重钢转炉干法除尘系统泄爆原因及措施分析
2013-06-18 15:01:26
重钢一炼钢厂三座210t顶底复吹转炉均采用干法（LT）除尘系统。2011年转炉冶炼周期开始实行38min。炼钢过程模式化后，当遇到废钢湿度较大、炉内打火不良、辅原料加料异常时，对除尘器泄爆的控制难度就会加大。因此对除尘泄爆原因作了系统分析，并采取措施加以控制。
1、静电除尘器泄爆分类
静电除尘器泄爆可归纳为燃烧性泄爆和非燃烧性泄爆。
1.1燃烧性泄爆
静电除尘器泄爆是因其内部可燃性气体爆燃，烟气体积迅速膨胀，导致压力超过泄爆阀设定值，泄爆阀打开发生泄爆。严重时可能会导致除尘器内设备损害，如阳极板、阴极线变形，绝缘瓷瓶损坏等。静电除尘器内可燃性气体分为CO和H2，泄爆临界点为（CO：9%，O2：6%）；（H2：3%；O2：2%）。静电除尘器采用高压负电使烟气中的烟尘粒子带电吸附来达到除尘的目的，其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。所以，如果烟气中的CO、H2与O2的浓度比达到了CO、H2燃烧的条件，就会发生爆燃现象，导致泄爆。
1.2非燃烧性泄爆
由于前端设备系统工况发生变化，导致静电除尘器内压力突然波动，当压力波动值大于泄爆阀设定的压力起跳值（5000Pa）时，即发生泄爆。此类泄爆并非由可燃性气体爆燃导致，因此称为非燃烧性泄爆。如炉池内反应剧烈发生大规模喷溅或者转炉烟气在进入静电除尘器前，需要经过蒸发冷却器（EC）对烟气进行冷却，此时如果EC喷枪内蒸汽压力、流量不稳定，就会导致静电除尘器内压力波动。
2、静电除尘器泄爆原因
2.1燃烧性泄爆原因
燃烧性泄爆是静电除尘器泄爆的主要原因，约占97%，且泄爆强度较大，对设备破坏性也大。其影响因素如下。
2.1.1辅原料因素
1）加入的废钢中通常含有轻质废钢，夹杂较多，由于漂浮在铁水液面上，导致点火困难。如果点火时间较长，会导致炉内氧气大量富集，着火后很快生成FeO；同时废钢中含有大量渣钢，也给炉内带入FeO。FeO会成为C-O反应的催化剂：FeO+C→Fe+CO↑，加快达到泄爆点（CO：9%、O2：6%）。FeO含量增加→反应速度加快→CO生成速度加快→静电除尘器泄爆。
2）因废钢、石灰石等潮湿而产生的水蒸气被吸入电除尘器，在电场内电离生成H2，导致H2含量超标发生泄爆。
2.1.2操作因素
1）开吹时打火困难，如铁水温度过低，炉内铁水面上渣子、废钢较多或者在第一批料刚加完时，事故提枪以后再次下枪时打火困难，使大量未反应的富余氧气溢流到转炉煤气中发生泄爆。
2）蒸发冷却器出口烟气温度较高（≥390℃）。高温导致氧枪提枪，提枪后再次下枪，烟气中O2成分迅速上升，而此时烟气中CO成分较高，极易达到爆炸极限，使电除尘器产生泄爆。
3）受铁水成分波动影响以及环保要求，采取双渣操作后再次下枪时泄爆。
2.1.3设备因素
1）设备管道以及泄爆阀本体密封性不好，导致冶炼过程中吸入空气，使烟气中O2超标达到极限时，发生泄爆。
2）静电除尘器内部设备异常，如阳极板、阴极线之间距离太小，当达到起弧条件时，则会产生电火花，导致除尘器内部气体燃烧，发生泄爆。
3）由于系统电气、机械设备原因导致事故提枪，再次下枪时，由于操作控制不好发生泄爆。
