大型轉爐干法除塵系統泄爆防控集成技術

張明海

摘 要：該技術項目屬于冶金節能環保技術領域，在實際生產應用中針對易發生的除塵器泄爆問題，解決轉爐應用干法除塵技術出現的泄爆等難題， 實現了轉爐冶煉零泄爆、耗水量小、除塵率高，整體技術水平達到國際領先水平。

關鍵詞：轉爐;干法除塵;零泄爆控制;靜電除塵器;煤氣回收

中圖分類號： TP273 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ?文章編號： 1673-1069（2016）30-149-2

0 ? 引言

宣鋼150噸轉爐干法除塵系統采用國產化技術，通過系統集成與創新，在水、電消耗，煙塵排放濃度及轉爐煤氣回收率、設備正常運轉率等各項指標上都達到和超過了引進干法除塵技術。在工藝及設備設計、制造、安裝過程中進行了大量的創造性工作，實現了轉爐干法除塵零泄瀑。同時推進轉爐干法除塵系統技術、設備國產化，降低工程投資，促進轉爐干法除塵技術的推廣和應用。

轉爐干法除塵系統的安全運行，與轉爐系統生產組織、設備管理、工藝操作等密切相關，在生產應用中，形成一套完整的運行和管理方法，實現各專業的協同配合，充分保證系統運行安全、高效，同時培養一只高素質的管理和技術人員隊伍，在行業內起到示范作用。為擺脫國外技術的壁壘，研發和推廣轉爐干法除塵系統，推動干法除塵系統的技術進步，形成具有技術特色、具有自主知識產權的成套技術。

1 ?技術方案

1.1 轉爐干法除塵系統實現零泄爆控制

泄爆問題是轉爐干法除塵技術的關鍵點。在轉爐吹煉時，碳氧反應產生的CO與除塵系統存在的O2在除塵器里混合濃度達到爆炸極限時，即可能產生劇烈爆燃，造成除塵器內氣體壓力迅速上升。除塵器安裝有泄爆閥，在除塵器本體爆炸壓力高于泄爆閥設定開啟壓力時，保護除塵器。但這也難以完全避免中度以上泄爆對除塵器造成的損壞，更大的爆炸將導致除塵器嚴重損壞甚至失效，可能造成風機和杯閥的損壞。

引進的轉爐干法除塵技術在實際應用時經常發生泄爆問題，對轉爐煉鋼生產的安全和連續穩定運行造成非常嚴重的影響，嚴重制約了其推廣應用。特別是影響煉鋼生產的穩定和連續性。通過對轉爐鋼廠干法除塵技術應用分析，解決了轉爐各階段泄爆原因。宣鋼開發了具有自主知識產權的轉爐干法除塵零泄爆控制技術，主要包括“零泄爆”工藝研發與應用，氣流穩定技術開發、自動稀釋氮氣系統開發、電場防控泄爆程序開發等。

1.2 自主研發改造蒸發冷卻器

蒸發冷卻器的冷卻效果和積灰問題的處理是干法除塵系統運行中的兩大技術關鍵點。影響蒸發冷卻器的冷卻效果主要是蒸發冷卻器形狀、內部噴嘴形式、噴嘴布置方式、噴水量等因素。積灰因素則會造成冷卻器內部空間變化，形成的氣流渦旋，對轉爐煙氣流動的均勻性和流暢性造成影響，使冷卻效果和除塵效果發生下降。

蒸發冷卻器的優化設計，使溫度場、流體場分布合理。經過大量過理論分析、數值計算和現場試驗，實現蒸發冷卻器的計算機仿真模型，模擬現場生產運行時的噴水溫度、噴水量、水質、蒸汽出口溫度等參數變化對冷卻器實際運行狀況的影響，結合汽化冷卻煙道流場分析模型，優化蒸發冷卻器設計，尤其與引進技術相比，改進了蒸發冷卻器設計直徑、高度，以及進口、出口管路形狀，使流體場和溫度場分布更加均勻、合理。

技術人員自主研發霧化噴頭裝置和蒸發冷卻器溫度控制程序，有效控制蒸發冷卻器冷卻效果。

在計算機仿真模型系統下優化設計，對積灰結垢問題進行有效解決。

根據計算機仿真模型的研究與實驗數據，針對蒸發冷卻器結垢問題，自主開發出可準確自動調節的霧化噴水技術，實現了噴水量完全蒸發。系統投入運行兩年來，未發生積灰、結垢現象，設備運行平穩。產生專利：噴槍及噴霧冷卻裝置，申請號201120274759.0。

