邯宝250吨铁水包复合脱硫工艺的应用

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------邯宝炼钢厂250吨铁水罐复合喷吹脱硫工艺的应用黄文杰1潘树敏2（1.河北钢铁集团邯钢公司生产制造部，2.河北钢铁集团邯钢邯宝炼钢厂邯郸056015）摘要：邯宝公司炼钢厂250吨铁水罐复合喷吹脱硫工艺设备是引进于达涅利.康利斯公司，经一年多的生产实践，取得比较良好的运行效果，脱硫命中率达到90%左右，冶炼周期控制在30-40分钟，扒渣铁损3kg/t.铁，具备全量脱硫的生产能力，为品种钢的生产提供了有力的保障。关键词：脱硫；复合喷吹；脱硫命中率；喷吹流量HanBaoSteelPlant250tonsofironladleinjectiondesulfurizationprocessofcompositeapplicationsHUANGWenJie1PANShuMin2(1.HebeiIronandSteelGroup,HandanIronandSteelProduction,2.HebeiHandanIronandSteelGroupBaoSteelPlantinHandanIronandSteel.Handan056015)Abstract:HanBaoCompany250tonsofironladlesteelplantcomplexinjectiondesulfurizationprocessequipmentistheintroductionoftheDanieli.KangliSicompany,aftermorethanayearofproductionpractices,andachievedrelativelygoodoperatingresults,thedesulfurizationrateofabout90%hit,refiningcyclecontrolin30-40minutes,slagironloss3kg/t.iron,withfullvolumecapacityofdesulfurizationfortheproductionofsteelvarietiesprovideastrongprotection.Keywords:Desulfurization;compoundinjection;desulfurizationhitrate;injectionflow在我国，炼钢厂铁水预处理工艺主要有KR法工艺、单吹颗粒镁工艺和镁基脱硫剂复合喷吹工艺三种，长期以来这三种脱硫工艺在国内均取得了比较成熟的发展。邯宝公司炼钢厂引进达涅利复合喷吹脱硫工艺设备，并于2008年11月热试成功，运行至今取得良好的运行效果。一、三种处理工艺的比较实践证明，这三种工艺技术都能满足钢铁企业铁水深脱硫的要求，都能得到铁水终点硫质量分数为0.002%，甚至更低的水平，也能满足转炉生产周期的要求。他们之间的优劣都只是相对而言的，而且所涉及的因素是多方面的。1、KR法工艺：优点：能将硫降到很低的水平，而且不易回硫，基本没有喷溅。在铁水温度高的条件下，脱硫效率高。缺点：设备复杂庞大，一次性投资大。搅拌头价格高，易消耗。渣量大。铁水温降大。2、单吹颗粒镁工艺：优点：处理过程铁水温降小，渣量少。缺点：喷枪寿命低，渣量少，渣稀，扒渣困难，易造成回硫。3、镁基脱硫剂复合喷吹工艺：优点：可以使用不同的镁和石灰的配比，也可以单独喷吹石灰，处理时间短，温降小，渣量少，渣子易扒除，不易产生回硫，设备简单；脱硫剂运输、保管方便。----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2缺点：粉剂配比难掌握，喷吹模型选择及对喷吹设备的精确控制不易把握，易造成原料浪费。二、邯宝公司炼钢厂复合喷吹工艺的选择关于上述脱硫方法，经过比选，邯宝公司炼钢厂确定采用在铁水罐喷吹复合喷吹脱硫工艺，对铁水进行全量脱硫预处理。复合喷吹石灰粉和镁粉脱硫工艺在大型转炉车间的应用是成熟的。国外如：荷兰CORUS公司300t转炉车间有两条复合喷吹脱硫生产线，加拿大DOFASCO公司300t转炉车间有两条复合喷吹脱硫生产线，美国Gary公司300t转炉车间有三条复合喷吹脱硫生产线。我国许多钢厂也采用复合喷吹脱硫工艺，如宝钢、鞍钢、本钢、南钢、梅山、包钢等，均获得很好的脱硫效果。三、邯宝公司炼钢厂脱硫工艺简述表1铁水脱硫主要技术经济指标序号项目单位数值1处理工位个22每罐处理铁水量t263~2943平均处理周期min304年有效作业天数天3005车间年处理铁水量万t5243.1复合喷吹石灰粉和镁粉脱硫工艺原材料●镁粉活性镁≥90%粒度0.15---1.2mm≥88%1.2mm≤2％，＜0.15≤10％●石灰粉喷吹石灰采用流态化石灰。粒度：0.25mm100%0.075mm80%3.2生产工艺描述●脱硫粉剂储存设两种料仓：镁粉料仓和石灰料仓脱硫站设两个喷吹工位，共用一套镁粉料仓（1个）和石灰料仓（2个）。袋装镁粉储存在专门的仓库内，每天用汽车将袋装的镁粉运至脱硫站，用5t起重机逐袋卸入镁粉料仓。----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3石灰粉采用槽式运输车气力输送上料。