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1、转炉干法除尘卸爆的生产实践摘 要：鞍钢180吨转炉在干法除尘投入使用初期卸爆炉次较多， 对转炉生产干扰较大，同时影响静电除尘器的稳定运行。通过对静电 除尘器卸爆产生的原因进行详细分析，不断优化转炉供氧制度、氧枪 枪位控制、物料加入优化等，并采用转炉自动化炼钢，减少人为干预， 稳定过程和终点控制，提高冶炼终点的碳温命中率和一拉率，从而大 大降低了转炉干法除尘的卸爆率。卸爆次数从开工初期的月16次， 卸爆比例4.86%，降低到了目前0.19%。为进一步降低熔剂单耗，转 炉采用留渣操作，留渣比例达到70%，实现了转炉干法除尘在留渣条 件下的稳定运行。1前言鞍钢炼钢总厂5#线2X180吨转炉采用干法除
2、尘（LT）,与传统的 湿法除尘（0G ）相比，具有除尘效率高、能源消耗和运行费用低、使 用寿命长、维护维修少的优点。特别是在降低新水消耗、能源消耗方 面具有明显优势，可将转炉煤气含尘量降到i5mg/m3以下，大幅降低 粉尘排放。2021年1月转炉干法除尘投入使用初期，由于干法除尘系统、转 炉系统等设备都处于磨合期，转炉工艺操作尚未达到标准化操作，加 上外界铁水条件变化造成转炉吹炼时静电除尘器时有发生卸爆事故。 卸爆事故主要发生以下两种情况：第一种情况是在开始吹炼时的68 秒90秒时间段内，第二种情况是由于转炉设备等原因造成吹炼中 断后再次下氧枪吹炼时，严重情况会造成冶炼炉次发生23次卸爆。 静
3、电除尘器卸爆不仅影响生产顺行，还会造成静电除尘器内部极板严 重变形，使安全阀灵敏度降低等危害。2转炉煤气干法除尘工艺2.1干法除尘工艺流程转炉煤气（14001600C ）经烟罩收集后进入气化冷却烟道，在到 达蒸发冷却器之前通过热交换将高温煤气热量回收，使转炉煤气温度 降低至8001000C范围，然后进入蒸发冷却器进行煤气的二次降温 和粗除尘。经过蒸发冷却器冷却后的煤气温度降低至210230C, 再进入到静电除尘器中进行煤气精除尘。经过静电除尘器净化的煤气 由轴流风机加压后，合格煤气经煤气冷却器降温至70C后，进入转 炉煤气柜回收。转炉煤气干法除尘工艺流程图如图1所示。2.2转炉工艺参数 鞍钢炼
4、钢总厂180吨转炉工艺参数见表1。2.3转炉干法除尘烟气数据 鞍钢炼钢总厂180吨转炉烟气数据表见表2。3.转炉干法除尘静电除尘器卸爆原因分析 3.1静电除尘器卸爆原理转炉不连续吹炼的特性导致冶炼过程中产生的CO和少部分02易同 时进入静电除尘系统，当两种气体混合且体积分数同时达到026%、 eco9%，在遇到火花或明火时，就会产生化学反应而形成燃爆。另外 烟气中若存在H2，且H2体积分数达到OH23%、eO22%时，遇到火花 也会产生燃爆2。静电除尘器进出口各安装有4个卸爆阀，卸爆阀 设定起跳压力为5000Pa。烟气在静电除尘器内发生燃爆后，除尘器 内压力瞬间增大超过卸爆阀起跳设定值时，卸爆
5、阀弹起释放燃爆产生 的压力以降低内部燃爆对设备产生的危害3。3.2静电除尘器卸爆原因鞍钢180吨转炉干法除尘投入使用以来，在静电除尘器运行初期， 由于经验不足，以及工艺控制未实现标准化，静电除尘器卸爆主要发 生在吹炼初期，时间段在开始吹炼的68秒至90秒之间，称为“初期 卸爆”，卸爆比例占50%；其次由于各种原因导致转炉吹炼中断后， 再次吹炼时发生卸爆，生产初期二次下氧枪吹炼造成的卸爆比例达到 46.1%，称为“二次下枪卸爆”。其它原因的卸爆包括废钢、物料潮 湿引起的卸爆，加料过早造成的粉尘卸爆，比例占3.9%。生产稳定 以后静电除尘器卸爆的主要原因是“二次下枪卸爆”，占卸爆原因的 89.1%
