淺談轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆成因及處理預(yù)案

陳凱　高海波　張陣超　湯雷

摘 要：本文通過(guò)轉(zhuǎn)爐煉鋼干法除塵系統(tǒng)的主要工藝描述，引出系統(tǒng)泄爆的特性，從泄爆發(fā)生的成因分析，介紹了泄爆的危害，并總結(jié)出預(yù)防和防止泄爆發(fā)生的措施。強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、可靠性，對(duì)于轉(zhuǎn)爐煤氣回收、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境等方面具有重要意義。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼；干法除塵；煤氣；靜電除塵器；泄爆

1 緒論

轉(zhuǎn)爐煉鋼干法除塵系統(tǒng)主要是以處理轉(zhuǎn)爐煙氣冷卻及凈化冶煉中產(chǎn)生的含塵氣體，并回收含有一定CO比例的煤氣供將來(lái)使用為主要目的工藝過(guò)程。與轉(zhuǎn)爐濕法除塵相比有著明顯的節(jié)水、節(jié)電、維護(hù)量低、外排粉塵含量低等優(yōu)勢(shì)，但由于干法除塵采用了相對(duì)“敏感”的靜電除塵器，稍有不慎就會(huì)出現(xiàn)泄爆而中斷煉鋼生產(chǎn)，成為制約干法除塵技術(shù)推廣的重要阻礙。

2 泄爆成因分析

從泄爆現(xiàn)象的根源出發(fā)，查閱資料可得知CO與空氣混合爆炸的極限范圍：上限12.5%、下限75%；轉(zhuǎn)爐煤氣與空氣混合爆炸的極限范圍：上限約18.2%、下限約73.2%。根據(jù)爆炸極限范圍推算，在開(kāi)吹后煙氣中O2含量未降到5.7%以下時(shí)，只要CO濃度不超過(guò)12.5%就不會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。

因此，轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)為保證設(shè)備運(yùn)行安全，在正常冶煉中當(dāng)煤氣分析儀檢測(cè)到CO濃度>9%且O2濃度>6%時(shí)（簡(jiǎn)稱“69報(bào)警”），會(huì)聯(lián)鎖控制轉(zhuǎn)爐冶煉強(qiáng)制要求其停止吹氧甚至提槍操作，以降低系統(tǒng)泄爆的幾率，避免影響轉(zhuǎn)爐正常煉鋼。而發(fā)生“69報(bào)警”的因素主要包括：原料因素、吹氧模式、操作因素、設(shè)備因素和其他因素，其中原料因素、吹氧模式和操作因素對(duì)其影響尤為明顯，具體分析如下：

（1）原料因素。轉(zhuǎn)爐鐵水裝入量和廢鋼裝入量的比例失調(diào)，以及廢鋼的質(zhì)量、潮濕度和廢鋼的輕薄，均會(huì)對(duì)爐內(nèi)的碳氧反應(yīng)產(chǎn)生較大影響，容易在開(kāi)吹階段發(fā)生“69報(bào)警”的情況，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐冶煉停止吹氧和提槍，且再次下槍開(kāi)吹前如沒(méi)有一定時(shí)間的等待和氮?dú)獯祾呦♂專荒苡行О演p薄料或結(jié)渣吹掃開(kāi)，未把水分解的O2和空氣中的O2排除出去，“69報(bào)警”情況會(huì)頻繁發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致泄爆。

（2）吹氧模式。不同鋼種的冶煉對(duì)應(yīng)不同的“吹氧模式”，吹煉前期如果供氧強(qiáng)度過(guò)大或短時(shí)間內(nèi)供氧量驟增，爐內(nèi)溫度未達(dá)到理想條件，碳氧反應(yīng)不平衡，燃燒不充分，從而造成CO含量增加的同時(shí)，O2含量下降過(guò)慢，此期間容易導(dǎo)致系統(tǒng)“69報(bào)警”情況的發(fā)生，引起泄爆。

（3）操作因素。鐵水和廢鋼的裝入次序、搖爐角度、煙罩位置、氧槍高度、供氧強(qiáng)度控制等操作因素，也是“69報(bào)警”情況和泄爆出現(xiàn)的誘因。

（4）設(shè)備因素。設(shè)備的漏風(fēng)率、阻力、工藝布置和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制也會(huì)影響系統(tǒng)煙氣中CO、O2的百分比含量，但運(yùn)行穩(wěn)定的轉(zhuǎn)爐干法系統(tǒng)主要是煙氣除塵、煙氣降溫以及煤氣回收等生產(chǎn)要素的基礎(chǔ)設(shè)施，其對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣CO的品質(zhì)影響甚微。

（5）其他因素。主要指造渣劑、催化劑、冷卻劑等加料對(duì)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工況的影響，短期破壞碳氧反應(yīng)的穩(wěn)定性，成為泄爆發(fā)生的不利因素。

