大型轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆防控集成技術

張明海

摘 要：該技術項目屬于冶金節(jié)能環(huán)保技術領域，在實際生產(chǎn)應用中針對易發(fā)生的除塵器泄爆問題，解決轉(zhuǎn)爐應用干法除塵技術出現(xiàn)的泄爆等難題， 實現(xiàn)了轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)采用國產(chǎn)化技術，通過系統(tǒng)集成與創(chuàng)新，在水、電消耗，煙塵排放濃度及轉(zhuǎn)爐煤氣回收率、設備正常運轉(zhuǎn)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(chuàng)造性工作，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐干法除塵零泄瀑。同時推進轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)技術、設備國產(chǎn)化，降低工程投資，促進轉(zhuǎn)爐干法除塵技術的推廣和應用。

轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)的安全運行，與轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)生產(chǎn)組織、設備管理、工藝操作等密切相關，在生產(chǎn)應用中，形成一套完整的運行和管理方法，實現(xiàn)各專業(yè)的協(xié)同配合，充分保證系統(tǒng)運行安全、高效，同時培養(yǎng)一只高素質(zhì)的管理和技術人員隊伍，在行業(yè)內(nèi)起到示范作用。為擺脫國外技術的壁壘，研發(fā)和推廣轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)，推動干法除塵系統(tǒng)的技術進步，形成具有技術特色、具有自主知識產(chǎn)權的成套技術。

1 ?技術方案

1.1 轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)實現(xiàn)零泄爆控制

泄爆問題是轉(zhuǎn)爐干法除塵技術的關鍵點。在轉(zhuǎn)爐吹煉時，碳氧反應產(chǎn)生的CO與除塵系統(tǒng)存在的O2在除塵器里混合濃度達到爆炸極限時，即可能產(chǎn)生劇烈爆燃，造成除塵器內(nèi)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(zhuǎn)爐干法除塵技術在實際應用時經(jīng)常發(fā)生泄爆問題，對轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的安全和連續(xù)穩(wěn)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(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)性。通過對轉(zhuǎn)爐鋼廠干法除塵技術應用分析，解決了轉(zhuǎn)爐各階段泄爆原因。宣鋼開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的轉(zhuǎn)爐干法除塵零泄爆控制技術，主要包括“零泄爆”工藝研發(fā)與應用，氣流穩(wěn)定技術開發(fā)、自動稀釋氮氣系統(tǒng)開發(fā)、電場防控泄爆程序開發(fā)等。

1.2 自主研發(fā)改造蒸發(fā)冷卻器

蒸發(fā)冷卻器的冷卻效果和積灰問題的處理是干法除塵系統(tǒng)運行中的兩大技術關鍵點。影響蒸發(fā)冷卻器的冷卻效果主要是蒸發(fā)冷卻器形狀、內(nèi)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(nèi)部空間變化，形成的氣流渦旋，對轉(zhuǎn)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(fā)生下降。

蒸發(fā)冷卻器的優(yōu)化設計，使溫度場、流體場分布合理。經(jīng)過大量過理論分析、數(shù)值計算和現(xiàn)場試驗，實現(xiàn)蒸發(fā)冷卻器的計算機仿真模型，模擬現(xiàn)場生產(chǎn)運行時的噴水溫度、噴水量、水質(zhì)、蒸汽出口溫度等參數(shù)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(yōu)化蒸發(fā)冷卻器設計，尤其與引進技術相比，改進了蒸發(fā)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(fā)霧化噴頭裝置和蒸發(fā)冷卻器溫度控制程序，有效控制蒸發(fā)冷卻器冷卻效果。

在計算機仿真模型系統(tǒng)下優(yōu)化設計，對積灰結垢問題進行有效解決。

根據(jù)計算機仿真模型的研究與實驗數(shù)據(jù)，針對蒸發(fā)冷卻器結垢問題，自主開發(fā)出可準確自動調(diào)節(jié)的霧化噴水技術，實現(xiàn)了噴水量完全蒸發(fā)。系統(tǒng)投入運行兩年來，未發(fā)生積灰、結垢現(xiàn)象，設備運行平穩(wěn)。產(chǎn)生專利：噴槍及噴霧冷卻裝置，申請?zhí)?01120274759.0。

1.3 設計開發(fā)單電場控制高效靜電除塵器

優(yōu)化轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)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(jié)約電能消耗。產(chǎn)生專利：圓式靜電除塵器陰極振打傳動裝置，申請?zhí)?01120272808.7。

1.4 開發(fā)轉(zhuǎn)爐干法除塵自測試軟件

自主開發(fā)了一套自測試軟件，在復產(chǎn)之前能夠有效地驗證和檢查干法除塵系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題產(chǎn)生預報警，提高設備運行的預警性，保證設備的安全穩(wěn)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(tǒng)優(yōu)化

根據(jù)轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化工藝特點和控制要求，自主開發(fā)了一套自測試軟件，運用爐口環(huán)形微差壓檢測裝置，在轉(zhuǎn)爐爐口段煙道與活動煙罩連接的環(huán)形間隙內(nèi)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(wěn)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(fā)了爐口微差壓控制技術，優(yōu)化了煤氣回收系統(tǒng)供水、排水系統(tǒng)，發(fā)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(tǒng)的安全性。產(chǎn)生專利：一種煤氣冷卻器排水設備，申請?zhí)?01220615858.5。

2 ?應用情況

本項目通過開發(fā)轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆防控集成技術，在宣鋼150t轉(zhuǎn)爐成功開發(fā)并應用首套國產(chǎn)化轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)。推動干法除塵系統(tǒng)的技術進步，形成了具有自主技術、具有自主知識產(chǎn)權的成套技術。本項目自投入生產(chǎn)后實現(xiàn)運行兩年來系統(tǒng)18398爐無泄爆行業(yè)最好水平，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐冶煉零泄爆、耗水量小、除塵率高，年增收節(jié)支總額4315.5萬元。系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定可靠，技術經(jīng)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(chǎn)350萬噸鋼計算，每年約可減少粉塵排放81噸，節(jié)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(xiàn)零泄爆：實現(xiàn)行業(yè)無泄爆最高紀錄，并且還在延續(xù)，徹底解決了制約轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆技術難題，保持了干法除塵系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的安全、連續(xù)、穩(wěn)定，為干法除塵系統(tǒng)的推廣應用起到了巨大推進作用。耗水量小：通過蒸發(fā)冷卻器、靜電除塵器、管道結構優(yōu)化設計，開發(fā)高性能噴嘴及優(yōu)化噴嘴設置，本項目開發(fā)的轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)實現(xiàn)了良好的節(jié)水效果，干法除塵工序耗水在0.025m3/t，達到行業(yè)先進水平。除塵率高：根據(jù)環(huán)保部門檢測，宣鋼150噸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)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(huán)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(jù)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(wěn)定、投資節(jié)省、推廣前景廣闊。通過在大型轉(zhuǎn)爐上首家選用國產(chǎn)化除塵系統(tǒng)，在工藝及設備設計、制造、安裝過程中進行了大量的創(chuàng)造性工作，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐干法除塵零泄瀑，推進了煉鋼工序的節(jié)能降耗和環(huán)境改善，也為國產(chǎn)化干法除塵技術的深入應用和發(fā)展邁出了重要的一步。宣鋼150t轉(zhuǎn)爐干法除塵項目實施后，避免了煙氣、粉塵對環(huán)境造成的污染，此外對國產(chǎn)化干法除塵技術也提供了肯定的支持，對于推動國產(chǎn)化干法除塵技術在國內(nèi)國際上的發(fā)展都具有重大意義。

參 考 文 獻

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