摘  要：本文主要闡述了宣鋼 150 噸大型國產干法除塵轉爐吹煉中途提槍后的二次下槍防泄爆處理方法，詳細介紹了吹煉中途提槍的原因、泄爆機理、處理不當泄爆的危害以及正確的處理方法、操作注意要點，從而有效避免大型泄爆造成的設備損壞和人員傷亡事故的發生，達到生產順行之目的。

關鍵詞：靜電除塵器泄爆轉爐煙氣除塵氮氣稀釋

The Research for preventing secong dropping-gun explosion in XuanSteel 150T dry dust converter

Yu Chunqiang

( NO.2 Steel Rolling Mill,Company , Hesteel Group , Xuansteel Company,

Xuanhua Hebei ,075000 )

Abstract: This paper mainly expounds the Xuanhua 150 tons of large domestic dry dust converter blowing halfway to carry a gun after the second gun anti explosion venting processing method, a detailed description of the blowing midway put the gun, vent burst mechanism, improper handling of the relief explosion hazards and the correct treatment, operation points for attention, so as to avoid large relief explosion caused equipment damage and personal casualty accident occurred, to achieve smooth production.

Key words: electrostatic precipitator dust discharge converter flue gas dust removal nitrogen dilution

1  宣鋼轉爐干法除塵工藝介紹

宣鋼二鋼軋廠煉鋼作業區現擁有兩座 150T 轉爐，這兩座 150T 轉爐一次除塵系統均采用目前國際上先進的干法除塵技術：

轉爐煙氣采用干法除塵技術的優點是：節水、節電、環保經濟。干法除塵運行后，經濟技術指標如下：

1）水耗可降低 60%。

2）噸鋼電耗降低了 9kW·h。

3）轉爐煤氣回收處于穩定狀態，煤氣的熱值提高，煤氣回收量可達到 115m3/t 鋼以上。

4）煤氣的含塵量實現 50mg/m3 以下。

5）提高含鐵煙塵回收量，實現循環利用。

6）結構緊湊，占地面積小。

2 吹煉中途提槍的原因

2.1 造成中途事故提槍的原因總結起來有以下幾種原因：

1）各種 A 類連鎖報警。

2）噴濺等不正常狀態。

3）干法除塵報警或顯示“急停”信號。

2.2 干法除塵泄爆機理分析

卸爆產生的條件如下：

1）可燃性氣體與氧氣混合比達到爆炸極限，即 CO≥9%且 O2≥6%，或者 H2≥3%，O2≥2%。

2）混合氣體的溫度在最低著火點以下：CO≤610℃，H2≤645℃。

3）有火種（EP 內電極放電，產生電火花）。

只要上述條件同時滿足，靜電除塵器就會發生泄爆。

在轉爐煉鋼過程中，吹入熔池中的氧使金屬中的一系列元素氧化。其中，碳氧化生成的CO 和 CO2 氣體是爐氣的主要來源。煉鋼的爐氣是以 CO 為主的混有少量 CO2 的高溫可燃氣體。轉爐內反應的主要氣體生成物是 CO 和 CO2。爐氣上升過程中由爐口處吸入空氣，在煙罩內進行二次燃燒，所以，煙氣成分包含有 N2、Ar 和 O2 等氣體。研究轉爐干法除塵系統，主要是研究轉爐冶煉過程與產生的轉爐煙氣在進入電除塵器時的變化規律，采取有效的措施避免煙氣達到靜電除塵器的泄爆條件。

正常冶煉時典型的 CO、O2 和吹氧量隨吹氧時間的變化曲線。在整個吹煉期間，煙氣中隨著供氧量的增加 CO 有一個先升后降的趨勢，在鄰近終點時，大幅度地下降。

在轉爐冶煉過程中，煙氣中 CO 和 O2 的典型變化曲線。這是一爐正常吹煉的爐次，圖中中間的兩條曲線為煙氣成分中 CO 和 O2 體積百分比。在排出熔池前，經過反應（2-2）后，生成物以 CO2 為主，由于初期產生的 CO 全部轉變成 CO2，高濃度的 CO2 氣體將 CO 與氧隔離開，從而阻止爆炸氣體的形成。

