重鋼轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆原因及措施分析
2013-06-18 15:01:26
重鋼一煉鋼廠三座210t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐均采用干法（LT）除塵系統(tǒng)。2011年轉(zhuǎn)爐冶煉周期開始實行38min。煉鋼過程模式化后，當(dāng)遇到廢鋼濕度較大、爐內(nèi)打火不良、輔原料加料異常時，對除塵器泄爆的控制難度就會加大。因此對除塵泄爆原因作了系統(tǒng)分析，并采取措施加以控制。
1、靜電除塵器泄爆分類
靜電除塵器泄爆可歸納為燃燒性泄爆和非燃燒性泄爆。
1.1燃燒性泄爆
靜電除塵器泄爆是因其內(nèi)部可燃性氣體爆燃，煙氣體積迅速膨脹，導(dǎo)致壓力超過泄爆閥設(shè)定值，泄爆閥打開發(fā)生泄爆。嚴(yán)重時可能會導(dǎo)致除塵器內(nèi)設(shè)備損害，如陽極板、陰極線變形，絕緣瓷瓶損壞等。靜電除塵器內(nèi)可燃性氣體分為CO和H2，泄爆臨界點為（CO：9%，O2：6%）；（H2：3%；O2：2%）。靜電除塵器采用高壓負(fù)電使煙氣中的煙塵粒子帶電吸附來達(dá)到除塵的目的，其內(nèi)部是一個高壓電場，電暈放電產(chǎn)生火花的現(xiàn)象是不可避免的。所以，如果煙氣中的CO、H2與O2的濃度比達(dá)到了CO、H2燃燒的條件，就會發(fā)生爆燃現(xiàn)象，導(dǎo)致泄爆。
1.2非燃燒性泄爆
由于前端設(shè)備系統(tǒng)工況發(fā)生變化，導(dǎo)致靜電除塵器內(nèi)壓力突然波動，當(dāng)壓力波動值大于泄爆閥設(shè)定的壓力起跳值（5000Pa）時，即發(fā)生泄爆。此類泄爆并非由可燃性氣體爆燃導(dǎo)致，因此稱為非燃燒性泄爆。如爐池內(nèi)反應(yīng)劇烈發(fā)生大規(guī)模噴濺或者轉(zhuǎn)爐煙氣在進(jìn)入靜電除塵器前，需要經(jīng)過蒸發(fā)冷卻器（EC）對煙氣進(jìn)行冷卻，此時如果EC噴槍內(nèi)蒸汽壓力、流量不穩(wěn)定，就會導(dǎo)致靜電除塵器內(nèi)壓力波動。
2、靜電除塵器泄爆原因
2.1燃燒性泄爆原因
燃燒性泄爆是靜電除塵器泄爆的主要原因，約占97%，且泄爆強度較大，對設(shè)備破壞性也大。其影響因素如下。
2.1.1輔原料因素
1）加入的廢鋼中通常含有輕質(zhì)廢鋼，夾雜較多，由于漂浮在鐵水液面上，導(dǎo)致點火困難。如果點火時間較長，會導(dǎo)致爐內(nèi)氧氣大量富集，著火后很快生成FeO；同時廢鋼中含有大量渣鋼，也給爐內(nèi)帶入FeO。FeO會成為C-O反應(yīng)的催化劑：FeO+C→Fe+CO↑，加快達(dá)到泄爆點（CO：9%、O2：6%）。FeO含量增加→反應(yīng)速度加快→CO生成速度加快→靜電除塵器泄爆。
2）因廢鋼、石灰石等潮濕而產(chǎn)生的水蒸氣被吸入電除塵器，在電場內(nèi)電離生成H2，導(dǎo)致H2含量超標(biāo)發(fā)生泄爆。
2.1.2操作因素
1）開吹時打火困難，如鐵水溫度過低，爐內(nèi)鐵水面上渣子、廢鋼較多或者在第一批料剛加完時，事故提槍以后再次下槍時打火困難，使大量未反應(yīng)的富余氧氣溢流到轉(zhuǎn)爐煤氣中發(fā)生泄爆。
2）蒸發(fā)冷卻器出口煙氣溫度較高（≥390℃）。高溫導(dǎo)致氧槍提槍，提槍后再次下槍，煙氣中O2成分迅速上升，而此時煙氣中CO成分較高，極易達(dá)到爆炸極限，使電除塵器產(chǎn)生泄爆。
3）受鐵水成分波動影響以及環(huán)保要求，采取雙渣操作后再次下槍時泄爆。
2.1.3設(shè)備因素
1）設(shè)備管道以及泄爆閥本體密封性不好，導(dǎo)致冶煉過程中吸入空氣，使煙氣中O2超標(biāo)達(dá)到極限時，發(fā)生泄爆。
2）靜電除塵器內(nèi)部設(shè)備異常，如陽極板、陰極線之間距離太小，當(dāng)達(dá)到起弧條件時，則會產(chǎn)生電火花，導(dǎo)致除塵器內(nèi)部氣體燃燒，發(fā)生泄爆。
