150吨转炉电除尘器防泄爆工艺研究

张苓志 李志广 张勇

摘 要：通过对转炉电除尘技术的研究，系统分析了产生泄爆的原因，提出了避免泄爆的有效措施，较大程度稳定了转炉的生产节奏，延长电除尘器寿命。

关键词：转炉电除尘；静电除尘器；泄爆

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.044

1 引言

转炉一次烟气除尘与回收的干法技术在经过鲁奇和蒂森公司的相继推广和应用后，目前已被全世界冶金行业所接受。近年来伴随着国家节能环保政策的强力实施，转炉干法除尘技术在国内得到了大面积的推广。

目前国内外钢铁企业转炉烟气除尘与回收主要采用两种方法，一种是煤气湿法（OG法）净化回收系统，一种是煤气干法（LT法）净化回收系统。安钢原有转炉除尘系统均为湿法除尘（OG法），2017年经技术改造后，全部更换为干法除尘（LT法）。相比原有的湿法除尘（OG法），干法除尘（LT法）在除尘效率、能耗、环境保护方面都具有明显优势[1]：一是除尘净化效率高，能够实现含尘量小于15 mg/m3排放，完全满足国家相关环保要求；二是该系统由于采用干法处理，不存在二次污染和污水处理；三是降低了能耗，回收的煤气发热值高，回收的粉尘可再次利用；四是占地面积小，设施集中度高，便于管理和维护。

转炉干法除尘系统在安钢是第一次使用，在使用过程中，多次出现因静电除尘器泄爆从而导致转炉炼钢中断的事故，对生产组织影响较大。因此，有效地降低干法除尘系统的泄爆率有利于保证安钢150吨转炉的正常生产以及干法除尘系统的安全稳定运行。

2 转炉电除尘系统工艺介绍

转炉在吹炼过程中产生的高温烟气首先被炉口上方活动烟罩捕集，烟气经过汽化冷却烟道，在汽化冷却烟道内实现对烟气进行初次降温至800℃～1000℃，同时回收部分内能。然后进入蒸发冷却器内，烟气被进行二次降温至280℃左右，并蒸发冷却器能够捕集粗颗粒粉尘，使其沉降排出并通过输灰装置送至粗灰仓。而后烟气进入四个圆筒形电除尘器进行再次除尘，通过电除尘器收集下的粉尘通过内置链式输灰机排出并通过外部输灰机装置送至细灰仓。除尘后的烟气再经除尘风机送至切换站，烟气根据要求可以实现煤气放散或回收的快速切换。

3 电除尘器泄爆定义及条件

3.1 泄爆的定义

在静电除尘器电场内部，在一定条件下当转炉烟气内的CO与O2因燃烧不充分发生爆炸时，烟气体积会迅速膨胀，导致除尘器电场内部压力超过泄爆阀设定值，致使泄爆阀开启称为泄爆。

3.2 泄爆产生的条件[2]

（1）可燃气体与氧气混合比例达到爆炸极限，即CO≥9%，O2≥6%；（2）混合气体的温度在最低着火点以下：CO≤610℃，H2≤645℃；（3）有火种，即静电除尘器内电极放电，产生电火花。

4 电除尘器泄爆故障分析

通过整理分析电除尘器泄爆原因，在以下几种情况下静电除尘器容易发生泄爆：

（1）原材料中加入的废钢、石灰等潮湿，会导致产生的水蒸气进入静电除尘器，被高压电离生成氢气和氧气，其含量超过爆炸极限，从而使电除尘器泄爆。（2）转炉吹炼前期碳氧反应十分剧烈，导致CO迅速产生，此时如果产生的CO在炉口没有被完全燃烧而进入静电除尘器，在会与开吹前烟道中的空气进行混合，从而会在静电除尘器内产生爆炸，泄爆阀自动泄爆，导致转炉在吹炼中出现突然中断事故。（3）转炉吹炼开始下枪吹氧后，若氧枪未打着火，使得烟气中的O2含量过高，导致游离态氧气进入静电除尘器，从而产生泄爆。（4）吹炼过程中出现事故提枪，二次下枪后吹氧如果氧气流量控制不合理，CO未能完全燃烧生成CO2，导致富余氧气进入静电除尘器，从而发生泄爆情况。

5 泄爆的预防措施

从泄爆现象的根源出发，CO在空气中的爆炸极限范围为：12.5%～74.2%，防泄爆其实就是控制转炉烟气中CO与O2的混合浓度达到爆炸极限范围[3]。针对电除尘系统泄爆现象的特点，采取的工艺措施有：

（1）保证入炉原材料质量。必须保证转炉用废钢、石灰、轻烧白云石、石灰石等入炉料干燥、无水汽。废钢潮湿时，可先将废钢加入炉内进行预热2～4 min之后再兑铁水，预热时炉口与烟罩要保持一定倾斜角度，不得正对烟罩；烟罩漏水时严禁生产。（2）稳定转炉装入制度。转炉装入制度按照先加废钢后兑铁水模式，操作过程中加完废钢后前后摇炉1～2次，兑完铁完成后再次摇炉的原则，保证废钢预热充分。（3）优化吹氧流量控制。在转炉开吹前期，合理控制碳氧反应速率，按一定的速率曲线缓慢上升，以利于CO能在炉口完全燃烧生成CO2，安钢第二炼轧厂在转炉冶炼过程中按照开吹氧气流量20000～21000Nm3/h、枪位1850mm直至点火全部正常来进行控制，将CO与O2的混合浓度控制在爆炸范围之外，可有效避免泄爆现象发生。（4）强化下枪点火操作。对于第一次下枪30～45 秒内如果点不着火，此時必须立即提枪，再下枪点火前需前后摇炉操作；如果多次下枪仍然点不着火，可适当兑铁后再次下枪点火。再次下枪吹炼前先向炉内吹大压氮气（0.85～0.95Mpa）、低枪位（1800～2000mm）后再切换至氧气点火开吹，这种方法可以有效的把轻薄料或结渣吹扫开并有效的把水分解的和空气中的O2气排除出去。向烟气管道中吹入一定量的氮气时，需要观察电除尘器烟气含量分析仪，当烟气含量降至13%以下时方可吹炼。

6 结语

随着安钢除尘“湿改干”工程的全面竣工并投入使用，如何保证电除尘系统稳定成为提高生产效率的关键。通过对电除尘器产生泄爆的原因进行分析，制定可行有效地工艺控制措施，2018年一季度三座转炉电除尘器泄爆事故仅发生2次，有效提高了转炉电除尘系统的可靠性和安全性。

参考文献：

[1]蒲国庆.浅析八钢150吨转炉干法除尘系统泄爆原因及预防措施[J].宝钢技术，2013（03）：107-110.

[2]马瑞楠，宋岩松.转炉炼钢干法除尘系统泄爆率影响因素研究[J].河北冶金，2014（07）：61-64.

[3]殷士杰.转炉干法除尘应用技术[M].北京：冶金工业出版社，2011.