100T转炉防泄爆工艺技术开发与实践

100T转炉防泄爆工艺技术开发与实践

胡成

安钢集团信阳钢铁公司，河南 信阳 464194

摘要：在转炉炼钢的过程当中，热铁中的氧气与碳反应，产生了高温废气，含有高浓度的一氧化碳，俗称原气，是一种含尘气体。转炉煤气净化回收系统是对转炉原煤气进行处理，通过原煤气的冷却和净化回收高浓度的CO气体，从而实现了负能炼钢。目前，转炉烟气净化回收系统主要有湿法气体，实现负能炼钢。目前，转炉烟气净化的回收系统主要有湿法和干法两种。与0G法相比，LT法的冷却水消耗量减少了50%，从而减少了水的消耗和水的污染。同时，采用变频调速，电阻降低了30%。因此，净化后的煤气最低残留粉尘含量(标准状态)为10mg/m³，低于0G系统的100mg/m³，符合冶金工业可持续发展和工业环保要求。因此，在处理相同烟量的情况之下,所需要额定的功率仅为湿法的50%,具有了显著的节能效益。如何避免除尘系统的爆炸和泄漏，已成为转炉冶炼和数千道工序除尘稳定运行的一项重要工作。

关键词：100T转炉；防泄爆工艺；技术开发；实践

1 100T转炉干法除尘工艺介绍

1.1 干法除尘工艺参数

1.1.1 转炉数据

转炉的数量:1*100T(顶底复吹)

平均铁水的装入量:100t/炉

最大铁水的装入量:105t/炉

铁水的含碳量:4.0%~4.2%

钢水的含碳量:0.1%~0.2%

平均冶炼的周期:35~40min/炉

纯吹氧的时间:14~16min/炉

供氧的强度:平均3.67m³/t.min(标况)

炉气的温度:~1500℃

炉气含尘的浓度:~120g/m³(标况)

炉气烟罩口的燃烧系数:a=10%

1.1.2 荒煤气数据

炉口处的转炉炉气量:64000m³/h(标况)

汽化冷却烟道出口的煤气温度:900~1000℃

蒸发冷却器出口的烟气温度:250~300℃

煤气冷却器入口的煤气温度:140~160℃

煤气冷却器出口的煤气温度:≤70℃

每吨钢灰尘量:~20kg/t

2 泄爆产生的机理

排气爆炸是指排气阀在短时间内由于电除尘器内部压力的积累和变化而发生脉动的情况。一般而言，静电除尘的出口压力介乎-0.3千帕至-0.8千帕之间，而静电除尘缸的设计承受压力为0.3千帕。防爆和减压阀分别安装在静电除尘的进口和出口锥体上。采用三级防爆设计，开口由弹性不同的弹簧控制。当静电除尘器的压力超过0.005MPa时，就会打开防爆阀以释放压力。

根据该厂投产以来的爆轰记录和原因分析，爆轰可分为燃烧爆轰和非燃烧爆轰。燃烧爆炸是转炉烟气中C0与0₂或H₂与0₂的混合物达到一定比例时，由于在集尘器电场当中高压闪络电弧火花引起的爆炸。非燃烧爆炸是由于大量气体注入瞬时除尘器而引起的，同时除尘器内的瞬时压力过大，导致爆炸阀开启。

通过对静电除尘爆炸泄漏原因的分析和梳理，总结出以下爆炸泄漏现象:

很难点燃。烟道气中含有大量的游离氧。火灾发生后，大量的Fe0迅速生成，促进Fe0+C和Fe+C0的反应，使烟气中的0₂和C0迅速达到排放极限，发生排放爆炸。

转炉炉体、氧枪系统、汽化除尘系统、电除尘系统等异常设备导致氧枪飞溅。喷枪的再排放导致烟气中CO浓度迅速增加，0₂浓度缓慢下降。容易达到排放条件，导致排放。转炉炉口负压差过大，静电除尘密封不好，导致冶炼过程中吸入大量空气，导致烟气中氧气浓度过高，氧枪飞行，超标时会引起静电除尘爆炸。

当下枪长时间没有点火，必须使用大流量点火时，火灾发生后会立即产生大量气体，很容易导致泄漏。

喷枪因设备事故飞行后，喷枪长时间喷吹时，风机处于中低速状态，导致烟气在管道中积聚，瞬间压差过大，爆炸释放压力。

3 泄爆的工艺优化路线

通过分析发现，在冶炼的各个阶段都可能发生爆炸泄漏。同时，由于工艺、电气和设备不合理，爆炸泄漏的可能性大大增加。因此，只有通过工艺、电气和设备的合理组合，才能有效地防止爆炸泄漏的发生，控制爆炸泄漏的数量，保证干法除尘的安全运行。

