轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆分析及應(yīng)對措施

徐維利，郝偉新

(西林鋼鐵集團(tuán)有限公司，黑龍江 伊春153025)

西林鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼120t轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)在2012年9月投產(chǎn)。由于該轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)為西鋼首次使用，在運(yùn)行中出現(xiàn)了較多的問題，特別是靜電除塵器多次泄爆，給生產(chǎn)帶來較大的影響。該轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)工藝流程如圖1。

圖1 轉(zhuǎn)爐干法除法系統(tǒng)流程圖

轉(zhuǎn)爐在吹煉時(shí)產(chǎn)生大量含有CO和氧化鐵類粉塵的高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔饨?jīng)過汽化冷卻煙道進(jìn)行熱回收及降溫，使其在蒸發(fā)冷卻器入口的煙氣溫度達(dá)到900℃左右。蒸發(fā)冷卻器內(nèi)設(shè)置了若干個(gè)噴嘴，噴嘴的作用就是利用低壓蒸汽把水霧化成霧狀噴入蒸發(fā)冷卻器內(nèi)，對煙氣進(jìn)行降溫和除塵，噴水降溫后的煤氣溫度下降到約200℃左右。同時(shí)，煙氣中將有45%左右的灰塵沉淀在蒸發(fā)冷卻器底部形成“粗灰”，粗灰由輸灰系統(tǒng)送至粗灰倉進(jìn)行再利用。經(jīng)過除塵、降溫后的煙氣進(jìn)入靜電除塵器，由直流高壓形成電場吸附煙氣中剩余的灰塵(細(xì)灰)，收集了細(xì)灰的靜電除塵器由輸灰系統(tǒng)送至細(xì)灰倉。而煙氣經(jīng)過靜電除塵器除塵后灰塵含量可降至15mg/m3以下。合格的煙氣在ID風(fēng)機(jī)的引導(dǎo)下由液壓切換站選擇回收和放散。當(dāng)轉(zhuǎn)爐工作狀態(tài)處于前、后燃燒期或不能實(shí)現(xiàn)煤氣回收時(shí)，經(jīng)凈化處理后的煙氣通過煙囪在高空點(diǎn)火燃燒放散;當(dāng)滿足煤氣回收條件時(shí)，煤氣切換至煤氣回收管網(wǎng)，經(jīng)煤氣冷卻器二次冷卻至70℃后送至煤氣柜儲(chǔ)存。

1 西鋼120t轉(zhuǎn)爐干法除塵運(yùn)行分析

1.1 靜電除塵器泄爆原理

轉(zhuǎn)爐煤氣的爆炸極限條件有2個(gè)，分別為:(1)CO%＞9%，O2＞6%;(2)H2＞3%，O2＞2%。當(dāng)靜電除塵器內(nèi)煤氣成分達(dá)到此條件，可能產(chǎn)生泄爆。該靜電除塵器進(jìn)出口均安裝有3個(gè)泄爆閥，泄爆閥設(shè)定的起跳壓力為三級，分別為5 000 Pa、10 000Pa、15 000Pa。

1.2 靜電除塵器泄爆原因

西鋼投產(chǎn)初期，系統(tǒng)出現(xiàn)多次泄爆，經(jīng)過系統(tǒng)分析，產(chǎn)生泄爆的主要原因如下。

1.2.1 原料因素

(1)加入的廢鋼、灰石等副原料潮濕，導(dǎo)致產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)入靜電除塵器，被高壓電離生成H2及O2，導(dǎo)致電除塵器內(nèi)H2及O2成分超過爆炸極限，從而使電除塵器泄爆。此項(xiàng)是造成電除塵器泄爆的原因之一。

(2)轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)，加入大量的廢鋼，而廢鋼質(zhì)量較差，有大量的鋼渣在鐵水液面上，導(dǎo)致點(diǎn)火困難，而氧槍中的氧氣則大量跑逸到煙氣中，O2所占比例迅速升高，導(dǎo)致電除塵器泄爆。此項(xiàng)也是造成電除塵器泄爆的主要原因之一。

(3)造渣料和冷卻劑在短時(shí)間大量加入轉(zhuǎn)爐中，造成煙氣量在短時(shí)間迅速增大，引起煤氣成分波動(dòng)而達(dá)到泄爆條件。

1.2.2 操作因素

(1)電除塵器出口煙氣溫度較高，大部分集中在200℃。高溫導(dǎo)致氧槍提槍，而提槍后再次下槍導(dǎo)致煙氣中O2成分迅速上升，而此時(shí)煙氣中CO成分較高，極易達(dá)到爆炸極限，從而電除塵器產(chǎn)生泄爆。造成電除塵出口煙氣溫度過高的原因一般是蒸發(fā)冷卻塔噴水降溫未達(dá)到預(yù)定溫度(設(shè)定值200℃)。

(2)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程不穩(wěn)定，嚴(yán)重噴濺時(shí)導(dǎo)致瞬時(shí)產(chǎn)生大量煙塵，從而使電除塵器內(nèi)瞬時(shí)壓力超過泄爆閥一級泄壓值(5 000Pa)而泄壓。

(3)轉(zhuǎn)爐開始吹煉時(shí)，氧槍迅速下槍并吹氧。由于初期沒有經(jīng)驗(yàn)，供氧強(qiáng)度采用設(shè)計(jì)值(即19 500m3/h)，使得煙氣中未完全被鐵水消耗的氧氣逸到轉(zhuǎn)爐煤氣中，從而產(chǎn)生泄爆。此項(xiàng)是造成電除塵器泄爆的主要原因之一。