●喷吹系统一个脱硫工位设一个镁粉喷吹罐和一个石灰粉喷吹罐，一套镁粉和石灰粉在线混合喷吹管路。一套喷枪装置，一套测温取样装置。●扒渣工艺当喷吹处理完后，倾动铁水罐，然后用扒渣机将脱硫产生的渣扒到渣池里。●氮气系统所有脱硫剂都储存在干燥、惰性气氛下，防止受潮和氧与脱硫剂反应。惰性气体采用氮气，同时它还用于喷吹罐加压及作为喷吹和输送的运载气体。喷吹罐的排料由设置在喷吹罐底部锥体的专有流化喷嘴辅助完成。加料时卸压及过量气体的排放由设置在容器上方的集尘器实现。喷吹操作流程如下：图3－1脱硫工艺流程图经过喷吹处理、扒渣后的合格铁水用铁水罐车运到加料跨，然后用450/80t铸造起重机兑入转炉。●出渣工艺出渣采用渣池，脱硫铁水渣经扒渣后进入渣池内，通过铲车运输至专用脱硫渣存放间冷却。四、邯宝公司炼钢厂脱硫工艺应用效果4.1喷吹罐压力的设定邯宝公司炼钢厂脱硫站冷调试时设定石灰与镁粉的喷吹罐压力分别为450KPA与400KPA,对着空铁水包进行----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4喷吹，一切运行正常。但这种压力带负荷的包中喷吹不一定可行。下图是喷吹的简易图,从示意图中,我们可以大致估算出喷枪插入铁水中底部的静压力:铁水静压力=ρ*g*h=6800kg/m3*9.8m/s2*3.5m=233KPa，加上铁水表面的大气压，要想粉剂从喷枪底部喷出至少要保证喷枪底部压力大于233+100=333KPa。图4－1脱硫工艺喷吹流程图而从镁粉喷吹罐底部到喷枪底部这一段距离内粉剂的阻力和管道内的磨擦力与整个管道的布局以及管道上升高度有很大的关系，存在很多不确定因素，无法通过计算得出结果，只能依据相同类型脱硫站数据参考，以下是天铁180吨铁包脱硫站的喷吹罐压力的参数：石灰喷吹罐压力：490KPa镁粉喷吹罐压力：385KPa而天铁的喷枪插入深度只有2.8米，比邯宝公司炼钢厂的3.5米要小0.7米，所以天铁喷枪底部压力只有186+100=286KPa，所以天铁镁粉喷吹罐底部到喷枪底部这一段距离内的磨擦力与阻力为385-286=99KPa，而邯宝公司炼钢厂的喷吹管线比天铁的喷吹管线要高2米，长7米，所以为了保险起见，加上0.2的系数得出邯宝公司炼钢厂脱硫站的这一段距离内磨擦力与阻力为99*1.2=118.8KPa，从而得出邯宝公司炼钢厂镁粉喷吹罐的压力设定为：333KPa+118.8KPa=451.8KPa同样依据天铁石灰喷吹罐与镁粉喷吹罐的压力差得出邯宝公司炼钢厂脱硫站石灰喷吹罐压力设定为：451.8KPa+(490KPa-385KPa)=556.8KPa在脱硫第一次热试时，邯宝公司炼钢厂把石灰与镁粉喷吹罐压力分别设定为550KPa与450KPa这两个数值，从脱硫站运行到现在，喷吹效果很好，没有因为喷吹压力的原因发生喷溅与堵枪事故，结果表明，这两个压力值的设定符合邯宝公司炼钢厂脱硫站的实际。石灰喷吹罐镁粉喷吹罐助吹气体喷吹管线铁包喷枪----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------54.2助吹气体流量的设定在脱硫站冷试时，外方将助吹气体的流量设定为18NM3/hr,并直接以此流量进行热试，导致第一次热试不成功，后经查询邯钢三炼钢与天铁的助吹气体流量，分别为18NM3/hr与20NM3/hr(邯宝公司炼钢厂脱硫站与这两个厂的脱硫站都是达涅利脱硫设备，这两个厂的铁包分别为100吨与180吨)，所以及时调整程序，把助吹气体的流量设定为22NM3/hr，热试成功，一直至2010年初，喷吹效果良好。4.3喷枪中位的设定外方在场调试时，脱硫站没有铁水供应，只能空试，外方的喷枪中位设定与现场实际不符，造成第一次热试不成功。外方将喷枪中位定在5.5米(即喷枪下降5.5米时为中位)，而当喷枪下降到5.5米时，喷枪出口实际已经浸泡在铁水中，按照程序顺序，当喷枪下到中位以后再开助吹气体，此时铁水已经灌进喷枪口，导致整个喷吹过程中压力偏高，当喷吹结束时，喷枪上升到中位，经过几次开停气的吹扫程序以后再上升到等待位，所以前期几次提枪以后，喷枪口经常有堵塞。由于没有安装摄像头，而且喷枪在中位停留时间很短，很难在喷吹发现此问题，后来用空铁包仔细测量等待位喷枪口距包底的距离，合理计算中位，把喷枪中位在程序中由5.5米改为4.0米，没有发生一次喷枪因枪位原因而堵枪的事故。4.4镁粉喷吹速率的调节由于在试生产阶段没有注意到脱硫的节奏问题，将镁粉的喷吹速率设定为8kg/min，在2009年4月份冶炼X80钢种进行深脱硫时，脱硫的生产节奏明显跟不上转炉的生产节奏，脱硫终点值设定为0.002%时，脱硫的周期为1个小时以上，将镁粉喷吹速率设定为12kg/min，但是实际喷吹中的速率只能在10kg/min左右徘徊，很难加快生产节奏，而此时喉口调节阀已经开到最大，后通过与外方仔细讨论与分析，将现有的喉口调节阀阀芯由14mm改为17mm，喷吹速率就可以在6kg/min与16kg/min之间任意调节，冶炼周期可以控制在30-40分钟之间，从而成功地解决了根据不同钢种需要的脱硫生产节奏。4.5喷枪寿命的改进投产前期由于脱硫喷吹时间较长，耐材厂家不熟悉邯宝炼钢厂的铁水条件，加上喷枪本身的材质问题及喷吹时的强烈震动导致喷枪寿命很短，最短的只有5次，经过与耐材厂家探讨与分析，改进喷枪提升机构链条垫片的