浅谈转炉干法除尘系统泄爆成因及处理预案

陈凯　高海波　张阵超　汤雷

摘 要：本文通过转炉炼钢干法除尘系统的主要工艺描述，引出系统泄爆的特性，从泄爆发生的成因分析，介绍了泄爆的危害，并总结出预防和防止泄爆发生的措施。强调转炉干法除尘系统运行的安全性、稳定性、可靠性，对于转炉煤气回收、节约能源和保护环境等方面具有重要意义。

关键词：转炉炼钢；干法除尘；煤气；静电除尘器；泄爆

1 绪论

转炉炼钢干法除尘系统主要是以处理转炉烟气冷却及净化冶炼中产生的含尘气体，并回收含有一定CO比例的煤气供将来使用为主要目的工艺过程。与转炉湿法除尘相比有着明显的节水、节电、维护量低、外排粉尘含量低等优势，但由于干法除尘采用了相对“敏感”的静电除尘器，稍有不慎就会出现泄爆而中断炼钢生产，成为制约干法除尘技术推广的重要阻碍。

2 泄爆成因分析

从泄爆现象的根源出发，查阅资料可得知CO与空气混合爆炸的极限范围：上限12.5%、下限75%；转炉煤气与空气混合爆炸的极限范围：上限约18.2%、下限约73.2%。根据爆炸极限范围推算，在开吹后烟气中O2含量未降到5.7%以下时，只要CO浓度不超过12.5%就不会有爆炸的危险。

因此，转炉干法除尘系统为保证设备运行安全，在正常冶炼中当煤气分析仪检测到CO浓度>9%且O2浓度>6%时（简称“69报警”），会联锁控制转炉冶炼强制要求其停止吹氧甚至提枪操作，以降低系统泄爆的几率，避免影响转炉正常炼钢。而发生“69报警”的因素主要包括：原料因素、吹氧模式、操作因素、设备因素和其他因素，其中原料因素、吹氧模式和操作因素对其影响尤为明显，具体分析如下：

（1）原料因素。转炉铁水装入量和废钢装入量的比例失调，以及废钢的质量、潮湿度和废钢的轻薄，均会对炉内的碳氧反应产生较大影响，容易在开吹阶段发生“69报警”的情况，导致转炉冶炼停止吹氧和提枪，且再次下枪开吹前如没有一定时间的等待和氮气吹扫稀释，不能有效把轻薄料或结渣吹扫开，未把水分解的O2和空气中的O2排除出去，“69报警”情况会频繁发生，进而导致泄爆。

（2）吹氧模式。不同钢种的冶炼对应不同的“吹氧模式”，吹炼前期如果供氧强度过大或短时间内供氧量骤增，炉内温度未达到理想条件，碳氧反应不平衡，燃烧不充分，从而造成CO含量增加的同时，O2含量下降过慢，此期间容易导致系统“69报警”情况的发生，引起泄爆。

（3）操作因素。铁水和废钢的装入次序、摇炉角度、烟罩位置、氧枪高度、供氧强度控制等操作因素，也是“69报警”情况和泄爆出现的诱因。

（4）设备因素。设备的漏风率、阻力、工艺布置和风机转速的控制也会影响系统烟气中CO、O2的百分比含量，但运行稳定的转炉干法系统主要是烟气除尘、烟气降温以及煤气回收等生产要素的基础设施，其对转炉煤气CO的品质影响甚微。

（5）其他因素。主要指造渣剂、催化剂、冷却剂等加料对转炉生产工况的影响，短期破坏碳氧反应的稳定性，成为泄爆发生的不利因素。

3 泄爆的危害

泄爆会造成设备损坏、除尘效率降低，严重时可直接将设备损毁，无法进行转炉冶炼造成停产。转炉干法除尘系统的泄爆主要发生在静电除尘器设备，对静电除尘器的除尘效果产生一定的影响，甚至造成静电除尘器失去除尘效果。具体对静电除尘器内设备危害如下：

（1）造成阳极板变形和错位、阴极框架变形、阴极线松弛和断裂、阴阳极限位装置变形等情况，进而造成极间距的变化，导致除尘器电场电压的稳定性降低，电场电压无法升高，影响静电除尘器的除尘效果。

（2）造成阴极吊挂的变形，引起高压电直接接地或者与除尘器的距离过小导致电场电压无法升高，影响除尘效果。

（3）造成阴阳极振打传动轴的变形，导致振打系统无法正常工作。

（4）造成刮灰系统的吊挂变形，导致除尘器刮灰无法工作，失去刮灰效果。

系统发生更大的泄爆将导致静电除尘器内部整个设备的瘫痪，造成泄爆阀的损坏，更有甚者造成风机叶轮损坏、切换站杯阀受损、膨胀节超出补偿量范围无法复位、放散烟囱受损等严重后果。

4 泄爆处理预案

鉴于转炉干法除尘系统发生泄爆的危害性，现阶段在干法系统运行期间，主要需结合冶炼生产情况，做出进一步的分析，制定相关措施以有效预防系统发生“69报警”而造成泄爆。具体如下：

（1）有效控制每炉的废钢加入量，严控废钢质量，严禁轻薄料装入太多。如有潮湿的废钢加入炉内，需预热至少2分钟之后再兑铁，预热时炉口不得正对烟罩。

（2）优化供氧模式，保证高效冶炼。吹炼初期应重点预防铁水中碳氧反应时CO的生成速度，在降低吹氧量的同时，改善吹氧氧步，使氧充分燃烧。氧步爬坡时间加长，以推迟碳氧反应开始的时间，可有效避开“69报警”的泄爆点。另外，碳氧反应高峰期若发生提枪等原因及点吹再次开氧时，时间间隔要求为60～90秒，再次下枪吹氧时严格按照“吹氧模式”进行，且开吹前首先开氮气对炉内烟气进行稀释操作。

（3）炉前冶炼操作要合理、规范。在转炉吹炼过程中，要严格控制烟罩位置，控制炉口的空气吸入量。同时，冶炼操作要控制氧枪枪位，兼顾转炉脱碳与煤气回收的关系，严禁乱动枪位。

（4）不允许在废钢斗内加烧结矿或矿石，严禁二次造渣和留渣作业，过氧化的炉渣禁止溅渣操作。

（5）定期排查转炉干法除尘系统各设备和煤气管道以及人孔门的密封性，防止漏风情况的发生。

5 结语

泄爆本身是一种保护转炉干法除尘系统稳定运行和防止静电除尘器内设备损毁的安全措施，防止泄爆不能盲目的从放宽提枪联锁条件或者改变泄爆阀动作压力入手，但频发的泄爆严重威胁着转炉系统安全。因此，预防泄爆和避免泄爆的发生已成为转炉冶炼和干法除尘稳定运行的重要工作，系统安全性、稳定性、可靠性等方面的提高，对于转炉煤气回收、节约能源、保护环境和减少污染具有重要的意义。

参考文献：

[1]钢铁企业燃气设计参考资料.冶金工業出版社，1978.6.