(4)轉(zhuǎn)爐吹煉中事故提槍后再進(jìn)行吹煉，二次下槍時(shí)間過快，氧氣流量大，碳氧未完全反應(yīng)，導(dǎo)致游離態(tài)氧氣進(jìn)入電除塵器從而產(chǎn)生泄爆。

1.2.3 設(shè)備因素

(1)系統(tǒng)設(shè)備、管道密封效果不好，在冶煉過程中吸入空氣，導(dǎo)致煙氣中O2超標(biāo)，達(dá)到極限時(shí)靜電除塵器便發(fā)生泄爆。

(2)靜電除塵器內(nèi)部電場產(chǎn)生電火花，導(dǎo)致電除塵器泄爆。正常運(yùn)行下，靜電除塵器是不會(huì)產(chǎn)生電火花的，當(dāng)電場內(nèi)的陽極板和陰極板的距離達(dá)到了起弧條件時(shí)則會(huì)產(chǎn)生電火花。造成此現(xiàn)象一般有以下幾種因素:

①由前次電除塵器泄爆時(shí)對陽極板形成沖擊，使陽極板發(fā)生位移或變形，陽極板與陰極線之間的距離發(fā)生改變，達(dá)到起弧的條件。

②陽極板的清灰振打效果差，不能及時(shí)清理陽極板上積聚的灰塵，致陽極板的帶電離子與陰極線的距離達(dá)到了起弧的條件。

③瞬時(shí)煙氣量大，超過設(shè)計(jì)值，煙氣電阻增大，也會(huì)使陽極板與陰極線達(dá)到起弧條件。

1.3 減少靜電除塵器泄爆的措施

在投產(chǎn)后至2013年初近半年的運(yùn)行操作中，逐步掌握了產(chǎn)生泄爆的原因，并總結(jié)歸納出應(yīng)對措施。采取減少泄爆的措施后，西鋼轉(zhuǎn)爐的泄爆次數(shù)從2012年9月到2012年12月，由35次/月降低到3次/月;2013年開始到10月末，累計(jì)泄爆4次。由于泄爆次數(shù)的減少，轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)步入正常生產(chǎn)軌道，生產(chǎn)效率得到很大的提高。目前西鋼轉(zhuǎn)爐靜電除塵器泄爆控制已達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，逐步總結(jié)出如下減少靜電除塵器泄爆的措施:

(1)盡量保證廢鋼、灰石等原料干燥，如不能保證應(yīng)盡量在90s以后再開始加入第一批造渣材料，錯(cuò)開初期吹氧時(shí)間。

(2)正常爐次都要先加廢鋼后兌鐵水，有條件時(shí)將雨雪天氣的廢鋼在爐內(nèi)加熱1～2 min，時(shí)間視其含水量確定，加熱時(shí)活動(dòng)煙罩不能正對轉(zhuǎn)爐，避免水蒸氣進(jìn)入余熱鍋爐煙道;如遇測零位爐次，需要后加廢鋼時(shí)，必須前后搖爐，保證前期點(diǎn)火順暢。

(3)控制好靜電除塵器出口煙氣溫度(正常值應(yīng)＜180℃)，加強(qiáng)對噴淋系統(tǒng)的檢修和控制。也可以在開吹前噴入適量蒸汽或水降低初期煙氣溫度，從而降低煙氣電阻。

(4)優(yōu)化轉(zhuǎn)爐吹氧流量控制，在轉(zhuǎn)爐開吹過程中增加一套氧氣流量斜坡控制方案，即在轉(zhuǎn)爐開吹之初控制氧氣流量按一定的斜坡慢慢上升，60s后再達(dá)到正常冶煉流量，在這種控制條件下，降低開吹時(shí)氧氣壓力和流量，從而降低CO的產(chǎn)生速度，使其在爐內(nèi)迅速被氧化生成CO2，不能達(dá)到產(chǎn)生泄爆的條件。

(5)如遇特殊情況，冶煉中斷，二次下槍吹煉前必須先吹氮?dú)?0s，之后再按正常冶煉一樣斜坡上升吹煉。

(6)全線設(shè)備要勤于檢修維護(hù)，并形成固定的制度，保證各個(gè)設(shè)備的密封完整。加強(qiáng)對電除塵器電場的維護(hù)，及時(shí)更換損傷的電極板，使其保持良好的狀態(tài)，保持陽極板與陰極線相對標(biāo)準(zhǔn)的間距;保證振打清灰的效果;保證4個(gè)電場的正常工作，如有電場接地需及時(shí)檢修處理，否則將增加其他電場的除塵負(fù)荷，導(dǎo)致泄爆次數(shù)增加。

2 結(jié)語

目前，國家大力推行節(jié)能減排工藝技術(shù)，轉(zhuǎn)爐電除塵技術(shù)將會(huì)被廣泛的采用，如何避免電除塵內(nèi)部泄爆現(xiàn)象的發(fā)生，降低轉(zhuǎn)爐的異常提槍次數(shù)已成為當(dāng)前研究的方向。我廠通過對泄爆的分析，指定控制措施并實(shí)施，降低了泄爆的發(fā)生，保護(hù)了電除塵器內(nèi)部設(shè)備，增加內(nèi)部極板極線的使用壽命，提高了轉(zhuǎn)爐電除塵系統(tǒng)的可靠性和安全性，提高了轉(zhuǎn)爐作業(yè)率。