大型轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆防控集成技術(shù)

張明海

摘 要：該技術(shù)項(xiàng)目屬于冶金節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中針對(duì)易發(fā)生的除塵器泄爆問(wèn)題，解決轉(zhuǎn)爐應(yīng)用干法除塵技術(shù)出現(xiàn)的泄爆等難題， 實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐冶煉零泄爆、耗水量小、除塵率高，整體技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐;干法除塵;零泄爆控制;靜電除塵器;煤氣回收

中圖分類號(hào)： TP273 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1673-1069（2016）30-149-2

0 ? 引言

宣鋼150噸轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)采用國(guó)產(chǎn)化技術(shù)，通過(guò)系統(tǒng)集成與創(chuàng)新，在水、電消耗，煙塵排放濃度及轉(zhuǎn)爐煤氣回收率、設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)率等各項(xiàng)指標(biāo)上都達(dá)到和超過(guò)了引進(jìn)干法除塵技術(shù)。在工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、安裝過(guò)程中進(jìn)行了大量的創(chuàng)造性工作，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐干法除塵零泄瀑。同時(shí)推進(jìn)轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)技術(shù)、設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，降低工程投資，促進(jìn)轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)的安全運(yùn)行，與轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)生產(chǎn)組織、設(shè)備管理、工藝操作等密切相關(guān)，在生產(chǎn)應(yīng)用中，形成一套完整的運(yùn)行和管理方法，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)的協(xié)同配合，充分保證系統(tǒng)運(yùn)行安全、高效，同時(shí)培養(yǎng)一只高素質(zhì)的管理和技術(shù)人員隊(duì)伍，在行業(yè)內(nèi)起到示范作用。為擺脫國(guó)外技術(shù)的壁壘，研發(fā)和推廣轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)，推動(dòng)干法除塵系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步，形成具有技術(shù)特色、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套技術(shù)。

1 ?技術(shù)方案

1.1 轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零泄爆控制

泄爆問(wèn)題是轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。在轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)，碳氧反應(yīng)產(chǎn)生的CO與除塵系統(tǒng)存在的O2在除塵器里混合濃度達(dá)到爆炸極限時(shí)，即可能產(chǎn)生劇烈爆燃，造成除塵器內(nèi)氣體壓力迅速上升。除塵器安裝有泄爆閥，在除塵器本體爆炸壓力高于泄爆閥設(shè)定開(kāi)啟壓力時(shí)，保護(hù)除塵器。但這也難以完全避免中度以上泄爆對(duì)除塵器造成的損壞，更大的爆炸將導(dǎo)致除塵器嚴(yán)重?fù)p壞甚至失效，可能造成風(fēng)機(jī)和杯閥的損壞。

引進(jìn)的轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)經(jīng)常發(fā)生泄爆問(wèn)題，對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的安全和連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行造成非常嚴(yán)重的影響，嚴(yán)重制約了其推廣應(yīng)用。特別是影響煉鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)性。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼廠干法除塵技術(shù)應(yīng)用分析，解決了轉(zhuǎn)爐各階段泄爆原因。宣鋼開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)爐干法除塵零泄爆控制技術(shù)，主要包括“零泄爆”工藝研發(fā)與應(yīng)用，氣流穩(wěn)定技術(shù)開(kāi)發(fā)、自動(dòng)稀釋氮?dú)庀到y(tǒng)開(kāi)發(fā)、電場(chǎng)防控泄爆程序開(kāi)發(fā)等。

1.2 自主研發(fā)改造蒸發(fā)冷卻器

蒸發(fā)冷卻器的冷卻效果和積灰問(wèn)題的處理是干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行中的兩大技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。影響蒸發(fā)冷卻器的冷卻效果主要是蒸發(fā)冷卻器形狀、內(nèi)部噴嘴形式、噴嘴布置方式、噴水量等因素。積灰因素則會(huì)造成冷卻器內(nèi)部空間變化，形成的氣流渦旋，對(duì)轉(zhuǎn)爐煙氣流動(dòng)的均勻性和流暢性造成影響，使冷卻效果和除塵效果發(fā)生下降。