6、。3.2.1“初期卸爆”原因 冶炼“初期卸爆”主要发生在开始吹炼的68秒至90秒之间。当冶 炼开始时，铁水中的硅、锰元素首先与氧发生氧化反应，硅、锰元素 氧化期结束后，熔池温度达到1450C左右，此时转炉熔池内开始发 生脱碳反应，这时转炉烟气中的CO含量会逐渐增加。而转炉开始吹 炼时采用2400027000Nm3/h供氧流量，即采用“软吹”制度，软吹 时氧流对熔池的冲击力减小，冲击深度变浅，反射流股的数量增多， 冲击面积加大，加强了对熔池液面的搅动，脱碳速度降低，容易引起 喷溅4。因此操会逐步提高吹氧流量，这样会增加熔池碳氧反应速 度，进一步提高烟气中 CO 含量；由于软吹时氧气压力低，氧气利
7、用 率低，烟气中富裕的02含量较高，当烟气中02和C0体积分数同时 达到eo26%、eco9%就会造成静电除尘器卸爆。因此如何控制前期 喷溅和如何控制熔池脱碳反应速度使C0的生成速度逐渐提升并错开 02 含量的高点，成为炼钢工艺人员研究的重点。3.2.2“二次下枪卸爆”原因 “二次下枪”指转炉在吹炼中断后重新降氧枪进行吹炼的操作。“二次下枪”分吹炼前期和中后期，前期“二次下枪”主要原因包括 废钢结构不好，轻薄料比较多，以及留渣量大、加料过早，都会造成 吹炼前期打火困难。吹炼中后期“二次下枪”的设备原因：包括轴流 风机轴后温度高、输灰链故障、氧枪水套氮封封不住火等。工艺原因 主要包括：铁水硅数高
8、，渣量大，过程渣不易控制，进行双渣操作； 以及终点控制拉高碳造成二次补吹。吹炼过程异常抬枪时，氧气不能立刻关闭，待氧枪抬至关氧点后自 动关闭氧气，因此大量氧气未参与反应而被风机抽入烟道。“二次下 枪”吹炼时氧气在开氧点自动打开，此时部分未参与反应的氧气也进 入烟道内，氧枪到达吹炼枪位时，熔池内温度较高，碳氧反应非常剧 烈，产生大量C0，当高浓度的CO和烟道内富裕的02被风机抽入静 电除尘器时，发生卸爆。4炼钢工艺控制与改进 通过以上分析，控制静电除尘器卸爆的基本方法就是通过工艺调整 合理控制转炉熔池碳氧反应速度，避免到达静电除尘器的烟气中co 和O2体积含量同时满足O26%、CO9%的卸爆条件
9、。4.1工艺参数跟踪 为了及时、准确的查找静电除尘器卸爆产生的原因，掌握除尘系统 正常运行时主要参数的运行情况，将干法除尘设备的相关工艺参数和 转炉冶炼的相关工艺参数进行实时跟踪并绘制成可视化的曲线非常 有必要，如图2。通过实时曲线的查询，能够将风机转数、蒸发冷却 器喷水量、炉口微压差、烟气量、蒸发冷却器出口压力、蒸发冷却器 入口温度、蒸发冷却器出口温度、煤气分析仪CO含量、煤气分析仪 CO2含量、煤气分析仪02含量、供氧流量、氧枪高度、冶炼过程加 料量及种类等信息实时对应，从而大大提高了分析和解决问题的效率4.2原料条件对于采用干法除尘的转炉，废钢结构的配置非常重要。废钢中轻薄 废钢比例大时
10、，转炉吹炼开始时经常出现打火不畅的现象，尤其是转 炉采用留渣操作时，加剧了开吹打火不畅的情况，造成大量02进入 烟道，当抬枪后再次下氧枪吹炼时极易造成静电除尘器卸爆。因此废 钢中轻薄废钢控制在30%以下，对于转炉开吹打火是非常有利的。铁水硅含量的控制对于干法除尘同样非常重要，当铁水中硅含量大 于0.6%，冶炼成品磷含量小于0.012%的钢种时，由于冶炼过程对脱 磷的要求，过程渣必须化透满足脱磷条件，这样含有较高Fe0的熔渣 极易大跑渣造成吹炼中断。再次下氧枪吹炼时为静电除尘卸爆埋下了 隐患。因此干法除尘转炉对铁水硅含量有一定的要求。对于不同硅含 量的铁水情况在转炉开始吹炼时，烟气中CO、O2、
11、CO2典型控制曲线 见图3。从上面的典型控制曲线可以看出：不同硅数的铁水在吹炼前期时， 烟气中的CO含量达到6%,此时烟气中O2含量都低于9%,避开了容 易造成静电除尘卸爆的条件。鞍钢1801转炉铁水条件见表3 （表中所列条件为平均值），其中铁 水硅含量小于0.6%的铁水比例达到93.9%。4.3供氧制度180吨转炉供氧制度采用5孔氧枪吹炼，氧枪喷孔夹角13.5，出口马赫数2.0,最大供氧流量44000Nm3/h,供氧强度3.76Nm3/1min。转炉前期供氧流量根据铁水硅数来确定。从实际生产情况看，铁水 硅数低时开吹采用较低流量，铁水硅数高时采用较高流量；虽然铁水 硅数较高时采用低流量打火对
