摘 要：鞍鋼180噸轉(zhuǎn)爐在干法除塵投入使用初期卸爆爐次較多，對轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)干擾較大，同時影響靜電除塵器的穩(wěn)定運行。通過對靜電除塵器卸爆產(chǎn)生的原因進行詳細(xì)分析，不斷優(yōu)化轉(zhuǎn)爐供氧制度、氧槍槍位控制、物料加入優(yōu)化等，并采用轉(zhuǎn)爐自動化煉鋼，減少人為干預(yù)，穩(wěn)定過程和終點控制，提高冶煉終點的碳溫命中率和一拉率，從而大大降低了轉(zhuǎn)爐干法除塵的卸爆率。卸爆次數(shù)從開工初期的月16次，卸爆比例4.86%，降低到了目前0.19‰。為進一步降低熔劑單耗，轉(zhuǎn)爐采用留渣操作，留渣比例達(dá)到70%，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐干法除塵在留渣條件下的穩(wěn)定運行。

1前言

鞍鋼煉鋼總廠5#線2×180噸轉(zhuǎn)爐采用干法除塵（LT），與傳統(tǒng)的濕法除塵（OG）相比，具有除塵效率高、能源消耗和運行費用低、使用壽命長、維護維修少的優(yōu)點。特別是在降低新水消耗、能源消耗方面具有明顯優(yōu)勢，可將轉(zhuǎn)爐煤氣含塵量降到15mg/m3以下，大幅降低粉塵排放。

2015年1月轉(zhuǎn)爐干法除塵投入使用初期，由于干法除塵系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)等設(shè)備都處于磨合期，轉(zhuǎn)爐工藝操作尚未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化操作，加上外界鐵水條件變化造成轉(zhuǎn)爐吹煉時靜電除塵器時有發(fā)生卸爆事故。卸爆事故主要發(fā)生以下兩種情況：第一種情況是在開始吹煉時的68秒～90秒時間段內(nèi)，第二種情況是由于轉(zhuǎn)爐設(shè)備等原因造成吹煉中斷后再次下氧槍吹煉時，嚴(yán)重情況會造成冶煉爐次發(fā)生2～3次卸爆。靜電除塵器卸爆不僅影響生產(chǎn)順行，還會造成靜電除塵器內(nèi)部極板嚴(yán)重變形，使安全閥靈敏度降低等危害。

2轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵工藝

2.1干法除塵工藝流程

轉(zhuǎn)爐煤氣（1400～1600℃）經(jīng)煙罩收集后進入氣化冷卻煙道，在到達(dá)蒸發(fā)冷卻器之前通過熱交換將高溫煤氣熱量回收，使轉(zhuǎn)爐煤氣溫度降低至800～1000℃范圍，然后進入蒸發(fā)冷卻器進行煤氣的二次降溫和粗除塵。經(jīng)過蒸發(fā)冷卻器冷卻后的煤氣溫度降低至210～230℃，再進入到靜電除塵器中進行煤氣精除塵。經(jīng)過靜電除塵器凈化的煤氣由軸流風(fēng)機加壓后，合格煤氣經(jīng)煤氣冷卻器降溫至70℃后，進入轉(zhuǎn)爐煤氣柜回收。轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵工藝流程圖如圖1所示。

2.2轉(zhuǎn)爐工藝參數(shù)

鞍鋼煉鋼總廠180噸轉(zhuǎn)爐工藝參數(shù)見表1。

2.3轉(zhuǎn)爐干法除塵煙氣數(shù)據(jù)

鞍鋼煉鋼總廠180噸轉(zhuǎn)爐煙氣數(shù)據(jù)表見表2。

3.轉(zhuǎn)爐干法除塵靜電除塵器卸爆原因分析

3.1靜電除塵器卸爆原理

轉(zhuǎn)爐不連續(xù)吹煉的特性導(dǎo)致冶煉過程中產(chǎn)生的CO和少部分O2易同時進入靜電除塵系統(tǒng)，當(dāng)兩種氣體混合且體積分?jǐn)?shù)同時達(dá)到φO2>6%、φCO>9%，在遇到火花或明火時，就會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而形成燃爆。另外煙氣中若存在H2，且H2體積分?jǐn)?shù)達(dá)到φH2>3%、φO2>2%時，遇到火花也會產(chǎn)生燃爆[2]。靜電除塵器進出口各安裝有4個卸爆閥，卸爆閥設(shè)定起跳壓力為5000Pa。煙氣在靜電除塵器內(nèi)發(fā)生燃爆后，除塵器內(nèi)壓力瞬間增大超過卸爆閥起跳設(shè)定值時，卸爆閥彈起釋放燃爆產(chǎn)生的壓力以降低內(nèi)部燃爆對設(shè)備產(chǎn)生的危害[3]。

