转炉电除尘器泄爆原因分析_李贵顺.pdf

Total No 280December 2022冶金设备METALLURGICAL EQUIPMENT总第 280 期2022 年 12 月第 6 期转炉电除尘器泄爆原因分析李贵顺王小平范志成(安阳钢铁股份有限公司河南安阳 455000)摘要针对安钢 100t 转炉干法除尘电除尘器泄爆几率较高的状况，在分析转炉煤气干法除尘系统电除尘器泄爆机理的基础上，通过对转炉炼钢干法除尘系统的主要工艺描述，结合系统泄爆的特性，从泄爆发生的成因分析，介绍了泄爆的危害，通过采取优化冶炼工艺、风机转速、采用物理稀释、设备连锁等工艺措施，电除尘器泄爆率由 1%降低到 0 1%以下，并总结出预防和防止泄爆发生的措施。强调转炉干法除尘系统运行的安全性、稳定性、可靠性，对于转炉煤气回收、节约能源和保护环境等方面具有重要意义。关键词转炉炼钢静电除尘泄爆中图法分类号TF341 1文献标识码ADoi:10.3969/j.issn.1001 1269.2022.06.003Reasons Analysis on Explosion Venting ofConverter Electrostatic PrecipitatorLi GuishunWang XiaopingFan Zhicheng(Anyang Iron and Steel Co，Ltd，Anyang 455000)ABSTRACTAiming at the high probability of explosion venting of the dry dust removal electrostaticprecipitator of Anyang Iron and Steels 100t converter，based on analysis of the explosion venting mechanism of theelectrostatic precipitator of the converter gas dry dust removal system，the study introduced the hazards of explosionventing from the analysis of the cause of explosion venting by the main process description combined with thecharacteristics of the explosion venting system and adopting process measures such as optimizing the smeltingprocess，fan speed，physical dilution，and equipment interlocking By the electrostatic precipitator vented leadingto the explosion rate reduced from 1%to below 0 1%，the measures to prevent and prevent explosion venting weresummarized Emphasizes the safety，stability and reliability of the converter dry dust removal system operation，which is of great significance to converter gas recovery，energy saving and environmental protectionKEYWORDSConverterSteelmakingElectrostatic precipitatorExplosion venting1前言安钢一炼轧厂现有 1 座 100t 转炉，一次除尘系统采用湿法除尘工艺，在节能降耗与排放方面难以满足要求，根据国家节能减排政策以及本企业的战略发展规划的需求，为实现节能降耗，淘汰、改进落后生产工艺及生产设备，应用先进的生产工艺、生产设备，进行技术升级更新，将其改造为干法除尘工艺，既能实现节能降耗的目标又能达到环保排放标准。