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在转炉炼钢过程中,吹入熔池中的氧使金属中的一系列元素氧化。其中,碳氧化生成的CO和CO2气体是炉气的主要来源。炼钢的炉气是以CO为主的混有少量CO2的高温可燃气体。转炉内反应的主要气体生成物是CO和CO2。炉气上升过程中由炉口处吸入空气,在烟罩内进行二次燃烧,所以,烟气成分包含有N2、Ar和O2等气体。研究转炉干法除尘系统,主要是研究转炉冶炼过程与产生的转炉烟气在进入电除尘器时的变化规律,采取有效的措施避免烟气达到静电除尘器的泄爆条件。
图2是正常冶炼时典型的CO、O2和吹氧量随吹氧时间的变化曲线。在整个吹炼期间,烟气中随着供氧量的增加CO有一个先升后降的趋势,在邻近终点时,大幅度地下降。
在转炉冶炼过程中,烟气中CO和O2的典型变化曲线如图3所示。这是一炉正常吹炼的炉次,图中中间的两条曲线为烟气成分中CO和O2体积百分比。在排出熔池前,经过反应(2-2)后,生成物以CO2为主,由于初期产生的CO全部转变成CO2,高浓度的CO2气体将CO与氧隔离开,从而阻止爆炸气体的形成。
随着反应的深入,熔池温度不断升高,炉渣和金属的黏度逐渐降低,C-O反应速度提高。在熔池内碳含量较高的情况下,碳活度系数变大,氧活度系数变小,富氧条件被改变,做为脱碳反应的氧化剂,一部分CO2参与反应,生成CO气体。因此,在烟气成分曲线中,O2含量逐步下降,CO含量逐步提高,而在此过程中,极易达到卸爆点的泄爆条件,也是整个冶炼过程中的关键控制点。
当转炉冶炼进行到中期,随着C与O速度的不断提高,烟气中O2含量快速地下降到1%以下并趋于稳定,CO含量逐渐增加,当反应达到平衡时,烟气成分处于相对稳定状态,静电除尘器内的烟气流不处于泄爆范围。
在吹炼末期,由于副枪测温取样,氧气流量为50%,反应速度有所降低,CO含量下降,反应结束后CO含量急剧下降,O2含量升高。
3电场泄爆危害
泄爆是指通过泄爆装置将容器内或管道内部的高压已燃和未燃混合气体导至外部空间,使内部爆燃、爆炸压力迅速降低的一种技术,但这是一种补救措施。电场内频繁发生爆炸给转炉生产带来严重危害,给电除尘系统设备造成损坏。静电除尘器防止泄爆的发生既是转炉冶炼的重点也是难点,尤其是发生在脱碳中期抬枪因处理不当而再次下枪发生的泄爆危害极大,轻则造成生产中断,重则炸废整个静电除尘器甚至造成人身事故的发生。静电除尘器发生泄爆的危害可归纳为如下几个方面:
(1)爆炸源点附近的阳极板和阴极丝会因为剧烈的爆炸产生变形,导致阴阳极短接,电压、电流降低,电场失效。
(2)泄爆阀的频繁动作,受力不均,易产生形变和密封胶圈的脱落需要停产修理。
(3)泄爆的产生使得除尘器内部瞬间为正压状态,保温箱内部绝缘瓷瓶易挂灰,容易对内壁放电,损害瓷瓶。
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