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半钢炼钢干法除尘系统泄爆控制

王建，陈炼，陈永，徐涛

攀钢200t转炉设计采用的是干法除尘技术，是在LT法的基础上改进后的DDS法，于2011年12月投产运行。投产运行初期面临泄爆频繁，严重影响生产顺行的问题。

1 泄爆原因分析

由于转炉煤气属于易燃易爆介质，当煤气浓度达到一定程度之后就会发生爆炸，对设备的强度、密封性及安全泄爆性提出了很高的要求。干法除尘设备采用了抗压的圆筒外形，并且在制作时采用锅炉设备的焊接要求。另外在锥形进出口各装有四套泄爆装置，起到安全保护的作用。一旦除尘器内发生爆炸，能够自动打开将燃烧膨胀的气体及时进行排放并且能够自动复位，降低除尘器的破坏程度，从而保证除尘器长期运行。每个泄爆阀都配有三个位置传感器，用以检测电场泄爆后是否关闭严实。泄爆后，阀门通过四个复位弹簧实现阀门的自动关闭。

在投产初期由于相关参数不匹配，造成转炉烟气进入EP后，煤气含量过高达到爆炸极限而造成泄爆阀泄爆。仅2011年3月炼钢转炉就发生25次泄爆，而每次泄爆后需要处理近20min才能进行再次吹炼，不仅对设备造成损坏，还对生产节奏影响极大，严重制约了炼钢厂达产达效。

泄爆的原因主要有：

1)氧枪下抢后未及时打燃火出现泄爆。氧枪下枪后未及时打燃火，造成了除尘管道中O₂的聚集，在打燃火以后，产生的CO与O₂在静电除尘器中反应，导致泄爆。

2)风机故障出现泄爆。下枪吹炼10min后，一次除尘一级机出现故障，要求提枪，提枪之后，转炉状态为吹炼中断，风机转速变为高速，将部分未利用的氧气抽入除尘管道，吹炼过程产生的高浓度CO在除尘管道内没有快速降下来。O₂和CO达到了泄爆点(CO：32%、O₂：6％)，压力达到38．9Mbar，发生泄爆。

3)吹炼过程多次下枪间隔时间短，出现泄爆。当两次氧枪下枪间隔时间太短时，静电除尘器中的CO和CO₂还未降至0％，并且静电除尘器中的O₂含量还未升至21%。除尘管道中一直含有CO、CO₂和O₂的混合气体，此混合气体一直在发生反应，除尘管道中混合烟气的压力不断升高，瞬间产生的CO、CO₂更多，导致泄爆。

通过进一步分析认为，只有通过风机控制、装料控制、造渣控制及氧枪控制才能够从根本上解决干法除尘系统泄爆的问题。

2 工艺优化措施及效果

2．1 风机转速控制优化

在正常的生产过程中，吹炼各阶段风机转速必须在集中自动模式下运行，以满足转炉在不同阶段风机转速的自动调整。要保证风机转速在合适范围，这样既可保证除尘效果，又能让CO近可能少地燃烧，从而回收更多的CO。按照设计，吹炼各阶段风机转速控制见图1①，根据该风机的设定转速，转炉生成的CO二次燃烧后产生的CO₂增多，造成CO浪费多。根据这种情况，重新优化了转炉各阶段风机转速，优化后的风机转速见图1②，且实现了变频控制。

2．2 装料及造渣工艺优化

1)由于低流量开吹，为确保顺利点火，要求入炉的废钢比不大于20％，废钢严格分类，混有油脂或有色金属、潮湿的废钢严禁入炉，且轻薄废钢不超过废钢总量的50％，入炉原材料实行精料方针。入炉铁皮球、冷压块、石灰等原材料必须干燥，且粉尘少。

2)造渣材料在吹炼过程中避免集中加料，每批料加入量控制在500—1000kg，前期冷却剂的一次性加入量要达到总量的50％以上，造渣料加入量达到总量的90％以上，避免温度的急剧升高或降低而使CO量上升。加料过程杜绝喷溅。

3)根据炼钢转炉炉底具体情况，控制好留渣量，减小吹炼过程的加料量，并控制好所加原辅材料的粉尘量，防止粉尘泄爆和下枪打不燃火。

4)兑完铁后，下枪打燃火之后再加料。下枪的同时禁止加增碳剂。下枪开吹后，等烟气中O2含量小于等于5％之后，加头批料。

2．3 氧枪操作工艺优化

优化复吹转炉供氧制度，转炉开吹时适当降低顶吹供氧流量、提高底吹流量，减少烟气中CO含量，并且顶、底吹流量必须实现PLC自动控制，确保转炉内反应的高精度控制。根据不同入炉原料条件，调整供氧低流量持续时间和提升梯度，转炉吹炼前期90s采用低氧压吹炼，且氧压逐渐递增到规定值，确保供氧强度与炉内的C—O化学反应速度匹配，在保证安全烟气成分的前提下，尽可能提高转炉煤气回收量和煤气热值。同时将工艺抬枪报警点进行重新降级归类，严格限定中期抬枪。拉碳范围缩小，严禁高拉碳，拉碳[C]≤0．30％。

2．4 转炉泄爆控制情况

通过对干法除尘泄爆机理、装料制度、氧枪操作制度、造渣制度及温度控制等方面的研究以及以上防泄爆技术措施的实施，使200t转炉半钢炼钢干法除尘泄爆率降到了0％，为攀钢炼钢顺行奠定了坚实基础。