1.3 設計開發單電場控制高效靜電除塵器

優化轉爐干法除塵系統靜電除塵器的極線、極板設計，解決了靜電除塵器極線極板腐蝕問題;對其4個電場采用獨立控制電場強度，達到煙氣徹底凈化的效果，同時節約電能消耗。產生專利：圓式靜電除塵器陰極振打傳動裝置，申請號201120272808.7。

1.4 開發轉爐干法除塵自測試軟件

自主開發了一套自測試軟件，在復產之前能夠有效地驗證和檢查干法除塵系統，及時發現系統存在的問題產生預報警，提高設備運行的預警性，保證設備的安全穩定運行。已取得計算機軟件著作權登記授權，登記號2009SR019975。

1.5 煤氣回收系統優化

根據轉爐煤氣干法凈化工藝特點和控制要求，自主開發了一套自測試軟件，運用爐口環形微差壓檢測裝置，在轉爐爐口段煙道與活動煙罩連接的環形間隙內多點布置了8個自動取壓點，采用氮氣反吹掃及定期人工手動清理相結合的清理方式，保證了檢測裝置的可靠性與穩定性，多點布置及近距離取壓也提高了檢測的準確性。

自主研發了爐口微差壓控制技術，優化了煤氣回收系統供水、排水系統，發明設計了一種煤氣冷卻器排水設施，提高了煤氣回收效率，大幅提高了排水系統的安全性。產生專利：一種煤氣冷卻器排水設備，申請號201220615858.5。

2 ?應用情況

本項目通過開發轉爐干法除塵系統泄爆防控集成技術，在宣鋼150t轉爐成功開發并應用首套國產化轉爐干法除塵系統。推動干法除塵系統的技術進步，形成了具有自主技術、具有自主知識產權的成套技術。本項目自投入生產后實現運行兩年來系統18398爐無泄爆行業最好水平，實現了轉爐冶煉零泄爆、耗水量小、除塵率高，年增收節支總額4315.5萬元。系統運行安全穩定可靠，技術經濟指標先進。主要指標如下：煤氣回收133m3/t鋼;工序水耗25kg/t鋼;電耗2.51kwh/t鋼;煙塵排放濃度達到6.3mg/Nm3。按年產350萬噸鋼計算，每年約可減少粉塵排放81噸，節能減排效益巨大。

3 ?實施效果

本項目整體技術水平達到國際領先水平。實現零泄爆：實現行業無泄爆最高紀錄，并且還在延續，徹底解決了制約轉爐干法除塵系統泄爆技術難題，保持了干法除塵系統轉爐生產的安全、連續、穩定，為干法除塵系統的推廣應用起到了巨大推進作用。耗水量小：通過蒸發冷卻器、靜電除塵器、管道結構優化設計，開發高性能噴嘴及優化噴嘴設置，本項目開發的轉爐干法除塵系統實現了良好的節水效果，干法除塵工序耗水在0.025m3/t，達到行業先進水平。除塵率高：根據環保部門檢測，宣鋼150噸轉爐干法除塵工序向大氣排放的煙氣濃度只為5-10mg/Nm3，與濕法除塵70-80 mg/Nm3的排放濃度比，每年按轉爐鋼產量350萬t計算，干法除塵每年可減少向大氣排放粉塵約81t，環境效益可觀。耗電量小：濕法除塵采用文氏管除塵，阻力大。原有的濕法除塵風機全壓在高達25-28 kPa的情況下仍然抽不凈，還要配備龐大的高耗能進行二次除塵。根據測算，干法除塵阻力僅為濕法的1/3左右，加上電場耗電，噸鋼消耗電約2.5kWh。

該項目指標先進、運行穩定、投資節省、推廣前景廣闊。通過在大型轉爐上首家選用國產化除塵系統，在工藝及設備設計、制造、安裝過程中進行了大量的創造性工作，實現了轉爐干法除塵零泄瀑，推進了煉鋼工序的節能降耗和環境改善，也為國產化干法除塵技術的深入應用和發展邁出了重要的一步。宣鋼150t轉爐干法除塵項目實施后，避免了煙氣、粉塵對環境造成的污染，此外對國產化干法除塵技術也提供了肯定的支持，對于推動國產化干法除塵技術在國內國際上的發展都具有重大意義。

參 考 文 獻

[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].科技信息，2010（13）.

[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（02）.

[3] 韓威.首鋼京唐公司300t轉爐干法除塵靜電除塵器[J].科技資訊，2012（01）.