12、于控制“前期卸爆”有利，但是低流量 供氧易造成吹炼34min时跑渣，经过不断摸索，最终确定依据铁水 硅数确定前期供氧流量的模式，并采用二级计算机控制，控制情况见 图4。总的吹氧流量变化采用梯度模式逐步提升，吹氧流量调整在二 级模块按照吹炼氧步进行设定。转炉前期氧枪枪位在二级计算机模块设定，枪位控制情况见图 5。 枪位控制原则是低硅铁水条件采用较低枪位，高硅铁水条件采用较高 枪位。典型的吹炼控制过程见图6。采用二级模式控制转炉吹炼后，不仅有效控制了静电除尘器“前期 卸爆”，而且稳定控制了前期熔渣状态，避免了跑渣情况的发生，过 程冶炼平稳。4.4留渣及加料模式为保证转炉合适的留渣量，根据上炉冶炼终
13、点温度和氧值进行倒渣 角度控制，倒渣结束后转炉摇至零位溅渣，溅渣采用氮气，流量采用 44000Nm3/h,溅渣枪位由高至低，从200cm逐渐降至50cm，溅渣时间 控制在24min,溅渣时菱镁石加入量控制在1.14.0kg/1。溅渣结 束前20s加入活性白灰和轻烧白云石各11进行稠渣。溅渣结束后转 炉摇至95对渣况进行确认。炉渣确认结束后先加废钢后兑铁水, 兑铁时小流慢兑，时间控制在46min。采用留渣操作后，偶尔也会 出现开始吹炼时打火不畅的现象。开始吹炼30s不着火时立即抬枪， 然后在烟道内造“氮幕”,即使用氧枪向烟道内吹扫氮气,时间控制 在34min，流量采用44000Nm3/h,轴流风
14、机采用自动模式控制，烟 道内吹扫氮气结束后，重新开始吹炼。转炉采用留渣操作后活性白灰 和轻烧白云石单耗比未留渣炉次降低了 11.1kg/1和8kg/1,留渣比 例达到了70%。除了开始吹炼前加入转炉内铺大面的熔剂外，其余熔剂按照二级计 算机模式加入，加料时间和加入数量的设定在二级模块进行，设定原 则是开始吹炼90s后开始加入第一批料，加料采用少量多批次加入， 加料结束时间设定在吹炼llmin前，加料批次按照铁水硅含量控制在 35批次。通过加料数量和批次的不断优化，不仅能够满足转炉脱 磷的基本要求，能够稳定控制前期熔渣状态，而且避免了由于前期加 料过早造成的粉尘卸爆。4.5二次下氧枪卸爆控制转炉
15、在冶炼过程中由于轴流风机轴后温度高、输灰链故障等原因造 成吹炼中断后，再次下氧枪吹炼时转炉熔池内碳氧剧烈反应，烟气中 CO含量急速增加，极易发生卸爆。因此吹炼中断后要求转炉至少等 待3min，再次吹炼前先在烟道造“氮幕”，吹氮气34min，流量采 用44000Nm3/h,轴流风机采用自动模式控制。开始吹炼氧气流量采 用20000Nm3/h，并时刻关注烟气分析仪中02含量情况，当02含量 逐渐降低至9%以下时，氧流量采用阶梯模式逐步提升至正常吹氧流 量。目的是避免CO和02体积含量同时满足eO26%、eCO9%的卸爆 条件。5静电除尘器卸爆控制效果干法除尘在鞍钢1801转炉投入使用后，通过将炼钢
16、工艺和干法除 尘设备的关键参数进行跟踪，并有针对性的进行卸爆原因分析。细化 投入转炉的废钢和铁水条件，减少废钢中轻薄料的比例，控制铁水硅 数在0.6%以下；对吹炼前期的氧气流量和氧枪枪位进行优化；摸索 和固化了转炉留渣和加料方式，从而大大降低了转炉吹炼“前期卸爆” 比率。通过设备的完好率和工艺操作稳定性减少“二次下枪卸爆”比 率。干法除尘投入使用后卸爆次数及卸爆比例见图7。从图 7 可以看出，在转炉投入生产初期，由于设备原因、工艺操作 原因等造成干法除尘月最高卸爆次数达到16 次，月最高卸爆比例达 到 4.86%，经过设备完善和工艺优化后，月卸爆次数最低达到 0 次， 2021年1月至9月卸爆3次，按照生产炉数计算卸爆比例为0.19%。， 转炉干法除尘卸爆得到了有效控制，生产组织得以稳定顺行。