3.2靜電除塵器卸爆原因

鞍鋼180噸轉(zhuǎn)爐干法除塵投入使用以來，在靜電除塵器運行初期，由于經(jīng)驗不足，以及工藝控制未實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，靜電除塵器卸爆主要發(fā)生在吹煉初期，時間段在開始吹煉的68秒至90秒之間，稱為“初期卸爆”，卸爆比例占50%；其次由于各種原因?qū)е罗D(zhuǎn)爐吹煉中斷后，再次吹煉時發(fā)生卸爆，生產(chǎn)初期二次下氧槍吹煉造成的卸爆比例達(dá)到46.1%，稱為“二次下槍卸爆”。其它原因的卸爆包括廢鋼、物料潮濕引起的卸爆，加料過早造成的粉塵卸爆，比例占3.9%。生產(chǎn)穩(wěn)定以后靜電除塵器卸爆的主要原因是“二次下槍卸爆”，占卸爆原因的89.1%。

3.2.1“初期卸爆”原因

冶煉“初期卸爆”主要發(fā)生在開始吹煉的68秒至90秒之間。當(dāng)冶煉開始時，鐵水中的硅、錳元素首先與氧發(fā)生氧化反應(yīng)，硅、錳元素氧化期結(jié)束后，熔池溫度達(dá)到1450℃左右，此時轉(zhuǎn)爐熔池內(nèi)開始發(fā)生脫碳反應(yīng)，這時轉(zhuǎn)爐煙氣中的CO含量會逐漸增加。而轉(zhuǎn)爐開始吹煉時采用24000～27000Nm3/h供氧流量，即采用“軟吹”制度，軟吹時氧流對熔池的沖擊力減小，沖擊深度變淺，反射流股的數(shù)量增多，沖擊面積加大，加強了對熔池液面的攪動，脫碳速度降低，容易引起噴濺[4]。因此操作者會逐步提高吹氧流量，這樣會增加熔池碳氧反應(yīng)速度，進一步提高煙氣中CO含量；由于軟吹時氧氣壓力低，氧氣利用率低，煙氣中富裕的O2含量較高，當(dāng)煙氣中O2和CO體積分?jǐn)?shù)同時達(dá)到φO2>6%、φCO>9%就會造成靜電除塵器卸爆。因此如何控制前期噴濺和如何控制熔池脫碳反應(yīng)速度使CO的生成速度逐漸提升并錯開O2含量的高點，成為煉鋼工藝人員研究的重點。

3.2.2“二次下槍卸爆”原因

“二次下槍”指轉(zhuǎn)爐在吹煉中斷后重新降氧槍進行吹煉的操作?！岸蜗聵尅狈执禑捛捌诤椭泻笃?，前期“二次下槍”主要原因包括：廢鋼結(jié)構(gòu)不好，輕薄料比較多，以及留渣量大、加料過早，都會造成吹煉前期打火困難。吹煉中后期“二次下槍”的設(shè)備原因：包括軸流風(fēng)機軸后溫度高、輸灰鏈故障、氧槍水套氮封封不住火等。工藝原因主要包括：鐵水硅數(shù)高，渣量大，過程渣不易控制，進行雙渣操作；以及終點控制拉高碳造成二次補吹。

吹煉過程異常抬槍時，氧氣不能立刻關(guān)閉，待氧槍抬至關(guān)氧點后自動關(guān)閉氧氣，因此大量氧氣未參與反應(yīng)而被風(fēng)機抽入煙道?！岸蜗聵尅贝禑挄r氧氣在開氧點自動打開，此時部分未參與反應(yīng)的氧氣也進入煙道內(nèi)，氧槍到達(dá)吹煉槍位時，熔池內(nèi)溫度較高，碳氧反應(yīng)非常劇烈，產(chǎn)生大量CO，當(dāng)高濃度的CO和煙道內(nèi)富裕的O2被風(fēng)機抽入靜電除塵器時，發(fā)生卸爆。

4煉鋼工藝控制與改進

通過以上分析，控制靜電除塵器卸爆的基本方法就是通過工藝調(diào)整合理控制轉(zhuǎn)爐熔池碳氧反應(yīng)速度，避免到達(dá)靜電除塵器的煙氣中CO和O2體積含量同時滿足φO2>6%、φCO>9%的卸爆條件。