隨著反應的深入，熔池溫度不斷升高，爐渣和金屬的黏度逐漸降低，C-O 反應速度提高。在熔池內碳含量較高的情況下，碳活度系數變大，氧活度系數變小，富氧條件被改變，做為脫碳反應的氧化劑，一部分 CO2 參與反應，生成 CO 氣體。因此，在煙氣成分曲線中， O2 含量逐步下降，CO 含量逐步提高，而在此過程中，極易達到卸爆點的泄爆條件，也是整個冶煉過程中的關鍵控制點。

當轉爐冶煉進行到中期，隨著 C 與 O 速度的不斷提高，煙氣中 O2 含量快速地下降到1%以下并趨于穩定，CO 含量逐漸增加，當反應達到平衡時，煙氣成分處于相對穩定狀態，靜電除塵器內的煙氣流不處于泄爆范圍。

在吹煉末期，由于副槍測溫取樣，氧氣流量為 50%，反應速度有所降低，CO 含量下降，反應結束后 CO 含量急劇下降，O2 含量升高。

二次下槍冶煉時典型的 CO、O2 和吹氧量隨吹氧時間的變化曲線。第一次下槍吹煉，煙氣中隨著供氧量的增加 CO 含量略有上升，O2 含量下降，因故提槍后，O2 含量因空氣的進入迅速上升，熔池內停止反應，CO 含量下降，二次下槍后 CO、O2 含量變化與正常吹煉情況相同，開始 O2 含量較高，CO 含量較少，隨著反應的深入，O2 含量成下降趨勢并逐漸穩定，CO 含量逐漸增加，反應結束后 CO 含量急劇下降，O2 含量升高。

經過分析可知：電除塵內的爆炸其根本原因是電除塵內煙氣中的 CO 與 O2 混合后濃度到達一定比例后，經電場中高壓閃絡的電弧火花引起爆炸。由于在吹煉 200 秒后轉爐由于中途提槍時硅錳氧化期已經結束，熔池溫度也達到碳迅速氧化的溫度。冶煉已進入脫碳期，再次下槍吹入的氧氣直接與鋼水中的碳反應快速地生產大量的 CO（此時的脫 C 速度一般為0.4%/min，最大脫碳速度 0.5％/min）。如果產生的 CO 在爐口沒有被完全燃燒而進入靜電除塵器，在靜電除塵器內部與開吹前煙道中的空氣進行混合，CO 與煙道中空氣中的氧氣混合進入電除塵器，在電火花的作用下，如果混合氣體達到爆炸極限就會產生爆炸。此階段若處理稍有不慎可能炸廢整個靜電除塵器。這也是干法除塵在實際應用中最難避免的難題。

3 電場泄爆危害

泄爆是指通過泄爆裝置將容器內或管道內部的高壓已燃和未燃混合氣體導至外部空間，使內部爆燃、爆炸壓力迅速降低的一種技術，但這是一種補救措施。電場內頻繁發生爆炸給轉爐生產帶來嚴重危害，給電除塵系統設備造成損壞。靜電除塵器防止泄爆的發生既是轉爐冶煉的重點也是難點，尤其是發生在脫碳中期抬槍因處理不當而再次下槍發生的泄爆危害極大，輕則造成生產中斷，重則炸廢整個靜電除塵器甚至造成人身事故的發生。靜電除塵器發生泄爆的危害可歸納為如下幾個方面：