蒸發(fā)冷卻器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使溫度場(chǎng)、流體場(chǎng)分布合理。經(jīng)過(guò)大量過(guò)理論分析、數(shù)值計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)冷卻器的計(jì)算機(jī)仿真模型，模擬現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)的噴水溫度、噴水量、水質(zhì)、蒸汽出口溫度等參數(shù)變化對(duì)冷卻器實(shí)際運(yùn)行狀況的影響，結(jié)合汽化冷卻煙道流場(chǎng)分析模型，優(yōu)化蒸發(fā)冷卻器設(shè)計(jì)，尤其與引進(jìn)技術(shù)相比，改進(jìn)了蒸發(fā)冷卻器設(shè)計(jì)直徑、高度，以及進(jìn)口、出口管路形狀，使流體場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布更加均勻、合理。

技術(shù)人員自主研發(fā)霧化噴頭裝置和蒸發(fā)冷卻器溫度控制程序，有效控制蒸發(fā)冷卻器冷卻效果。

在計(jì)算機(jī)仿真模型系統(tǒng)下優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)積灰結(jié)垢問(wèn)題進(jìn)行有效解決。

根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真模型的研究與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，針對(duì)蒸發(fā)冷卻器結(jié)垢問(wèn)題，自主開(kāi)發(fā)出可準(zhǔn)確自動(dòng)調(diào)節(jié)的霧化噴水技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了噴水量完全蒸發(fā)。系統(tǒng)投入運(yùn)行兩年來(lái)，未發(fā)生積灰、結(jié)垢現(xiàn)象，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。產(chǎn)生專利：噴槍及噴霧冷卻裝置，申請(qǐng)?zhí)?01120274759.0。

1.3 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)單電場(chǎng)控制高效靜電除塵器

優(yōu)化轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)靜電除塵器的極線、極板設(shè)計(jì)，解決了靜電除塵器極線極板腐蝕問(wèn)題;對(duì)其4個(gè)電場(chǎng)采用獨(dú)立控制電場(chǎng)強(qiáng)度，達(dá)到煙氣徹底凈化的效果，同時(shí)節(jié)約電能消耗。產(chǎn)生專利：圓式靜電除塵器陰極振打傳動(dòng)裝置，申請(qǐng)?zhí)?01120272808.7。

1.4 開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)爐干法除塵自測(cè)試軟件

自主開(kāi)發(fā)了一套自測(cè)試軟件，在復(fù)產(chǎn)之前能夠有效地驗(yàn)證和檢查干法除塵系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問(wèn)題產(chǎn)生預(yù)報(bào)警，提高設(shè)備運(yùn)行的預(yù)警性，保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。已取得計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記授權(quán)，登記號(hào)2009SR019975。

1.5 煤氣回收系統(tǒng)優(yōu)化

根據(jù)轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化工藝特點(diǎn)和控制要求，自主開(kāi)發(fā)了一套自測(cè)試軟件，運(yùn)用爐口環(huán)形微差壓檢測(cè)裝置，在轉(zhuǎn)爐爐口段煙道與活動(dòng)煙罩連接的環(huán)形間隙內(nèi)多點(diǎn)布置了8個(gè)自動(dòng)取壓點(diǎn)，采用氮?dú)夥创祾呒岸ㄆ谌斯な謩?dòng)清理相結(jié)合的清理方式，保證了檢測(cè)裝置的可靠性與穩(wěn)定性，多點(diǎn)布置及近距離取壓也提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

自主研發(fā)了爐口微差壓控制技術(shù)，優(yōu)化了煤氣回收系統(tǒng)供水、排水系統(tǒng)，發(fā)明設(shè)計(jì)了一種煤氣冷卻器排水設(shè)施，提高了煤氣回收效率，大幅提高了排水系統(tǒng)的安全性。產(chǎn)生專利：一種煤氣冷卻器排水設(shè)備，申請(qǐng)?zhí)?01220615858.5。