4.1工藝參數(shù)跟蹤

為了及時、準(zhǔn)確的查找靜電除塵器卸爆產(chǎn)生的原因，掌握除塵系統(tǒng)正常運行時主要參數(shù)的運行情況，將干法除塵設(shè)備的相關(guān)工藝參數(shù)和轉(zhuǎn)爐冶煉的相關(guān)工藝參數(shù)進行實時跟蹤并繪制成可視化的曲線非常有必要，如圖2。通過實時曲線的查詢，能夠?qū)L(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)、蒸發(fā)冷卻器噴水量、爐口微壓差、煙氣量、蒸發(fā)冷卻器出口壓力、蒸發(fā)冷卻器入口溫度、蒸發(fā)冷卻器出口溫度、煤氣分析儀CO含量、煤氣分析儀CO2含量、煤氣分析儀O2含量、供氧流量、氧槍高度、冶煉過程加料量及種類等信息實時對應(yīng)，從而大大提高了分析和解決問題的效率。

4.2原料條件

對于采用干法除塵的轉(zhuǎn)爐，廢鋼結(jié)構(gòu)的配置非常重要。廢鋼中輕薄廢鋼比例大時，轉(zhuǎn)爐吹煉開始時經(jīng)常出現(xiàn)打火不暢的現(xiàn)象，尤其是轉(zhuǎn)爐采用留渣操作時，加劇了開吹打火不暢的情況，造成大量O2進入煙道，當(dāng)抬槍后再次下氧槍吹煉時極易造成靜電除塵器卸爆。因此廢鋼中輕薄廢鋼控制在30%以下，對于轉(zhuǎn)爐開吹打火是非常有利的。

鐵水硅含量的控制對于干法除塵同樣非常重要，當(dāng)鐵水中硅含量大于0.6%，冶煉成品磷含量小于0.012%的鋼種時，由于冶煉過程對脫磷的要求，過程渣必須化透滿足脫磷條件，這樣含有較高FeO的熔渣極易大跑渣造成吹煉中斷。再次下氧槍吹煉時為靜電除塵卸爆埋下了隱患。因此干法除塵轉(zhuǎn)爐對鐵水硅含量有一定的要求。對于不同硅含量的鐵水情況在轉(zhuǎn)爐開始吹煉時，煙氣中CO、O2、CO2典型控制曲線見圖3。

從上面的典型控制曲線可以看出：不同硅數(shù)的鐵水在吹煉前期時，煙氣中的CO含量達(dá)到6%，此時煙氣中O2含量都低于9%，避開了容易造成靜電除塵卸爆的條件。

鞍鋼180t轉(zhuǎn)爐鐵水條件見表3（表中所列條件為平均值），其中鐵水硅含量小于0.6%的鐵水比例達(dá)到93.9%。

4.3供氧制度

180噸轉(zhuǎn)爐供氧制度采用5孔氧槍吹煉，氧槍噴孔夾角13.5°，出口馬赫數(shù)2.0，最大供氧流量44000Nm3/h，供氧強度3.76Nm3/t·min。

轉(zhuǎn)爐前期供氧流量根據(jù)鐵水硅數(shù)來確定。從實際生產(chǎn)情況看，鐵水硅數(shù)低時開吹采用較低流量，鐵水硅數(shù)高時采用較高流量；雖然鐵水硅數(shù)較高時采用低流量打火對于控制“前期卸爆”有利，但是低流量供氧易造成吹煉3～4min時跑渣，經(jīng)過不斷摸索，最終確定依據(jù)鐵水硅數(shù)確定前期供氧流量的模式，并采用二級計算機控制，控制情況見圖4?？偟拇笛趿髁孔兓捎锰荻饶Ｊ街鸩教嵘笛趿髁空{(diào)整在二級模塊按照吹煉氧步進行設(shè)定。

轉(zhuǎn)爐前期氧槍槍位在二級計算機模塊設(shè)定，槍位控制情況見圖5。槍位控制原則是低硅鐵水條件采用較低槍位，高硅鐵水條件采用較高槍位。典型的吹煉控制過程見圖6。

采用二級模式控制轉(zhuǎn)爐吹煉后，不僅有效控制了靜電除塵器“前期卸爆”，而且穩(wěn)定控制了前期熔渣狀態(tài)，避免了跑渣情況的發(fā)生，過程冶煉平穩(wěn)。