爆炸源點附近的陽極板和陰極絲會因為劇烈的爆炸產生變形，導致陰陽極短接，電壓、電流降低，電場失效。

泄爆閥的頻繁動作，受力不均，易產生形變和密封膠圈的脫落需要停產修理。

泄爆的產生使得除塵器內部瞬間為正壓狀態，保溫箱內部絕緣瓷瓶易掛灰，容易對內壁放電，損害瓷瓶。

泄爆對電除塵器的檢測儀表造成巨大沖擊損壞儀表。

發生電場泄爆后，由于泄爆閥受到較大沖擊，回位不好，使轉爐生產被迫中斷。

電除塵泄爆一次通常會使該爐次生產中斷約 8 min，從而打亂正常生產時序，影響其它工作的生產。

因此，對吹煉進入脫碳期的中途抬槍的正確處理至關重要，正確的處理可有效預防轉爐電除塵系統的泄爆，是避免設備損壞、維持轉爐穩定生產的必要條件。

4 二次下槍處理方法

在分析了中途事故抬槍的原因及泄爆機理后，并通過前期去其他兄弟單位學習時采集的泄爆資料以及對我作業區轉爐電除塵的長時間的數據采集，積累故障趨勢后從泄爆現象的根源出發。防止泄爆的發生就是控制轉爐煙氣中 CO 與 O2 的混合濃度不達到爆炸極限。在研究了中期 CO 生成速度的影響因素后，總結了具有宣鋼特色的二次下槍處理法，在操作上提出以下技術方案及操作步驟：

1）起槍先到渣。中途抬槍后馬上搖爐盡可能多的倒掉大部分氧化渣，這樣不至于使再次下槍時爐渣中的（FeO）迅速的與熔池中的[C]發生反應產生 CO 氣體，有效地避免泄爆的發生。

2）靜置三分鐘。就是從起槍到再次下槍的時間間隔要大于三分鐘，這樣可使高濃度的 CO 氣體從整個干法除塵系統排除。

3）硅鐵四百斤。加入 FeSi 的作用是為了再次下槍時供入熔池的氧首先與硅反應，這樣可以減緩熔池中[C]的氧化速度，盡可能少的產生 CO 氣體，最大限度的避開煤氣的泄爆點。

4）爐子前后搖，前后搖的角度要大于 40°，保證加入的脫氧物料最大限度的與氧化爐渣反應，避免再次下槍時產生大量 CO 氣體。

5）吹氮一分鐘。下槍前手動開氮氣吹掃煙道一分鐘以上，其目的是利用 N2 形成一種活塞式煙氣柱．一直推動煙氣管道中殘余的空氣向放散煙囪排出，后來產生的富含 CO 的轉爐煙氣利用非爆炸性的 N2 與空氣中的 O2 隔離來，將 CO 與 O2 的混合濃度控制在爆炸極限范圍之外。

6）下槍看分析。再次下槍要注意看 EP 處煤氣含量分析，若 CO 的生成速度過快，則需抬槍重新進行二次下槍的七步法處理。

7）氧槍緩慢跟。二次下槍槍位在保證不噴濺的情況下要盡量高些，以減緩 CO 的生成速度，但是不能長時間高槍位吹煉防止由此帶來的大噴。

為了嚴格控制供入熔池的氧與鋼水反應速率，經反復查看煙氣含量分析趨勢圖，將二次下槍軟吹時間定為 120 秒，二次下槍開吹流量設為正常全流量吹煉的 45%,然后分階段逐步上調流量至正常吹煉時的氧氣流量。此外，準備小批量的白灰、輕燒、生白等造渣劑（以 300-500kg 為宜），防止軟吹帶來的噴濺。當點火正常后，可根據爐渣渣化情況，小批量的加入造渣料。這樣既可減緩熔池升溫速度（減緩溫度過快進入快速脫碳時的溫度）又可適當稠化爐渣，有效地防止因二次下槍軟吹帶來的噴濺。

采用中途抬槍的二次下槍七步處理法后，有效地避開了因再次下槍而帶來的泄爆問題，保護了設備，穩定了操作。

以上操作步驟總結起來可歸納為“起槍先倒渣，FeSi400kg,爐子前后搖，靜置三分鐘，吹氮六十秒，選擇二次下槍模式，下槍看分析（煙氣中 CO 與 O2 含量），氧槍緩慢跟”

5 結束語

通過對轉爐靜電除塵器煙氣泄爆機理以及對轉爐吹煉過程各階段煙氣含量變化的研究，在吸收消化了其他兄弟單位處理二次下槍的實際經驗，同時結合宣鋼 150T 轉爐自身實際情況總結出了一套安全可行的轉爐中途抬槍防泄爆方案，并在實踐中檢驗，使轉爐電除塵泄爆頻率有效降低，穩定了轉爐的生產節奏，提高了轉爐的產能，延長電除塵的使用壽命。

參考文獻

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