安钢第一炼轧厂 100t 转炉一次除尘“湿改干”后，冶炼中高碳钢时泄爆次数频率较高，严重干扰了正常炼钢生产且产生安全隐患。经过系统研究电除尘器的泄爆机理和原因，制定措施，泄爆几率大幅度下降，提高了转炉电除尘系统的可靠41作者简介:李贵顺，男，1974 年生，本科，高级工程师，邮箱:410972369 qq com性和安全性，提高了转炉作业率。转炉煤气回收130m3/t 钢，100t 转炉实现负能炼钢。烟气含尘量降低到 10mg/Nm3以下，减少了能源的浪费和二氧化碳的排放量，具有重要意义。2工艺流程转炉一次干法除尘系统是对转炉烟气进行冷却及净化处理，并回收含有一氧化碳高热值的气体为主要目的工艺过程。转炉炼钢过程中产生的高温炉气首先由活动烟罩捕集，然后经过汽化冷却烟道，在回收热能的同时对烟气进行初次降温处理，汽化冷却烟道出口温度约为 800 11001。经过汽化冷却烟道降温的烟气，采用蒸发冷却的方式进行烟气的二次降温，同时对烟气进行粗除尘及调质等处理。经过冷却、粗除尘、调质后的烟气经荒煤气管道，进入静电除尘器进行精除尘，为满足电除尘器工作条件，静电除尘器入口温度控制在 150 180范围内2。精除尘后的烟气，经轴流风机送至切换站，实现煤气放散或回收的快速切换。为适应转炉烟气的变化，轴流风机采用变频调速，以达到迅速高效流量调节。在切换站前设有气体分析仪，可根据气体分析仪检测的一氧化碳浓度和氧气浓度来控制放散和回收杯阀的切换，当烟气中一氧化碳及氧气含量均达到回收条件时，合格煤气送入煤气柜;不合格的煤气或因故不能回收的合格煤气，则进入放散烟囱点火放散。无论回收或放散，烟气均需经过煤气冷却器净化处理，达到排放浓度10mg/Nm3的 环 保 要 求3。工 艺 流 程 如 图 1所示。图 1100 吨转炉干法除尘系统工艺流程3泄爆机理及安全风险31静电除尘器构造静电除尘器的功能是收集转炉烟气中的粉尘，内部设计有四个独立的电场。转炉煤气流经极板、极线之间形成的通道。阳极板和放电电极均安装有振打装置，用于清除阳极板、放电电极和气流分布板上收集的灰尘。卸灰装置为两套扇形刮刀，一套用于一、二电场，另一套用于三、四电场，每套均带有一套独立的驱动装置。除尘器场地安装固定式 CO 报警仪 2 套和声控报警装置，并将信号引入值班室;本区域设置安全围栏。静电除尘器是运用静电感应的原理，通过往阴极线上输入高压电，使阴、阳两相极板之间形成电场，在电流作用下，使烟尘污染物中带有正电荷、负电荷的粉尘颗粒被分别吸附到阴极板与阳极板上4，出入达到除尘效果。静电除尘器筒体按耐压 0.3MPa 设计。泄爆阀按三级泄爆设计，当静电除尘器内压力超过0.005MPa 时，泄爆阀将打开泄压。设备的技术参数见表 1。表 1技术参数参数数据数量1 套外壳直径9 米入口气体含尘浓度80 150g/Nm3电场数量4 个/套泄爆阀DN12006 个/套，高压电源4 个/套一电场三相，二、三、四电场单相供电极线间距400mm阳极板=2mm(ZT24 型板)1、2 电场00Cr123、4 电场碳钢阴极线第一二电场B8 线 00Cr12=6mm第三四电场B8 线碳钢=2mm刮灰系统一二电场和三四电场各设一套驱动装置刮灰轴承(上轴承)滑动轴承刮灰轴承(下轴承)剖分式轴承刮灰轴承润滑自润滑51李贵顺等:转炉电除尘器泄爆原因分析2022 年 12 月第 6 期32干法除尘泄爆机理干法除尘技术的缺点是静电除尘器内存在爆炸的风险，2017 年10 月安钢100 吨转炉湿法除尘改为干法除尘后，由于操作原因、供氧制度、风机转速、废钢结构、钢种结构等多种因素，尤其是冶炼中高碳钢种时，转炉泄爆几率高达到 1%，严重制约了转炉稳定生产。