武钢一炼钢厂铁水脱硫站的设计特点

武钢一炼钢厂铁水脱硫站的设计特点秦平果摘要结合武钢一炼钢厂的厂情和国内外铁水脱硫的新技术，论述了在武钢一炼钢厂平炉改转炉工程设计中铁水脱硫站的设计特点，包括脱硫剂、脱硫方法、规模、工艺参数、处理效果等。该铁水脱硫站的设备全部国产化，比原武钢二炼钢厂、三炼钢厂的铁水脱硫站有所改进和创新，生产实践证明该铁水脱硫站的设计是成功的。关键词铁水脱硫站设计特点DesignCharacteristicsofDesulphurizationStationof

HotMetalinNo.1steelmakingPlantofWISCOQinPingguo(WuhanIron&SteelDesignResearchInstitute)AbstractCombiningwiththeconditionsofNo.1SteelmakingPlantofWISCOandnewtechnologiesondesulphurizationofhotmetal,thispapergivesdiscussionsondesigncharacteristicsofdesulphurizationstationindesignplanofchangingopenhearthtoconverterinNo.1SteelmakingPlantofWISCO,includingagents,methods,scale,processparametersandeffectsofdesulphurization.Introducingdomesticfacilities,thedesulphurizationstationhasbeenimprovedandrenovatedcomparedwithNo.2andNo.3steelmakingPlant.Practiceshaveprovedthatthisdesignofdesulphurizationstationisverysuccessful.Keywordshotmetaldesulphurizationstationdesigncharacteristics1刖言武钢一炼钢厂改造前有公称容量500t平炉6座，1300t混铁炉2座,250tTN喷粉设备2套,250tLF钢包炉1座,8机8流方坯连铸机1台,年产钢锭(钢坯)约2.8X106t。经技术改造后武钢一炼钢厂为具有铁水预处理、转炉、炉外精炼、连铸的全连铸炼钢厂，年产方坯1.7X106t。新建的上述设施位于原平炉车间南头，其中两个100t铁水罐顶喷脱硫站设置在主厂房转炉加料跨内。众所周知，硫在钢中是有害元素,钢中硫化物枝品偏析是引起连铸坯产生内裂和外裂的内在根源，并影响到钢的表面质量、机械性能和加工性能,所以必须尽可能地加以去除。在转炉炼钢和钢水精炼中虽然可以脱硫，但难度大，作业时间长，与连铸不好配合，技术经济指标变坏，因此用低硫铁水炼钢更为合理。高炉炼铁的脱硫能力虽然比转炉炼钢强得多，但是要获得低硫铁水，必须精料，增加焦比，提高碱度，炉况难顺行，产量降低，而炉外铁水脱硫最为经济合理。这样，扩大了高炉炼铁对原材料的适应范围，并且石灰和焦碳耗量减少,铁水产量增加。转炉冶炼和钢水精炼的脱硫负担也减轻，减少渣量和喷溅,提高金属收得率和生产效率，提高产品质量，从而达到高效率、高质量、低成本，增强市场竞争能力。所以武钢一炼钢厂建全铁水脱硫设施非常必要。2铁水脱硫工艺设计的基本原则2.1设计需严格控制投资并降低生产成本武钢一炼钢“平改转”工程是在武钢公司资金非常困难的情况下投资进行技术改造的,要求严格控制投资降低生产成本。2.2工艺设计的先进性改造后的武钢一炼钢将要生产以钢帘线、弹簧钢为代表的高纯净钢种，要求脱硫工艺设计简单实用、具有先进性。2.3工艺设计安全可靠要求脱硫剂加工、运输、储存及使用方便安全，防护简单，生产时不污染环境。3铁水条件和脱硫规模3.1铁水条件高炉来的铁水条件如下：w(C)—4.1%〜4.23%w(Si)—0.35%〜0.8%w(Mn)—^0.3%w(P)—^0.1%w(S)—^0.035%w(Cu)—^0.15%高炉出铁温度：1450〜1570°C。脱硫前铁水的温度：N1300°C。3.2脱硫生产规模要求兑入转炉的铁水进行全脱硫处理，因此脱硫站的规模应与转炉的生产规模相配套。艮阡年处理铁水量：164万t,根据钢种需要，其中75%为浅脱硫,处理后w(S)一^0.01%,25%为深脱硫,处理后w(S)一^0.005%。4脱硫站站数的确定4.1脱硫能力的计算1个脱硫站的年处理量为(1440X94X285)/48=803700t式中1440——每日1440min;94——脱硫铁水罐平均装入量(最大108t)/t;285 脱硫站年有效作业天数/d;48——脱硫站处理一罐铁水罐的平均作业周期/min。