基于干法除尘工艺的转炉氧枪吹炼控制方法

王礼平

摘 要：近年来随着钢铁企业的节能环保压力逐渐加大，干法除尘在转炉炼钢得到广泛应用。针对干法除尘中电除尘器对转炉烟气敏感易产生卸爆事故的问题，介绍一种基于干法除尘工艺的转炉氧枪吹炼控制方法，有效抑制和调控烟气中CO和O2含量，使其变化被限制在电除尘器安全运行的范围内。该方法投运后，取得了良好的效果。

关键词：干法除尘；泄爆；转炉吹炼；初次下枪；二次下枪

1 概述

国内外，用于转炉烟气净化回收的方法主要有两种：一种是以日本“OG”法为代表的“湿法除尘”，一种是以德国“LT”法为代表的“干法除尘”。湿法除尘存在的最大缺点是能耗高、耗水量大、污水处理复杂、运行成本高、易造成二次污染。而干法除尘方法最大的优点是能耗低、耗水量小、除尘效果好，但是该方法对转炉氧枪吹炼的自动化程度要求较高，尤其是在吹炼初期氧气流量控制不好，很容易发生电除尘泄爆，进而中断转炉生产。

2 电除尘器泄爆故障分析

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，电晕放电过程中会经常产生电弧火花。静电除尘器中的可燃性气体有CO和H2，当CO≥9%、O2≥6%，以及当H2≥3%、O2≥2%时，遇上电火花均会发生爆燃现象。一旦发生爆燃，除尘器内的烟气体积迅速膨胀，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。

转炉开始吹炼时碳氧反应十分剧烈，如开氧一瞬间氧流量过大，会导致烟气中O2成分迅速上升，而此时烟气中CO成分较高，极易达到泄爆点，从而使电除尘器产生泄爆，提枪导致转炉吹炼中断。

3 解决问题技术方案

CO在空气中的爆炸极限范围为：12.5%～74.2%，采用“初次下枪”、“二次下枪”、“点吹”三种吹炼模式优化吹氧流量，有效抑制和调控烟气中CO和O2含量，有效的避免除尘器泄爆。

3.1 “初次下枪”模式

转炉兑完铁水第一次吹炼时，系统自动设定为“初次下枪”模式，按图1所示吹氧曲线进行吹炼。

吹炼前60秒，氧流量设定为正常吹氧量的50%，为半氧过程；吹炼60～90秒，氧流量逐渐恢复为正常吹氧，为斜坡过程；吹炼90秒后，按正常吹氧量进行吹炼，为全氧过程。

在这种控制条件下，开吹时氧气初始流量低，O2与铁水反应不激烈，在吹炼过程中产生的CO在炉口基本能完全燃烧变为CO2，而CO2为非爆炸性气体，利用CO2气体形成活塞式烟气柱，推动烟气管道中残余的空气排出，随后产生的富含CO的转炉烟气利用非爆炸性的烟气CO2与空气中的O2隔离开来，将CO和O2的混合浓度控制在爆炸范围之外。

这种斜坡控制同样适合于转炉经过长时间停炉后的吹炼，转炉在经过长时间停炉后吹炼第一炉钢时，先用少量氧气吹炼一定时间后，提高蒸发冷却器入口温度后，從而进入正常的吹炼方式。烟道中的高温状态能促进汽化冷却烟道中CO与O2的反应速度，增加CO2的量，降低O2的浓度至安全范围，所以有效的避免了泄爆现象。

3.2 “二次下枪”模式

在转炉吹炼阶段，碳氧反应逐渐加剧，CO含量上升，如果在此期间由于设备及工艺事故的发生，氧枪被迫提枪，吹炼自动切换为“二次下枪”模式。氧枪提至等待位后立即下枪时，由于CO含量很高，再次吹氧时极易发生泄爆点的交叉，引发除尘器泄爆。为了避免泄爆事故的发生，氧枪提枪90秒后，除尘器内的CO含量经过回收和放散后，浓度较低时，才能进行二次下枪。二次下枪的吹氧曲线仍按图1所示，经过“半氧-斜坡-全氧”过程。

3.3 “点吹”模式

转炉生产通常在吹炼后期进行测温取样，经化验室数据分析，一倒碳高于所炼钢种碳含量，需再次降枪补吹2～5min，此时选择“点吹”模式。“点吹”模式下，铁水中碳含量已大为降低，发生泄爆的可能性很小，此时吹氧曲线与图1类似，区别在于半氧过程时间由60秒缩短为30秒。

以上三种吹炼模式都需要对起始流量进行控制，吹炼前8秒给调节阀一个固定开度，8秒后根据设定流量进行PID调节，吹炼结束后，调节阀回到固定开度值。固定开度并能根据总管压力在一定范围内进行适当调节，避免出现流量过大造成除尘泄爆及流量过小打不着火的问题，使开吹流量趋于设定流量的50%。

4 转炉与电除尘的配合

为了达到节能减排的效果，在电除尘系统中ID风机采用变频调速风机。根据转炉烟气不断变化的工况，在转炉的各个吹炼阶段，ID风机都需要有与之相配的控制模式。转炉各种吹炼阶段的信号通过以太网传送至电除尘系统。

吹炼阶段控制流程如图2所示。

5 结束语

通过分析总结电除尘系统发生泄爆的原因，针对转炉吹炼不同工艺阶段采取相应的吹炼方法，以及将转炉吹炼状态传送给电除尘，有效的避免电除尘器内部泄爆现象的发生，延长电除尘器设备的使用寿命，缩短转炉平均冶炼周期，从而达到促进产量提升、提高经济效益的目的。

参考文献

[1]张传禹，文保庄.LT法净化回收转炉烟气并与OG法相比较[J].通风除尘，1997（04）：14-17.

[2]赵明泉，赵鑫.预防转炉电除尘系统泄爆的有效措施[J].包钢科技，2010（02）：11-13.

[3]杨锋，韩继金.120t转炉氧枪过程控制[J].山东冶金，2003（S2）：139-142.

[4]陈炼.一种配有干法除尘工艺的转炉吹炼控制方法[A].中国计量协会冶金分会、《冶金自动化》杂志社.中国计量协会冶金分会2011年会论文集[C].中国计量协会冶金分会、《冶金自动化》杂志社，

2011：5.