3）由于系統(tǒng)電氣、機械設(shè)備原因?qū)е率鹿侍針�，再次下槍時，由于操作控制不好發(fā)生泄爆。
4）煙罩使用不好，漏水嚴(yán)重，大量水蒸氣進(jìn)入除塵器被電離產(chǎn)生H2，氫氣燃燒時濃度比為H2：3%，O2：2%，極易發(fā)生泄爆。
2.2非燃燒性泄爆原因
2.2.1輔原料因素
1）廢鋼中的可燃物燃燒產(chǎn)生大量氣體導(dǎo)致ESP內(nèi)壓力升高，泄爆閥打開。
2）造渣料和冷卻劑在短時間大量倒入轉(zhuǎn)爐中，造成煙氣量在短時間迅速增大，引起煤氣成分波動而達(dá)到泄爆條件。
3）因鐵水成分波動大，自動模式下需人為干涉時，加料過于集中，大量輔原料覆蓋于鋼水表面抑制了碳氧反應(yīng)，同時使熔池內(nèi)壓力增大，發(fā)生嚴(yán)重噴濺，電除塵器內(nèi)瞬時壓力過高，導(dǎo)致泄爆。
4）吹氧后期，在短時間內(nèi)將冷卻劑（尤其是礦石）大量倒入爐子中，煙氣量迅速增加，引起煤氣成分波動，發(fā)生泄爆。
2.2.2操作因素
1）采用留渣操作，使?fàn)t內(nèi)剩鋼、剩渣增加（含有大量FeO），開吹時C-O反應(yīng)速度過快，ESP內(nèi)煤氣成分達(dá)到泄爆點。
2）濺渣時使用含碳濺渣料，加入后產(chǎn)生大量CO，進(jìn)入ESP后內(nèi)部壓力過高，泄爆閥打開。
2.2.3設(shè)備因素
蒸發(fā)冷卻器內(nèi)噴淋系統(tǒng)壓力或流量波動，使除塵器內(nèi)壓力達(dá)到泄爆閥初級起跳壓力。
3、主要預(yù)防措施
3.1針對輔原料因素采取措施
1）嚴(yán)格控制廢鋼匹配。雨雪天氣廢鋼潮濕時，要先將廢鋼加入爐內(nèi)預(yù)熱1-2min之后再兌鐵，預(yù)熱時爐口不得正對煙罩；煙罩漏水要及時處理。加完廢鋼后前后搖爐，裝完鐵水后再次搖爐，此時爐口也不得正對煙罩。
2）冶煉后期盡量少加冷卻劑，不得不加入時每批加入量不得超過1t。
3）加強自動煉鋼的試驗摸索，對加料過程進(jìn)行嚴(yán)密控制。特別是在加料時間以及加料量的控制上，避免集中加料。
3.2針對操作因素采取措施
1）下槍60s內(nèi)打不著火，必須立即提槍，前后搖爐后并用氮氣吹掃形成"氮幕"后再下槍點火。如果多次下槍仍然打不著火，可以考慮再倒入適當(dāng)?shù)蔫F水后再次下槍打火。針對打火難（及氧氣流股與爐內(nèi)鐵水接觸反應(yīng)不良）問題，將吹氧前期氧氣初始最大流量設(shè)定為小于等于15000Nm3/h，同時將氧氣調(diào)節(jié)閥預(yù)制開度時間控制在25s以內(nèi)，降低CO生成速度，從而避開（CO：9%，O2：6%）泄爆點。要求吹氧前期少加料或不加料。
2）盡量避免雙渣操作，如遇到鐵水硅高時，可減少鐵水量、增加適量廢鋼；雙渣操作提槍后，及時進(jìn)行小幅度前后搖爐降溫，然后盡量倒干凈所有爐渣。再次下槍吹煉前進(jìn)行氮氣吹掃，采用"氮幕"法將爐內(nèi)的空氣全部置換為氮氣之后再開氧吹煉。同時適當(dāng)調(diào)整再次開吹槍位，避免大噴（槍位太高不利于打火，一般控制在1600-1700mm之間）。總之，要將煤氣中的CO含量和O2含量控制在泄爆范圍以下。
3）由于轉(zhuǎn)爐煙氣溫度較高，常會出現(xiàn)EC出口溫度高而報警，導(dǎo)致氧槍提槍。因此將靜電除塵器出口溫度控制在200℃左右，使蒸發(fā)冷卻器噴水降溫效果達(dá)到最佳。同時將蒸汽壓力控制在0.8-1.2MPa之間。
4）盡量杜絕留渣操作。
3.3針對設(shè)備因素采取措施
加強系統(tǒng)的所有電氣、機械設(shè)備點巡檢，確保每次檢修質(zhì)量，保證系統(tǒng)設(shè)備的正常穩(wěn)定運行。同時加強對管路及泄爆閥本身密封性檢查，避免冶煉過程中吸入空氣，導(dǎo)致氧氣含量超標(biāo)。定期確認(rèn)陽極板與陰極線之間距離，檢查振打效果，減少高壓起弧時產(chǎn)生火花次數(shù)。利用定修時間對泄爆閥接近開關(guān)間距進(jìn)行調(diào)整，保持在8-10mm之間。
通過多方面的優(yōu)化，一煉鋼廠對靜電除塵器的泄爆控制取得了顯著提高。
收稿時間：2013年6月
來源：重鋼