2 ?應(yīng)用情況

本項(xiàng)目通過(guò)開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆防控集成技術(shù)，在宣鋼150t轉(zhuǎn)爐成功開(kāi)發(fā)并應(yīng)用首套國(guó)產(chǎn)化轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)。推動(dòng)干法除塵系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步，形成了具有自主技術(shù)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套技術(shù)。本項(xiàng)目自投入生產(chǎn)后實(shí)現(xiàn)運(yùn)行兩年來(lái)系統(tǒng)18398爐無(wú)泄爆行業(yè)最好水平，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐冶煉零泄爆、耗水量小、除塵率高，年增收節(jié)支總額4315.5萬(wàn)元。系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定可靠，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)。主要指標(biāo)如下：煤氣回收133m3/t鋼;工序水耗25kg/t鋼;電耗2.51kwh/t鋼;煙塵排放濃度達(dá)到6.3mg/Nm3。按年產(chǎn)350萬(wàn)噸鋼計(jì)算，每年約可減少粉塵排放81噸，節(jié)能減排效益巨大。

3 ?實(shí)施效果

本項(xiàng)目整體技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。實(shí)現(xiàn)零泄爆：實(shí)現(xiàn)行業(yè)無(wú)泄爆最高紀(jì)錄，并且還在延續(xù)，徹底解決了制約轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆技術(shù)難題，保持了干法除塵系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的安全、連續(xù)、穩(wěn)定，為干法除塵系統(tǒng)的推廣應(yīng)用起到了巨大推進(jìn)作用。耗水量?。和ㄟ^(guò)蒸發(fā)冷卻器、靜電除塵器、管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)高性能噴嘴及優(yōu)化噴嘴設(shè)置，本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了良好的節(jié)水效果，干法除塵工序耗水在0.025m3/t，達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平。除塵率高：根據(jù)環(huán)保部門檢測(cè)，宣鋼150噸轉(zhuǎn)爐干法除塵工序向大氣排放的煙氣濃度只為5-10mg/Nm3，與濕法除塵70-80 mg/Nm3的排放濃度比，每年按轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量350萬(wàn)t計(jì)算，干法除塵每年可減少向大氣排放粉塵約81t，環(huán)境效益可觀。耗電量?。簼穹ǔ龎m采用文氏管除塵，阻力大。原有的濕法除塵風(fēng)機(jī)全壓在高達(dá)25-28 kPa的情況下仍然抽不凈，還要配備龐大的高耗能進(jìn)行二次除塵。根據(jù)測(cè)算，干法除塵阻力僅為濕法的1/3左右，加上電場(chǎng)耗電，噸鋼消耗電約2.5kWh。

該項(xiàng)目指標(biāo)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定、投資節(jié)省、推廣前景廣闊。通過(guò)在大型轉(zhuǎn)爐上首家選用國(guó)產(chǎn)化除塵系統(tǒng)，在工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、安裝過(guò)程中進(jìn)行了大量的創(chuàng)造性工作，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐干法除塵零泄瀑，推進(jìn)了煉鋼工序的節(jié)能降耗和環(huán)境改善，也為國(guó)產(chǎn)化干法除塵技術(shù)的深入應(yīng)用和發(fā)展邁出了重要的一步。宣鋼150t轉(zhuǎn)爐干法除塵項(xiàng)目實(shí)施后，避免了煙氣、粉塵對(duì)環(huán)境造成的污染，此外對(duì)國(guó)產(chǎn)化干法除塵技術(shù)也提供了肯定的支持，對(duì)于推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化干法除塵技術(shù)在國(guó)內(nèi)國(guó)際上的發(fā)展都具有重大意義。

參 考 文 獻(xiàn)

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