3.1 转炉冶炼工艺优化

因为烟气和烟气主要来自吹炼过程。只有通过技术手段和合理的吹风过程控制，才能有效地控制烟气和烟气，保证系统的安全运行。

3.1.1 优化转炉供氧制度

氧枪位置:点火位置设置为“吹枪位置+0.2m”，氧枪位置设置为吹枪位置。

供氧流量：点火流量设置为工作流量的55%。45秒后逐步增加氧气枪的供氧量，1'30″后增加供氧量至工作流量。

开发设计“倒渣点火”模型。如果铁水条件受到影响，转炉需要在初期就进入“渣烧”状态。点火位置设置为正常位置，点火流量设置为工作流量的50%。45秒后，逐渐增加枪的供氧量1分30秒后，增加工作流的供氧量。

3.1.2 开发氧枪“氮幕”操作

由于转炉点火不良、工艺吹炼异常中断、吹填吹炼过高、除尘管路中氧气浓度过高等原因，使得喷枪下落再次缓慢，容易达到C0和02爆炸极限，导致爆炸泄放。为了解决这一问题，研制了一种供应氮气吹扫管的氧气枪，称为“氮气幕”操作。管制站如下:

设置“氮幕启动”按钮，氧枪位置自动下降到等待点，氮气流量设置为开始吹氮气。

工艺枪位置可自动调整，下限设置为5米。

设置“氮幕结束”按钮，氧枪位置保持当前枪位，快速供氧吹气。

氮气幕操作后，吹气条件为：C0≤1%浓度，后续Esp气体分析仪分析数据中0₂≤18%浓度。

氮幕运行工况：转炉异常点火20秒以上，双排渣过程中发生举枪事故，终端未达标，钢水含碳量≥0.15%。

3.1.3 开发“氧气大流量”点火模型

1)使用条件

如果2次后点火仍不成功，则应采用“高氧流量”。

2)使用规范

①“氮幕”操作必须在大流量点火前进行。当烟气中C0≤1%、02≤18%的浓度时，举枪准备用高氧流量点火；

②点击“吹渣点火”按钮，氧气流量迅速上升到正常流量，喷枪停留在点火枪水平2000毫米。此时注意烟气C0,0₂浓度显示和EC进口温度显示。当C0浓度≥9%、O₂浓度e≥4%或EC入口温度≥1000C时，喷枪自动飞行；

③如果点火成功并持续10秒钟，必须立即将枪升至吹气位置，并迅速将炉子摇出烟罩；

④然后，炉长负责倒炉，倒炉倒渣;

⑤“氮幕”操作是在炉子打开和摇动后进行的。当烟气中的CO浓度小于或等于1%，0₂浓度小于或等于18%时，喷枪将开始进入正常模式，使用低流量进行点火和清洗操作:

⑥如果火焰在点火后3分钟仍然微弱(点火不良)，必须将枪打开至爆炸点。摇两次炉子后，重复步骤①②③④⑤。

3.1.4 优化自动化炼钢加料模型

启动吹炼:点火正常后可以添加第一批物料，添加量为总量的1/3-1/2。如果火焰不正常，应及时停止给料，在火焰正常后加料，第一批烧结矿加入量为总量的1/3-1/2。

过程控制:为了控制合理的排渣时间，应在第一炉加渣后连续加入石灰或烧结矿，每炉加渣量为200-300kg，以防止转炉溢渣或温度过高。

火焰正常熄灭后，立即加入第二炉渣。投料原则为:添加量少，每批炉渣添加量300-500kg，从吹炼后期至烧成前3分钟尽量少投料，烧成前1分钟可添加少量萤石，但不得超过200kg。

3.2 除尘系统设备自动化

3.2.1 降低烟气扰动程度

干式除尘系统根据转炉的熔炼状态实现相应的风机转速。一方面减少了输气管道和静电除尘中烟气的干扰，降低了C0与0₂的均匀混合程度;另一方面，不同时间产生的烟量是不同的。风机高速运转，稀释瞬时烟气量，防止排气爆炸。在手动风机控制，确保风机转速变化均匀，以避免大的波动。

3.2.2 降低电场闪络次数

空气温度的控制对干式除尘具有重要意义。根据生产实践，将蒸发冷却器的出口温度控制在250~270℃时，烟气中的饱和蒸汽含量最佳，可保证除尘器内的气流不凝结，从而减少轰燃次数≤15次/min。

为此，对喷射系统的工艺参数进行了优化:在吹炼过程中，喷射压力达到0.5~0.6MPa。吹炼时蒸汽压力达到0.9MPa~1.0MPa。否则就不能炼了。在吹炼过程中，蒸汽流量控制在7-10t/h之间。

DN50旁路截止阀用于蒸汽截止阀和增压设备。如果蒸汽不再使用，打开旁路，转换成氮气。

蒸发冷却器出口温度设定为250~270℃(温度可根据进口温度确定)。

4 结论

转炉干法除尘烟气回收利用技术为我国大型转炉冶炼节能减排、环境治理和环保厂建设开辟了新的途径。然而，静电除尘的防爆问题在静电除尘的实际操作中难以控制。在分析钢厂爆炸排放原因的基础上，结合该公司实际炼钢工艺、冶炼工艺、干法除尘技术、电气系统控制系统的有机结合，使除尘系统爆炸排放率达到0.3‰/月或以下，最长不爆炸排放时间为10个月，确保转炉生产和煤气回收系统安全平稳运行。

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