淺談轉爐干法除塵系統泄爆成因及處理預案

陳凱　高海波　張陣超　湯雷

摘 要：本文通過轉爐煉鋼干法除塵系統的主要工藝描述，引出系統泄爆的特性，從泄爆發生的成因分析，介紹了泄爆的危害，并總結出預防和防止泄爆發生的措施。強調轉爐干法除塵系統運行的安全性、穩定性、可靠性，對于轉爐煤氣回收、節約能源和保護環境等方面具有重要意義。

關鍵詞：轉爐煉鋼；干法除塵；煤氣；靜電除塵器；泄爆

1 緒論

轉爐煉鋼干法除塵系統主要是以處理轉爐煙氣冷卻及凈化冶煉中產生的含塵氣體，并回收含有一定CO比例的煤氣供將來使用為主要目的工藝過程。與轉爐濕法除塵相比有著明顯的節水、節電、維護量低、外排粉塵含量低等優勢，但由于干法除塵采用了相對“敏感”的靜電除塵器，稍有不慎就會出現泄爆而中斷煉鋼生產，成為制約干法除塵技術推廣的重要阻礙。

2 泄爆成因分析

從泄爆現象的根源出發，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%。根據爆炸極限范圍推算，在開吹后煙氣中O2含量未降到5.7%以下時，只要CO濃度不超過12.5%就不會有爆炸的危險。

因此，轉爐干法除塵系統為保證設備運行安全，在正常冶煉中當煤氣分析儀檢測到CO濃度>9%且O2濃度>6%時（簡稱“69報警”），會聯鎖控制轉爐冶煉強制要求其停止吹氧甚至提槍操作，以降低系統泄爆的幾率，避免影響轉爐正常煉鋼。而發生“69報警”的因素主要包括：原料因素、吹氧模式、操作因素、設備因素和其他因素，其中原料因素、吹氧模式和操作因素對其影響尤為明顯，具體分析如下：

（1）原料因素。轉爐鐵水裝入量和廢鋼裝入量的比例失調，以及廢鋼的質量、潮濕度和廢鋼的輕薄，均會對爐內的碳氧反應產生較大影響，容易在開吹階段發生“69報警”的情況，導致轉爐冶煉停止吹氧和提槍，且再次下槍開吹前如沒有一定時間的等待和氮氣吹掃稀釋，不能有效把輕薄料或結渣吹掃開，未把水分解的O2和空氣中的O2排除出去，“69報警”情況會頻繁發生，進而導致泄爆。

（2）吹氧模式。不同鋼種的冶煉對應不同的“吹氧模式”，吹煉前期如果供氧強度過大或短時間內供氧量驟增，爐內溫度未達到理想條件，碳氧反應不平衡，燃燒不充分，從而造成CO含量增加的同時，O2含量下降過慢，此期間容易導致系統“69報警”情況的發生，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、供氧強度控制等操作因素，也是“69報警”情況和泄爆出現的誘因。

（4）設備因素。設備的漏風率、阻力、工藝布置和風機轉速的控制也會影響系統煙氣中CO、O2的百分比含量，但運行穩定的轉爐干法系統主要是煙氣除塵、煙氣降溫以及煤氣回收等生產要素的基礎設施，其對轉爐煤氣CO的品質影響甚微。

（5）其他因素。主要指造渣劑、催化劑、冷卻劑等加料對轉爐生產工況的影響，短期破壞碳氧反應的穩定性，成為泄爆發生的不利因素。

3 泄爆的危害

泄爆會造成設備損壞、除塵效率降低，嚴重時可直接將設備損毀，無法進行轉爐冶煉造成停產。轉爐干法除塵系統的泄爆主要發生在靜電除塵器設備，對靜電除塵器的除塵效果產生一定的影響，甚至造成靜電除塵器失去除塵效果。具體對靜電除塵器內設備危害如下：

（1）造成陽極板變形和錯位、陰極框架變形、陰極線松弛和斷裂、陰陽極限位裝置變形等情況，進而造成極間距的變化，導致除塵器電場電壓的穩定性降低，電場電壓無法升高，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小導致電場電壓無法升高，影響除塵效果。

（3）造成陰陽極振打傳動軸的變形，導致振打系統無法正常工作。

（4）造成刮灰系統的吊掛變形，導致除塵器刮灰無法工作，失去刮灰效果。

系統發生更大的泄爆將導致靜電除塵器內部整個設備的癱瘓，造成泄爆閥的損壞，更有甚者造成風機葉輪損壞、切換站杯閥受損、膨脹節超出補償量范圍無法復位、放散煙囪受損等嚴重后果。

4 泄爆處理預案

鑒于轉爐干法除塵系統發生泄爆的危害性，現階段在干法系統運行期間，主要需結合冶煉生產情況，做出進一步的分析，制定相關措施以有效預防系統發生“69報警”而造成泄爆。具體如下：

（1）有效控制每爐的廢鋼加入量，嚴控廢鋼質量，嚴禁輕薄料裝入太多。如有潮濕的廢鋼加入爐內，需預熱至少2分鐘之后再兌鐵，預熱時爐口不得正對煙罩。

（2）優化供氧模式，保證高效冶煉。吹煉初期應重點預防鐵水中碳氧反應時CO的生成速度，在降低吹氧量的同時，改善吹氧氧步，使氧充分燃燒。氧步爬坡時間加長，以推遲碳氧反應開始的時間，可有效避開“69報警”的泄爆點。另外，碳氧反應高峰期若發生提槍等原因及點吹再次開氧時，時間間隔要求為60～90秒，再次下槍吹氧時嚴格按照“吹氧模式”進行，且開吹前首先開氮氣對爐內煙氣進行稀釋操作。

（3）爐前冶煉操作要合理、規范。在轉爐吹煉過程中，要嚴格控制煙罩位置，控制爐口的空氣吸入量。同時，冶煉操作要控制氧槍槍位，兼顧轉爐脫碳與煤氣回收的關系，嚴禁亂動槍位。

（4）不允許在廢鋼斗內加燒結礦或礦石，嚴禁二次造渣和留渣作業，過氧化的爐渣禁止濺渣操作。

（5）定期排查轉爐干法除塵系統各設備和煤氣管道以及人孔門的密封性，防止漏風情況的發生。

5 結語

泄爆本身是一種保護轉爐干法除塵系統穩定運行和防止靜電除塵器內設備損毀的安全措施，防止泄爆不能盲目的從放寬提槍聯鎖條件或者改變泄爆閥動作壓力入手，但頻發的泄爆嚴重威脅著轉爐系統安全。因此，預防泄爆和避免泄爆的發生已成為轉爐冶煉和干法除塵穩定運行的重要工作，系統安全性、穩定性、可靠性等方面的提高，對于轉爐煤氣回收、節約能源、保護環境和減少污染具有重要的意義。

參考文獻：

[1]鋼鐵企業燃氣設計參考資料.冶金工業出版社，1978.6.