120T转炉干法除尘异常泄爆的探讨与分析

120T转炉干法除尘异常泄爆的探讨与分析

曹亭国

临沂钢铁投资集团特钢有限公司  山东省临沂市临港经济开发区 276624

摘要：转炉炼钢干法除尘系统因采用了相对敏感的静电除尘器，存在泄爆的特性，泄爆导致转炉生产中断，甚至造成设备损坏、人员中毒的风险。本文通过从泄爆发生的成因分析着手，分析了泄爆的发生的机理，并提出预防和防止泄爆发生的措施。通过调控工艺参数、规范工艺、合理操作，有效地降低泄爆。强调了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、节约能源和环境保护等方面具有重要意义。

关键词：转炉炼钢、干法除尘、煤气、泄爆、 “69报警”

一、转炉煤气回收系统的主要流程

转炉干法除尘系统是以转炉烟气含尘处理，冷却及净化冶炼中产生的所有气体，并回收合格转炉煤气为目的的工艺过程。

转炉在吹炼过程中产生的高温烟气首先由活动烟罩捕集，然后经过汽化冷却烟道，在回收热能生产蒸汽的同时对烟气进行初次降温。汽化冷却烟道出口烟气温度约为800~1000℃。

干法净化回收系统采用蒸发冷却的方式进行烟气的二次急冷降温，同时利用降温后细粉尘凝结的现象捕集粗颗粒粉尘。为满足电除尘器的工作条件以及保证煤气热值，在蒸发冷却器内根据烟气含热量精确控制喷水量，蒸汽将水完全雾化后冷却烟气降至230℃左右，部分粗颗粒粉尘沉降排出并通过输灰装置送至粗灰仓。

粗除尘后的烟气进入圆筒形电除尘器进一步精除尘。电除尘器设四个电场，采用高压直流电源，根据系统运行的不同阶段控制电压，收集剩余的细粉尘，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缓冲仓，然后经仓式泵通过气力输灰方式输送至烧结灰仓。

除尘后的烟气再经除尘风机送至煤气冷却器，经喷淋冷却至≤70℃并通过管网送入切换站，实现煤气放散或回收的快速切换。为适应转炉生产变工况阶段性生产特点造成的烟气温度和流量的变化特点，引风机采用变频调速轴流风机，以达到满足流量调节的同时能够节约电能。在切换站前设有气体分析仪可根据气体分析仪检测的一氧化碳和氧浓度来控制切换站，当烟气中氧含量及一氧化碳气体含量同时达到回收条件时，通过切换站的回收钟阀送入煤气柜。氧含量及一氧化碳气体含量有一项不合格的煤气（或气柜已满）则通过切换站的放散钟阀进入烟囱，然后经放散烟囱点火放散。

在放散烟囱前布置高效脱水净化装置，不合格煤气放散的同时进行再次脱水处理，净化细小颗粒物，使排放达标。

整套系统按照爆炸性气体设计，在电除尘器的进、出口分别设置了4组安全泄压阀，在粗灰系统、细灰系统均设有充氮保护装置；在管路系统、煤气冷却器设有检修氮气吹扫、压缩空气吹扫装置。

二、干法除尘泄爆的因素分析

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、未把水分解的氢气和空气中的氧气排除出去，"69报警"情况会频繁发生，进而导致泄爆。

注："69报警"说明：CO与空气混合爆炸的极限范围12.5%-75%;转炉煤气与空气混合爆炸的极限范围∶下限约18.2%，上限约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，在正常治炼中当煤气分析仪检测到 CO浓度大于9%且02浓度大于6%时（简称"69 报警"），会联锁控制转炉治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。

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、02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。

三、干法除尘异常泄爆的管控措施

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、转炉开吹设定软吹模式，在开吹的45秒内， 氧流量逐步升至20000m³/h左右，通过降低吹氧强度减少了吹炼初期富氧进入电除尘器，有效避开泄爆点，减少开吹泄爆。

3、转炉开吹降罩时间需确认点火充分无异常时降罩，一般1分钟左右降罩，防止开吹时无法吸入空气开吹产生的煤气无法充分燃烧，造成煤气及氧气在电场内混合泄爆。

4、开吹点火确认，开氧吹炼后，要及时了解转炉的加料情况，避免加料过早（40秒后）或加料批量过大，降火熄灭，要及时确认吹氧是否打着火，如开吹点火不充分或未点着火及时提枪，防止氧气不燃烧进入电场混合煤气泄爆。

5、优化供氧模式，保证高效治炼。吹炼初期应重点预防铁水中碳氧反应时CO 的生成速度、降低吹氧量使氧充分燃烧。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3min，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。

6、转炉干法除尘断吹二次下枪时，必须得到除尘值班人员可以下枪指令时方可下枪吹炼。（氧含量大于15%，煤气含量小于1%）

7、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。

8、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，防止野风吸入。

四、结束语

干法除尘器泄爆装置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装置，泄爆控制对其除尘质量和炼钢效率提升具有重大影响。控制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，对于转炉炼钢工作人员而言，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，只有充分掌握转炉的工作机理，在分析其泄爆原因的基础上，进行高效的防治措施应用，从系统安全性、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]王明理，王建滨，刘兴慨.涟钢210t转炉干法除尘自主集成及应用.第十七届全国炼钢学术会议文集.

[2]王北南，张斌.转炉干法除尘系统泄爆分析及应对措施.冶金动力，2012（2）

[3]王雅贞等.氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备.北京：冶金工业出版社，2001.