4.4留渣及加料模式

為保證轉(zhuǎn)爐合適的留渣量，根據(jù)上爐冶煉終點溫度和氧值進行倒渣角度控制，倒渣結(jié)束后轉(zhuǎn)爐搖至零位濺渣，濺渣采用氮氣，流量采用44000Nm3/h,濺渣槍位由高至低，從200cm逐漸降至50cm，濺渣時間控制在2～4min，濺渣時菱鎂石加入量控制在1.1～4.0kg/t。濺渣結(jié)束前20s加入活性白灰和輕燒白云石各1t進行稠渣。濺渣結(jié)束后轉(zhuǎn)爐搖至95°對渣況進行確認(rèn)。爐渣確認(rèn)結(jié)束后先加廢鋼后兌鐵水，兌鐵時小流慢兌，時間控制在4～6min。采用留渣操作后，偶爾也會出現(xiàn)開始吹煉時打火不暢的現(xiàn)象。開始吹煉30s不著火時立即抬槍，然后在煙道內(nèi)造“氮幕”，即使用氧槍向煙道內(nèi)吹掃氮氣，時間控制在3～4min,流量采用44000Nm3/h，軸流風(fēng)機采用自動模式控制，煙道內(nèi)吹掃氮氣結(jié)束后，重新開始吹煉。轉(zhuǎn)爐采用留渣操作后活性白灰和輕燒白云石單耗比未留渣爐次降低了11.1kg/t和8kg/t，留渣比例達(dá)到了70%。

除了開始吹煉前加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋪大面的熔劑外，其余熔劑按照二級計算機模式加入，加料時間和加入數(shù)量的設(shè)定在二級模塊進行，設(shè)定原則是開始吹煉90s后開始加入第一批料，加料采用少量多批次加入，加料結(jié)束時間設(shè)定在吹煉11min前，加料批次按照鐵水硅含量控制在3～5批次。通過加料數(shù)量和批次的不斷優(yōu)化，不僅能夠滿足轉(zhuǎn)爐脫磷的基本要求，能夠穩(wěn)定控制前期熔渣狀態(tài)，而且避免了由于前期加料過早造成的粉塵卸爆。

4.5二次下氧槍卸爆控制

轉(zhuǎn)爐在冶煉過程中由于軸流風(fēng)機軸后溫度高、輸灰鏈故障等原因造成吹煉中斷后，再次下氧槍吹煉時轉(zhuǎn)爐熔池內(nèi)碳氧劇烈反應(yīng)，煙氣中CO含量急速增加，極易發(fā)生卸爆。因此吹煉中斷后要求轉(zhuǎn)爐至少等待3min，再次吹煉前先在煙道造“氮幕”，吹氮氣3～4min，流量采用44000Nm3/h，軸流風(fēng)機采用自動模式控制。開始吹煉氧氣流量采用20000Nm3/h，并時刻關(guān)注煙氣分析儀中O2含量情況，當(dāng)O2含量逐漸降低至9%以下時，氧流量采用階梯模式逐步提升至正常吹氧流量。目的是避免CO和O2體積含量同時滿足φO2>6%、φCO>9%的卸爆條件。

5靜電除塵器卸爆控制效果

干法除塵在鞍鋼180t轉(zhuǎn)爐投入使用后，通過將煉鋼工藝和干法除塵設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)進行跟蹤，并有針對性的進行卸爆原因分析。細(xì)化投入轉(zhuǎn)爐的廢鋼和鐵水條件，減少廢鋼中輕薄料的比例，控制鐵水硅數(shù)在0.6%以下；對吹煉前期的氧氣流量和氧槍槍位進行優(yōu)化；摸索和固化了轉(zhuǎn)爐留渣和加料方式，從而大大降低了轉(zhuǎn)爐吹煉“前期卸爆”比率。通過設(shè)備的完好率和工藝操作穩(wěn)定性減少“二次下槍卸爆”比率。干法除塵投入使用后卸爆次數(shù)及卸爆比例見圖7。

從圖7可以看出，在轉(zhuǎn)爐投入生產(chǎn)初期，由于設(shè)備原因、工藝操作原因等造成干法除塵月最高卸爆次數(shù)達(dá)到16次，月最高卸爆比例達(dá)到4.86%，經(jīng)過設(shè)備完善和工藝優(yōu)化后，月卸爆次數(shù)最低達(dá)到0次，2016年1月至9月卸爆3次，按照生產(chǎn)爐數(shù)計算卸爆比例為0.19‰，轉(zhuǎn)爐干法除塵卸爆得到了有效控制，生產(chǎn)組織得以穩(wěn)定順行。