基于干法除塵工藝的轉(zhuǎn)爐氧槍吹煉控制方法

王禮平

摘 要：近年來隨著鋼鐵企業(yè)的節(jié)能環(huán)保壓力逐漸加大，干法除塵在轉(zhuǎn)爐煉鋼得到廣泛應(yīng)用。針對(duì)干法除塵中電除塵器對(duì)轉(zhuǎn)爐煙氣敏感易產(chǎn)生卸爆事故的問題，介紹一種基于干法除塵工藝的轉(zhuǎn)爐氧槍吹煉控制方法，有效抑制和調(diào)控?zé)煔庵蠧O和O2含量，使其變化被限制在電除塵器安全運(yùn)行的范圍內(nèi)。該方法投運(yùn)后，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：干法除塵；泄爆；轉(zhuǎn)爐吹煉；初次下槍；二次下槍

1 概述

國(guó)內(nèi)外，用于轉(zhuǎn)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(guó)“LT”法為代表的“干法除塵”。濕法除塵存在的最大缺點(diǎn)是能耗高、耗水量大、污水處理復(fù)雜、運(yùn)行成本高、易造成二次污染。而干法除塵方法最大的優(yōu)點(diǎn)是能耗低、耗水量小、除塵效果好，但是該方法對(duì)轉(zhuǎn)爐氧槍吹煉的自動(dòng)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(fā)生電除塵泄爆，進(jìn)而中斷轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)。

2 電除塵器泄爆故障分析

靜電除塵器采用高壓負(fù)電使煙氣中的煙塵粒子帶電吸附來達(dá)到除塵的目的，其內(nèi)部是一個(gè)高壓電場(chǎng)，電暈放電過程中會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生電弧火花。靜電除塵器中的可燃性氣體有CO和H2，當(dāng)CO≥9%、O2≥6%，以及當(dāng)H2≥3%、O2≥2%時(shí)，遇上電火花均會(huì)發(fā)生爆燃現(xiàn)象。一旦發(fā)生爆燃，除塵器內(nèi)的煙氣體積迅速膨脹，導(dǎo)致壓力超過泄爆閥設(shè)定值，泄爆閥打開發(fā)生泄爆。嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致除塵器內(nèi)設(shè)備損害，如陽極板、陰極線變形，絕緣瓷瓶損壞等。

轉(zhuǎn)爐開始吹煉時(shí)碳氧反應(yīng)十分劇烈，如開氧一瞬間氧流量過大，會(huì)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)到泄爆點(diǎn)，從而使電除塵器產(chǎn)生泄爆，提槍導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐吹煉中斷。

3 解決問題技術(shù)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(diǎn)吹”三種吹煉模式優(yōu)化吹氧流量，有效抑制和調(diào)控?zé)煔庵蠧O和O2含量，有效的避免除塵器泄爆。

3.1 “初次下槍”模式

轉(zhuǎn)爐兌完鐵水第一次吹煉時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)定為“初次下槍”模式，按圖1所示吹氧曲線進(jìn)行吹煉。

吹煉前60秒，氧流量設(shè)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(fù)為正常吹氧，為斜坡過程；吹煉90秒后，按正常吹氧量進(jìn)行吹煉，為全氧過程。

在這種控制條件下，開吹時(shí)氧氣初始流量低，O2與鐵水反應(yīng)不激烈，在吹煉過程中產(chǎn)生的CO在爐口基本能完全燃燒變?yōu)镃O2，而CO2為非爆炸性氣體，利用CO2氣體形成活塞式煙氣柱，推動(dòng)煙氣管道中殘余的空氣排出，隨后產(chǎn)生的富含CO的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間停爐后的吹煉，轉(zhuǎn)爐在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間停爐后吹煉第一爐鋼時(shí)，先用少量氧氣吹煉一定時(shí)間后，提高蒸發(fā)冷卻器入口溫度后，從而進(jìn)入正常的吹煉方式。煙道中的高溫狀態(tài)能促進(jìn)汽化冷卻煙道中CO與O2的反應(yīng)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(xiàn)象。

3.2 “二次下槍”模式

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

3.3 “點(diǎn)吹”模式

轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)通常在吹煉后期進(jìn)行測(cè)溫取樣，經(jīng)化驗(yàn)室數(shù)據(jù)分析，一倒碳高于所煉鋼種碳含量，需再次降槍補(bǔ)吹2～5min，此時(shí)選擇“點(diǎn)吹”模式。“點(diǎn)吹”模式下，鐵水中碳含量已大為降低，發(fā)生泄爆的可能性很小，此時(shí)吹氧曲線與圖1類似，區(qū)別在于半氧過程時(shí)間由60秒縮短為30秒。

以上三種吹煉模式都需要對(duì)起始流量進(jìn)行控制，吹煉前8秒給調(diào)節(jié)閥一個(gè)固定開度，8秒后根據(jù)設(shè)定流量進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，吹煉結(jié)束后，調(diào)節(jié)閥回到固定開度值。固定開度并能根據(jù)總管壓力在一定范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，避免出現(xiàn)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(shè)定流量的50%。

4 轉(zhuǎn)爐與電除塵的配合

為了達(dá)到節(jié)能減排的效果，在電除塵系統(tǒng)中ID風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)。根據(jù)轉(zhuǎn)爐煙氣不斷變化的工況，在轉(zhuǎn)爐的各個(gè)吹煉階段，ID風(fēng)機(jī)都需要有與之相配的控制模式。轉(zhuǎn)爐各種吹煉階段的信號(hào)通過以太網(wǎng)傳送至電除塵系統(tǒng)。

吹煉階段控制流程如圖2所示。

5 結(jié)束語

通過分析總結(jié)電除塵系統(tǒng)發(fā)生泄爆的原因，針對(duì)轉(zhuǎn)爐吹煉不同工藝階段采取相應(yīng)的吹煉方法，以及將轉(zhuǎn)爐吹煉狀態(tài)傳送給電除塵，有效的避免電除塵器內(nèi)部泄爆現(xiàn)象的發(fā)生，延長(zhǎng)電除塵器設(shè)備的使用壽命，縮短轉(zhuǎn)爐平均冶煉周期，從而達(dá)到促進(jìn)產(chǎn)量提升、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

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