轉爐煙氣成分的控制，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鍵因素。而煙氣成分的變化與轉爐冶煉工藝存在密切的關系。靜電除塵器泄爆點一般設定在CO＞9%、O2＞6%。相比于濕法條件下的煉鋼工藝，轉爐除完成正常的冶煉任務以外，還要保證產生的煙氣成分避開靜電除塵器的泄爆范圍。

3 轉爐工藝摸索與改進

根據實際生產中泄爆發生的爐次階段，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吸入空氣（O2含量21%左右），隨著吹煉的進行產生的煙氣逐漸替換煙道的空氣，煙氣中的氧氣逐步降低，隨著碳氧反應的逐漸增強，CO氣體逐漸增多，而電場內的爆炸極限是在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生泄爆的主要研究方向：

（1）適當降低吹煉氧氣流量，降低CO產生速率；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)為投產初期制定的爬坡曲線，開吹氧氣流量設定為25000m3/h，并持續45S，經過110S時間達到正常的60000m3/h的正常吹煉流量，但經過一段時間使用發現，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，對與提高轉爐效率降低冶煉周期不利，所以開始逐步優化摸索轉爐開吹流量曲線，(圖4)為優化后的轉爐開吹爬坡曲線，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

由于轉爐系統設備原因或是轉爐工藝原因造成的轉爐吹煉中斷的需再次下槍吹煉的統稱之為“二次下槍”，基本發生在轉爐吹煉的5-13min期間，而此時正處于碳氧反應最劇烈的時期，下槍即開始劇烈的碳氧反應，CO產生速率較快，控制此階段的兩個思路分別為減慢CO產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產生速率方法：

降低CO產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坨未化，導致再次下槍點火時無法沖破渣層而產生的打不著火的情況，打不著火導致氧氣利用率低，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當及時提槍，規定下槍達到設定流量（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定了爬坡“曲線四”區別在于開吹流量由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生的CO氣體較多，此時應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吹掃2分鐘，立即下槍吹煉，此種方法起到了稀釋煙道內的氧氣的作用，加快氧氣含量的下降速度。

4 結語

（1）規范轉爐的開吹下槍操作是保證整個干法除塵系統穩定運行的關鍵。

（2）通過工藝的優化，根據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生。

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

[2]趙明泉,趙鑫.預防轉爐電除塵系統泄爆的有效措施[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