基于干法除塵工藝的轉爐氧槍吹煉控制方法

王禮平

摘 要：近年來隨著鋼鐵企業的節能環保壓力逐漸加大，干法除塵在轉爐煉鋼得到廣泛應用。針對干法除塵中電除塵器對轉爐煙氣敏感易產生卸爆事故的問題，介紹一種基于干法除塵工藝的轉爐氧槍吹煉控制方法，有效抑制和調控煙氣中CO和O2含量，使其變化被限制在電除塵器安全運行的范圍內。該方法投運后，取得了良好的效果。

關鍵詞：干法除塵；泄爆；轉爐吹煉；初次下槍；二次下槍

1 概述

國內外，用于轉爐煙氣凈化回收的方法主要有兩種：一種是以日本“OG”法為代表的“濕法除塵”，一種是以德國“LT”法為代表的“干法除塵”。濕法除塵存在的最大缺點是能耗高、耗水量大、污水處理復雜、運行成本高、易造成二次污染。而干法除塵方法最大的優點是能耗低、耗水量小、除塵效果好，但是該方法對轉爐氧槍吹煉的自動化程度要求較高，尤其是在吹煉初期氧氣流量控制不好，很容易發生電除塵泄爆，進而中斷轉爐生產。

2 電除塵器泄爆故障分析

靜電除塵器采用高壓負電使煙氣中的煙塵粒子帶電吸附來達到除塵的目的，其內部是一個高壓電場，電暈放電過程中會經常產生電弧火花。靜電除塵器中的可燃性氣體有CO和H2，當CO≥9%、O2≥6%，以及當H2≥3%、O2≥2%時，遇上電火花均會發生爆燃現象。一旦發生爆燃，除塵器內的煙氣體積迅速膨脹，導致壓力超過泄爆閥設定值，泄爆閥打開發生泄爆。嚴重時可能會導致除塵器內設備損害，如陽極板、陰極線變形，絕緣瓷瓶損壞等。

轉爐開始吹煉時碳氧反應十分劇烈，如開氧一瞬間氧流量過大，會導致煙氣中O2成分迅速上升，而此時煙氣中CO成分較高，極易達到泄爆點，從而使電除塵器產生泄爆，提槍導致轉爐吹煉中斷。

3 解決問題技術方案

CO在空氣中的爆炸極限范圍為：12.5%～74.2%，采用“初次下槍”、“二次下槍”、“點吹”三種吹煉模式優化吹氧流量，有效抑制和調控煙氣中CO和O2含量，有效的避免除塵器泄爆。

3.1 “初次下槍”模式

轉爐兌完鐵水第一次吹煉時，系統自動設定為“初次下槍”模式，按圖1所示吹氧曲線進行吹煉。

吹煉前60秒，氧流量設定為正常吹氧量的50%，為半氧過程；吹煉60～90秒，氧流量逐漸恢復為正常吹氧，為斜坡過程；吹煉90秒后，按正常吹氧量進行吹煉，為全氧過程。

在這種控制條件下，開吹時氧氣初始流量低，O2與鐵水反應不激烈，在吹煉過程中產生的CO在爐口基本能完全燃燒變為CO2，而CO2為非爆炸性氣體，利用CO2氣體形成活塞式煙氣柱，推動煙氣管道中殘余的空氣排出，隨后產生的富含CO的轉爐煙氣利用非爆炸性的煙氣CO2與空氣中的O2隔離開來，將CO和O2的混合濃度控制在爆炸范圍之外。

這種斜坡控制同樣適合于轉爐經過長時間停爐后的吹煉，轉爐在經過長時間停爐后吹煉第一爐鋼時，先用少量氧氣吹煉一定時間后，提高蒸發冷卻器入口溫度后，從而進入正常的吹煉方式。煙道中的高溫狀態能促進汽化冷卻煙道中CO與O2的反應速度，增加CO2的量，降低O2的濃度至安全范圍，所以有效的避免了泄爆現象。

3.2 “二次下槍”模式

在轉爐吹煉階段，碳氧反應逐漸加劇，CO含量上升，如果在此期間由于設備及工藝事故的發生，氧槍被迫提槍，吹煉自動切換為“二次下槍”模式。氧槍提至等待位后立即下槍時，由于CO含量很高，再次吹氧時極易發生泄爆點的交叉，引發除塵器泄爆。為了避免泄爆事故的發生，氧槍提槍90秒后，除塵器內的CO含量經過回收和放散后，濃度較低時，才能進行二次下槍。二次下槍的吹氧曲線仍按圖1所示，經過“半氧-斜坡-全氧”過程。

3.3 “點吹”模式

轉爐生產通常在吹煉后期進行測溫取樣，經化驗室數據分析，一倒碳高于所煉鋼種碳含量，需再次降槍補吹2～5min，此時選擇“點吹”模式。“點吹”模式下，鐵水中碳含量已大為降低，發生泄爆的可能性很小，此時吹氧曲線與圖1類似，區別在于半氧過程時間由60秒縮短為30秒。

以上三種吹煉模式都需要對起始流量進行控制，吹煉前8秒給調節閥一個固定開度，8秒后根據設定流量進行PID調節，吹煉結束后，調節閥回到固定開度值。固定開度并能根據總管壓力在一定范圍內進行適當調節，避免出現流量過大造成除塵泄爆及流量過小打不著火的問題，使開吹流量趨于設定流量的50%。

4 轉爐與電除塵的配合

為了達到節能減排的效果，在電除塵系統中ID風機采用變頻調速風機。根據轉爐煙氣不斷變化的工況，在轉爐的各個吹煉階段，ID風機都需要有與之相配的控制模式。轉爐各種吹煉階段的信號通過以太網傳送至電除塵系統。

吹煉階段控制流程如圖2所示。

5 結束語

通過分析總結電除塵系統發生泄爆的原因，針對轉爐吹煉不同工藝階段采取相應的吹煉方法，以及將轉爐吹煉狀態傳送給電除塵，有效的避免電除塵器內部泄爆現象的發生，延長電除塵器設備的使用壽命，縮短轉爐平均冶煉周期，從而達到促進產量提升、提高經濟效益的目的。

參考文獻

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