干法除尘泄爆机理:转炉炼钢是一个周期性的过程，电除尘器内部交替通过空气和转炉煤气，而在空气和煤气过渡阶段容易产生爆炸性气体，爆炸性气体经过静电除尘器火花放电区便会产生爆炸。转炉煤气主要可燃成分是 CO 和少量的H，通常转炉煤气爆炸极限有两个:C0%9%，02%6%;(H2%3%，02%4)，煤气组分达到其爆炸极限时，静电除尘器内煤气就可能发生爆炸5。当爆炸力超过泄爆阀的极限范围将对静电除尘器内部造成严重破坏。33干法除尘泄爆安全风险泄爆造成生产停顿和设备损坏，尤其对静电除尘器内部设备的损坏是致命的，以下是可能造成的后果:造成电除尘器内设备的断裂和脱落，比如阴极吊挂的变形，造成电场电压异常波动，影响除尘效果;导致阴阳极振打传动轴的变形，振打系统无法正常工作。造成振打锤的断裂脱落，无法击落铺集的烟尘。3 3 3 造成阳极框架变形、阴极线的松弛、断裂，造成极距的变化，影响除尘器的效果。4原因和影响因素41转炉炼钢工艺概况4 1 1转炉冶炼参数转炉冶炼参数见表 2。4 1 2湿式除尘炼钢工艺状况目前湿式除尘炼钢工艺状况:(1)原材料状况:废钢杂，铁水含渣量较大，转炉冶炼开吹时经常出现打不着火现象。易造成烟气中 O2浓度超标。(2)冶炼中高碳钢时，工艺是采用双渣法，和高拉碳补吹法。在点吹过程中，也经常出现打不着火现象。造成 CO 和浓度超标。(3)目前氧气调节阀灵敏度及稳定性波动较大，经常出现在设定值上下 2000m3/h 范围内的波动情况。针对打不着火现象，目前措施是:开吹增大氧气流量，一般开吹供氧量为 21000m3/h 23000m3/h;中高碳钢点吹时为了保碳脱磷，一般供氧强度偏低(最低为 11000m3/h)，会造成氧气在炉渣表面反应，易造成 CO 浓度和 O2浓度超标。表 2转炉冶炼参数序号技术数据名称单位参数1转炉公称容量t1002转炉型式顶底复吹3转炉座数座14铁水装入量:平均t/炉100最大t/炉1205转炉平均冶炼周期min/炉36其中:吹氧时间min/炉156最大供氧量Nm3/h250007最大脱碳速度%/min0.428燃烧系数0.089汽化冷却烟道烟气出口温度800 110010煤气柜最高压力Pa3000攻关组经过对产生泄爆炉次的原材料、供氧制度、风机转速、终点控制、渣料加入方式、烟罩控制、电除尘器运行状况等环节的系统分析，电除尘器泄爆原因主要有以下几方面:42原料因素转炉冶炼时，加入的渣钢较多，有大量的钢渣在铁水液面上，氧气爬坡流量小，导致点火困难，O2浓度升高，导致电除尘器泄爆。此项是造成电除尘器泄爆的主要原因之一。加入的废钢原料潮湿，导致产生的水蒸气进入静电除尘器，被高压电离生成 H2及 O2，导致电除尘器内 H2及 O2成分超过爆炸极限，从而使电除尘器泄爆。此项是造成电除尘器泄爆的原因之一。造渣料和冷却剂在短时间大量加入转炉中，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。43操作因素转炉开始吹炼时，氧枪迅速下枪并吹氧。供氧强度偏大使得烟气中未完全被铁水消耗的氧气逸到转炉煤气中，从而产生泄爆。此项是造成电除尘器泄爆的主要原因之一。转炉吹炼中事故提枪后再进行吹炼，二次下612022 年 12 月第 6 期总第 280 期冶金设备枪氧气流量大，碳氧未完全反应，导致游离态氧气进入电除尘器从而产生泄爆。冶炼中高碳钢终点碳高点吹，转炉提枪后二次下枪时，炉内碳氧反应比前期较快，CO 迅速升高产生大量 CO 和电除尘器内的 O2达到爆炸极限产生泄爆。转炉生产过程不稳定，严重喷溅时导致瞬时产生大量烟尘，从而使电除尘器内瞬时压力超过泄爆阀一级泄压值(5000Pa)而泄压。44设备因素设备的漏风率、管道系统阻力、和风机转速的控制会影响系统烟气中 C0、O2的百分比含量。系统设备、管道密封效果不好，活动烟罩未及时采用降罩操作模式，冶炼过程中吸入空气，导致烟气中 O2超标发生泄爆。电除尘器内部电场产生电火花，导致电除尘器泄爆。产生电火花一般有