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250 t转炉LT泄爆控制的生产实践

王玉生，唐文明，何顺生，田晓涛，于博

(河北钢铁集团邯钢集团西区炼钢厂，河北 邯郸 056015)

摘 要: 邯钢集团西区炼钢厂 3 ×250 t 转炉采用干法( LT 法) 烟气净化回收工艺。由于转炉非标准化操作和设备故障等原因，在吹炼过程中经常发生静电除尘器的泄爆事故，LT 系统只有故障处理结束后才可正常工作，所以严重地影响了生产的顺行。通过对操作和设备的跟踪，分析了泄爆产生的原因，并通过采取有效措施来优化转炉操作，使西区炼钢厂 3 座静电除尘器的泄爆次数保持在平均 2 次/月，保证了生产和设备运行的稳定。

关 键 词:干法除尘工艺; 静电除尘器; 泄爆; 措施

邯钢西区炼钢厂 3 × 250 t 转炉烟气净化回收系统采用干法( LT 法) 除尘工艺。该系统主要是由烟气冷却、净化回收 2 部分组成。烟气经汽化冷却烟道后进入蒸发冷却器进行降温和粗除尘，在随后的静电除尘器内进行细除尘，净化后的煤气经冷却后进入煤气柜就可直接供用户使用。

由于 LT 系统设备故障和转炉工艺操作非标准化等原因，使转炉在吹炼过程中发生事故提枪，当LT 系统满足允许吹炼条件再次下枪吹炼时静电除尘器极易发生泄爆事故。2010 年 10 月 1 号炉曾经在冶炼一炉钢时连续发生 7 次泄爆，最后使本炉钢无法冶炼，做回炉处理。静电除尘器泄爆不但严重影响了生产，还对静电除尘器和 ID 风机等 LT 系统的设备造成损害。

1 静电除尘器泄爆的原理和危害

与传统的 OG 法( 湿法) 相比，LT 法除尘效率高。邯钢西区炼钢厂经 LT 除尘处理后的烟气含尘量为 7 mg/m³。LT 系统对转炉操作的自动化炼钢程度、LT 系统设备维护能力和转炉的标准化操作要求很高，转炉生产过程中由于转炉和 LT 系统设备故障或转炉操作不当都会造成静电除尘器泄爆。

1．1 泄爆的原理

静电除尘器内部采用高压负电使烟气中的烟尘粒子带电，被吸附到阳极板上来达到除尘的目的。静电除尘器内部是一个高压电场，电晕放电产生火花的现象是不可避免的。

静电除尘器的泄爆就是指在开吹或点吹阶段，在静电除尘器内，CO 与 O2达到一定浓度时，阴极放电产生电弧磁撞，发生燃烧爆炸反应，瞬时产生巨大能量，导致烟气体积迅速膨胀，从而发生泄爆。膨胀的气体将安装在静电除尘器两端的 8 个泄爆阀的弹簧阀机械顶开，使爆炸产生的能量泄散出去，从而有效地保证静电除尘器不被损坏［1］。根据爆炸产生的位置和能量大小，泄爆阀有时单个打开泄爆，有时多个打开泄爆。每个泄爆阀分为 3 个泄爆等级，3级泄爆为最高级。泄爆发生以后，泄爆阀通过传感器把信号传到转炉主控室的操作画面上，泄爆与氧枪吹炼连锁，发生泄爆以后氧枪会自动提枪，停止吹炼。发生泄爆的3 个条件: ① 氧体积分数大于2%;② CO 体积分数大于 18．3% ; ③ 有火花放电。只有当以上 3 个条件同时满足时才会产生泄爆。

1．2 泄爆的危害

1) 严重的泄爆事故会使整个烟罩、静电除尘器里的内部极板严重变形，使安全阀降低灵敏度。

2) 静电除尘器泄爆后，转炉自动提枪停止冶炼，需等待 90 s 的时间系统才允许本炉次可以继续冶炼，如果设备没有自动恢复还需人工到现场进行手动恢复，所需时间会更长，这使转炉的作业率大幅度下降。

3) 由于泄爆后转炉停止冶炼，使转炉煤气回收量降低，且泄爆后煤气含尘量波动、煤气冷却系统降温能力不够、系统泄爆安全隐患较大等原因导致转炉煤气不能安全回收，造成巨大的经济损失。

2 产生泄爆的原因分析

LT 法对设备自动化程度和转炉标准化操作要求很高，经过对静电除尘器的泄爆分析，总结出产生泄爆主要有以下 2 方面的原因。

2．1 转炉操作方面

1) 转炉加入的废钢中有个别块度较大或在吹炼时烟罩粘渣大块掉进炉内，开吹时导致局部打不着火或氧气没有充分反应，富余氧气量较多，氧气随烟气进入到静电除尘器内，造成静电除尘器内氧含量超标。

2) 开吹氧气流量提升过快或氧气流量调节阀开启度过大，氧气流量峰值大于 50000 m3/ h，造成转炉开吹打不着火，氧气利用率低，富集氧气进入静电除尘器达到产生泄爆的条件而产生泄爆。如图 1所示的泄爆曲线，由于开吹时氧气流量峰值达到56055 m3/ h，使氧体积分数为 5．6% ，CO 体积分数为 22%，均在泄爆条件范围内，结果造成泄爆。