3 泄爆的危害

泄爆會(huì)造成設(shè)備損壞、除塵效率降低，嚴(yán)重時(shí)可直接將設(shè)備損毀，無(wú)法進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉造成停產(chǎn)。轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)的泄爆主要發(fā)生在靜電除塵器設(shè)備，對(duì)靜電除塵器的除塵效果產(chǎn)生一定的影響，甚至造成靜電除塵器失去除塵效果。具體對(duì)靜電除塵器內(nèi)設(shè)備危害如下：

（1）造成陽(yáng)極板變形和錯(cuò)位、陰極框架變形、陰極線松弛和斷裂、陰陽(yáng)極限位裝置變形等情況，進(jìn)而造成極間距的變化，導(dǎo)致除塵器電場(chǎng)電壓的穩(wěn)定性降低，電場(chǎng)電壓無(wú)法升高，影響靜電除塵器的除塵效果。

（2）造成陰極吊掛的變形，引起高壓電直接接地或者與除塵器的距離過(guò)小導(dǎo)致電場(chǎng)電壓無(wú)法升高，影響除塵效果。

（3）造成陰陽(yáng)極振打傳動(dòng)軸的變形，導(dǎo)致振打系統(tǒng)無(wú)法正常工作。

（4）造成刮灰系統(tǒng)的吊掛變形，導(dǎo)致除塵器刮灰無(wú)法工作，失去刮灰效果。

系統(tǒng)發(fā)生更大的泄爆將導(dǎo)致靜電除塵器內(nèi)部整個(gè)設(shè)備的癱瘓，造成泄爆閥的損壞，更有甚者造成風(fēng)機(jī)葉輪損壞、切換站杯閥受損、膨脹節(jié)超出補(bǔ)償量范圍無(wú)法復(fù)位、放散煙囪受損等嚴(yán)重后果。

4 泄爆處理預(yù)案

鑒于轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)發(fā)生泄爆的危害性，現(xiàn)階段在干法系統(tǒng)運(yùn)行期間，主要需結(jié)合冶煉生產(chǎn)情況，做出進(jìn)一步的分析，制定相關(guān)措施以有效預(yù)防系統(tǒng)發(fā)生“69報(bào)警”而造成泄爆。具體如下：

（1）有效控制每爐的廢鋼加入量，嚴(yán)控廢鋼質(zhì)量，嚴(yán)禁輕薄料裝入太多。如有潮濕的廢鋼加入爐內(nèi)，需預(yù)熱至少2分鐘之后再兌鐵，預(yù)熱時(shí)爐口不得正對(duì)煙罩。

（2）優(yōu)化供氧模式，保證高效冶煉。吹煉初期應(yīng)重點(diǎn)預(yù)防鐵水中碳氧反應(yīng)時(shí)CO的生成速度，在降低吹氧量的同時(shí)，改善吹氧氧步，使氧充分燃燒。氧步爬坡時(shí)間加長(zhǎng)，以推遲碳氧反應(yīng)開(kāi)始的時(shí)間，可有效避開(kāi)“69報(bào)警”的泄爆點(diǎn)。另外，碳氧反應(yīng)高峰期若發(fā)生提槍等原因及點(diǎn)吹再次開(kāi)氧時(shí)，時(shí)間間隔要求為60～90秒，再次下槍吹氧時(shí)嚴(yán)格按照“吹氧模式”進(jìn)行，且開(kāi)吹前首先開(kāi)氮?dú)鈱?duì)爐內(nèi)煙氣進(jìn)行稀釋操作。

（3）爐前冶煉操作要合理、規(guī)范。在轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中，要嚴(yán)格控制煙罩位置，控制爐口的空氣吸入量。同時(shí)，冶煉操作要控制氧槍槍位，兼顧轉(zhuǎn)爐脫碳與煤氣回收的關(guān)系，嚴(yán)禁亂動(dòng)槍位。

（4）不允許在廢鋼斗內(nèi)加燒結(jié)礦或礦石，嚴(yán)禁二次造渣和留渣作業(yè)，過(guò)氧化的爐渣禁止濺渣操作。

（5）定期排查轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)各設(shè)備和煤氣管道以及人孔門(mén)的密封性，防止漏風(fēng)情況的發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

泄爆本身是一種保護(hù)轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和防止靜電除塵器內(nèi)設(shè)備損毀的安全措施，防止泄爆不能盲目的從放寬提槍聯(lián)鎖條件或者改變泄爆閥動(dòng)作壓力入手，但頻發(fā)的泄爆嚴(yán)重威脅著轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)安全。因此，預(yù)防泄爆和避免泄爆的發(fā)生已成為轉(zhuǎn)爐冶煉和干法除塵穩(wěn)定運(yùn)行的重要工作，系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、可靠性等方面的提高，對(duì)于轉(zhuǎn)爐煤氣回收、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境和減少污染具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]鋼鐵企業(yè)燃?xì)庠O(shè)計(jì)參考資料.冶金工業(yè)出版社，1978.6.