4）烟罩使用不好，漏水严重，大量水蒸气进入除尘器被电离产生H2，氢气燃烧时浓度比为H2：3%，O2：2%，极易发生泄爆。
2.2非燃烧性泄爆原因
2.2.1辅原料因素
1）废钢中的可燃物燃烧产生大量气体导致ESP内压力升高，泄爆阀打开。
2）造渣料和冷却剂在短时间大量倒入转炉中，造成烟气量在短时间迅速增大，引起煤气成分波动而达到泄爆条件。
3）因铁水成分波动大，自动模式下需人为干涉时，加料过于集中，大量辅原料覆盖于钢水表面抑制了碳氧反应，同时使熔池内压力增大，发生严重喷溅，电除尘器内瞬时压力过高，导致泄爆。
4）吹氧后期，在短时间内将冷却剂（尤其是矿石）大量倒入炉子中，烟气量迅速增加，引起煤气成分波动，发生泄爆。
2.2.2操作因素
1）采用留渣操作，使炉内剩钢、剩渣增加（含有大量FeO），开吹时C-O反应速度过快，ESP内煤气成分达到泄爆点。
2）溅渣时使用含碳溅渣料，加入后产生大量CO，进入ESP后内部压力过高，泄爆阀打开。
2.2.3设备因素
蒸发冷却器内喷淋系统压力或流量波动，使除尘器内压力达到泄爆阀初级起跳压力。
3、主要预防措施
3.1针对辅原料因素采取措施
1）严格控制废钢匹配。雨雪天气废钢潮湿时，要先将废钢加入炉内预热1-2min之后再兑铁，预热时炉口不得正对烟罩；烟罩漏水要及时处理。加完废钢后前后摇炉，装完铁水后再次摇炉，此时炉口也不得正对烟罩。
2）冶炼后期尽量少加冷却剂，不得不加入时每批加入量不得超过1t。
3）加强自动炼钢的试验摸索，对加料过程进行严密控制。特别是在加料时间以及加料量的控制上，避免集中加料。
3.2针对操作因素采取措施
1）下枪60s内打不着火，必须立即提枪，前后摇炉后并用氮气吹扫形成"氮幕"后再下枪点火。如果多次下枪仍然打不着火，可以考虑再倒入适当的铁水后再次下枪打火。针对打火难（及氧气流股与炉内铁水接触反应不良）问题，将吹氧前期氧气初始最大流量设定为小于等于15000Nm3/h，同时将氧气调节阀预制开度时间控制在25s以内，降低CO生成速度，从而避开（CO：9%，O2：6%）泄爆点。要求吹氧前期少加料或不加料。
2）尽量避免双渣操作，如遇到铁水硅高时，可减少铁水量、增加适量废钢；双渣操作提枪后，及时进行小幅度前后摇炉降温，然后尽量倒干净所有炉渣。再次下枪吹炼前进行氮气吹扫，采用"氮幕"法将炉内的空气全部置换为氮气之后再开氧吹炼。同时适当调整再次开吹枪位，避免大喷（枪位太高不利于打火，一般控制在1600-1700mm之间）。总之，要将煤气中的CO含量和O2含量控制在泄爆范围以下。
3）由于转炉烟气温度较高，常会出现EC出口温度高而报警，导致氧枪提枪。因此将静电除尘器出口温度控制在200℃左右，使蒸发冷却器喷水降温效果达到最佳。同时将蒸汽压力控制在0.8-1.2MPa之间。
4）尽量杜绝留渣操作。
3.3针对设备因素采取措施
加强系统的所有电气、机械设备点巡检，确保每次检修质量，保证系统设备的正常稳定运行。同时加强对管路及泄爆阀本身密封性检查，避免冶炼过程中吸入空气，导致氧气含量超标。定期确认阳极板与阴极线之间距离，检查振打效果，减少高压起弧时产生火花次数。利用定修时间对泄爆阀接近开关间距进行调整，保持在8-10mm之间。
通过多方面的优化，一炼钢厂对静电除尘器的泄爆控制取得了显著提高。
收稿时间：2013年6月
来源：重钢