3) 开吹时开氧点过高，则氧气利用率降低，富集氧气进入静电除尘器达到产生泄爆的条件而产生泄爆。

4) 氧气流量在每次提升后并没有维持 10 s 的稳定时间，造成氧气流量波动较大。

5) 吹炼时造渣料加入过早且加入量过大，造成开吹点不着火，使富余氧含量偏高导致泄爆，吹炼过程中化渣不好，存在长时间返干现象，也易产生泄爆。

2．2 LT 系统设备方面

1) 蒸发冷却器喷枪的蒸气压力和流量不稳定，导致静电除尘器电场内煤气流量不稳定，烟气量增大时导致电场内压力增高，导致泄爆。

2) 除尘系统密封不严造成除尘效果差，烟道内O2和 CO 气体浓度高，在开吹打着火后发生泄爆。

3) 冶炼过程中由于电场同时 2 个电场瞬间跳电，冶炼条件不满足造成提枪，待满足条件再次下枪吹炼时，如果此时碳质量分数高，瞬时产生大量的CO 气体，与富余的氧发生反应，产生泄爆。

4) 氧枪、烟罩漏水可造成电场潮湿，造成静电除尘的气流分布板灰尘结块，使转炉风机抽烟效果降低，烟气不能全部排出。

3 预防和控制泄爆的措施

为了降低静电除尘器的泄爆率，维护除尘系统设备的安全运行，在转炉冶炼过程中，除严格执行转炉标准化操作规程和 LT 操作规程外，针对 LT 系统的特点和产生泄爆的原因，通过优化转炉操作工艺，有效地控制了静电除尘器的泄爆。

3．1 转炉操作方面

1) 转炉装入严格执行“先加废钢，后兑铁水”的规定，若有特殊原因需要先兑铁水、后加废钢时，必须来回摇动转炉 2 ～ 3 次，摇炉角度不小于 40°，避免开吹点火不良造成氧富集。

2) 上一炉的渣子尽量倒净，避免本炉开吹打不着火，在降罩操作时，炉口与活动烟罩最底端间隙不大于 100 mm，以满足看火即可，杜绝炉口周围的空气进入烟道。

3) 在转炉开吹过程中，为了严格控制氧与铁水反应速率，初期产生的 CO 气体要求能在炉口完全燃烧变成 CO2，程序中增加一套氧气流量的斜坡控制方案，既在转炉开吹之初控制氧流量按照一定的斜率缓慢上升，如图 2 所示。在这种控制条件下，开吹时初始流量低，在吹炼过程中产生的 CO 气体在炉口基本能完全燃烧变为 CO2。CO2为非爆炸性气体，利用 CO2气体形成一种活塞式烟气柱，一直推动烟气管道中残余的空气向放散烟囱排出，后来产生的富含 CO 的转炉烟气利用非爆炸性的烟气与空气中的氧气隔离开，将 CO 与 O2的混合浓度控制在爆炸范围之外［2］。

4) 转炉实行“一键式”自动化炼钢模型，提高终点碳和温度命中率。

3．2 LT 系统设备方面

1) 做好 LT 系统设备的日常点检和维护，保证设备正常运行。

2) 保证转炉烟道、蒸发冷却器出口烟气管道和静电除尘器的密封，杜绝因 LT 系统密封性差造成负压吸入空气。

3) 每次吹炼前确认静电除尘器出口温度，当静电除尘器出口温度低于 100 ℃时，手动将风机提至1000 ～ 1100 r / min。

3．3 异常事故处理方面:

1) 在距开吹超过 90 s 打不着火的情况下，操

枪工应按照以下程序进行操作:

① 提枪关氧，前后摇炉 2 ～3 次;

② 在待吹位用吹炼枪吹氮气 10 ～ 20 s，流量25000 m3/ h;

③ 再次进行冶炼操作。

2) 对于开吹 400 s 前提枪后处理措施:

① 提枪关氧，前后摇炉 2 ～3 次，避免再次吹炼时打不着火;

② 再吹之前氧枪由炉口降至开氧点左右先开氮气 20 s，稀释烟道内 CO 及 O2;

③ 碳氧反应高峰期若发生提枪及点吹再次开氧时，时间间隔应为 90 s，开吹氧气流量控制在25000 m3/ h 以下，开吹前应开 20 s 氮气对烟道内烟气进行稀释;

④ 停炉时间大于 4 h，开炉第 1 炉兑铁或加废钢时必须确认 ID 风机转速是否达到1000 r/min，否则手动将转速调至 1000 ～1100 r/min。

4 效果

邯钢西区炼钢厂优化转炉操作以后，大幅度降低了静电除尘器的泄爆率，使 3 个静电除尘器的泄爆率由最高的平均 11 次/月降到现在的平均 2 次/月，在 2011 年 2 －4 月创造了泄爆率连续 3 个月为零的投产以来的最高纪录。减少转炉后吹，转炉工序钢水收得率增加 0．1%，2011 年计划产钢 450 万t，按 2011 年公司下达给炼钢厂成本2685．41 元 / t(钢)，废钢回收价格为 2050 元/t，则年创效益为450 ×0．1% × ( 2685．41－2050) ≈286万元。

5 结论

邯钢西区炼钢厂通过对转炉操作工艺进行优化后，保证了 LT 除尘系统的安全运行，确保了转炉的正常生产。为炼钢厂稳定生产提供了保障，并有力地促进了邯钢西区炼钢厂新品种的开发与生产，产生了明显的社会、环境和经济效益。

参 考 文 献:

［1］   马宝宝，刘飞．济钢三炼钢转炉干法除尘系统泄爆控制的实践［J］．科技信息，2010(13):87．

［2］   周茂林，吴强，马丽，等．莱钢 120 t 转炉干法除尘系统优化改造实践［J］．山东冶金，2008，30(12) : 25．