4.2脱硫站站数的计算1640000^803700=2.04(站)，考虑到有些钢种在铁水条件好时并不需要脱硫处理，故设计2站，第3脱硫站预留位置。式中878336——一个脱硫站的年处理量/t;1640000——年脱硫铁水量/t。5脱硫剂及脱硫方法5.1脱硫剂脱硫剂种类很多，目前国内外广泛使用的脱硫剂是镁、碳化钙和氧化钙三类，及由它们为主的按一定比例配制的混合脱硫剂。镁系脱硫剂的反应速度快,脱硫效率高,不容易回硫,耗量小，渣量少，处理时间短，铁水温降小，对处理铁水的温度要求不严,优于其它类型的脱硫剂，但其价格昂贵,加工、运输、储存、使用都尚有安全问题，本设计乃选用涂覆其他物质的钝化镁粒和石灰的混合物质作为脱硫剂(投产初期用石灰作为脱硫剂)，可取得较好效果。混合脱硫剂组成如下：钝化镁粒：10%石灰的混合物:90%(其中CaO85%,CaF210%,C5%)容重：1t/m3粒度：100%^1mm、90%^0.1mm耗量：2〜4kg/t铁水5.2脱硫方式一炼钢生产钢种多，质量要求高，因此脱硫方法必须满足以下要求：稳定性好；铁水硫含量应脱到^0.01%〜0.005%;脱硫作业方便、灵活，处理量大；(4)脱硫剂利用率高，成本低；(5)基建费用低。钝化镁粒和石灰配制的混合脱硫剂，喷吹法脱硫效率可达90%以上，而一炼钢铁水硫从0.035%脱至0.01%〜0.005%,脱硫效率只要71.4%〜85.7%即可满足转炉炼钢对铁水［S］含量和处理时间的要求。6几个关键工艺参数的确定6.1脱硫剂粒度为提高脱硫反应速度，增大脱硫反应率,脱硫剂需要选择合适的粒度，过粗不利输送易发生堵枪;过细，比表面积增大，易氧化降低脱硫效率且加工成本高。另外，粒度的选择还应考虑喷吹管线的距离。根据一炼钢厂的实际情况，设计选择的脱硫剂粒度为：0.1〜1mm.6.2粉气比粉气比的大小对粉剂的气体输送有很大的影响，对CaC粉,CaO粉气体输送最大混合比为15〜30,小于此值混合均匀，输送畅通2大于此2值粉料在管道中沉积,易堵塞。建议生产时选为5〜15。6.3载粉气体压力和流量载粉气体的压力＞插入铁水深度的铁水压力+整个喷吹系统压力损失+喷出压力。确定载粉气体的压力的原则,一般是在喷口处的压力必须略大于此处铁水的静压力，以利载粉气体在铁水中与粉剂分离并缓慢上升,如果压力过大，气体呈射流状进入铁水中，易形成气管状通道，难发挥脱硫剂的作用，脱硫效率下降。一炼钢载粉气体的压力为：0.3〜0.5MPa。一般地适当提高供气量可使铁水搅动增强，提高脱硫效率。但在喷枪插入深度一定时，过分地提高供气量，会引起喷溅和铁水温降增大，一炼钢设计为150〜300Nm3/h。在喷吹处理时，载粉气体的流量和压力对操作安全与处理效果都影响。载粉气体的流量和压力的最佳值需在生产实践中摸索确定。6.4喷吹速度对一定的脱硫工艺，应有一个最佳的喷吹速度，这需要在生产实践中摸索确定。一炼钢设计的喷吹速度是:30〜80kg/min。6.5喷枪插入深度喷枪的插入深度直接关系到粉剂在铁水中逗留时间的长短和与铁水接触机会的多少，还影响脱硫剂扩散范围的大小。但很难找出其最佳值，一般处在液面以下深度51%〜75%之间，一炼钢设计的喷枪插入深度是：1340〜2000mm。7生产工艺流程7.1喷吹系统脱硫剂流程脱硫剂用密封槽罐车送至卸料站,再用氮气密封输送至40m3高位料仓内储存，待脱硫作业时，启开料仓下阀门，粉料落入1m3喷吹罐内称量，然后打开出料阀门用氮气输送至喷枪，经喷枪吹入铁水罐。7.2脱硫预处理的工艺流程吊车将混铁炉出的铁水吊到脱硫铁水罐车上，经称量后,脱硫铁水罐车运行至脱硫扒渣位。若混铁炉检修或转炉二吹二时，则需翻罐,把翻罐位烟罩开出到工作位，用160/40t吊车把高炉铁水罐内的铁水翻入脱硫铁水罐内。翻到所需重量后，停止翻罐，经称量后运行至脱硫扒渣位。进行测温取样。测温取样完毕，倾翻铁水罐，开始第一次扒渣。扒渣完毕，铁水罐恢复原位。喷枪下降插入铁水罐内喷吹脱硫。喷吹完毕，开始脱硫后的测温取样。测温取样毕，倾翻铁水罐，开始第二次扒渣。扒渣完毕，铁水罐回到原位。脱硫铁水罐车运行到翻罐位(即称量位)。称量后，用160/40t吊车将铁水罐吊至炉前装入转炉。8主要工艺设备此铁水脱硫站工艺设备全部国产化，主要工艺设备有：16m3渣罐车及其卷扬装置、100t铁水罐倾翻装置、脱硫喷枪传动装置、铁水测温取样装置、100t脱硫铁水罐车、烟罩小车、230t铁水电子称、铁水扒渣机、密封式槽罐车。9独特的除尘设施铁水脱硫站在设计过程中充分考虑了环保要求，凡是产生烟尘的地方如:脱硫、扒渣工位,粉仓顶部都设置烟气、烟尘捕集装置。特别是在铁水罐翻罐位，为了能够充分解决除尘与吊车吊放铁水罐的矛盾,达到满意的除尘效果，本设计第一次采用了高架式烟罩小车载动烟罩行走方式来捕集烟尘(如图1),烟罩结构简单实用。脱硫、扒渣、翻罐产生的烟气经过捕集后全部采用滤袋式除尘器净化。10工艺布置一炼钢转炉车间是在原平炉车间的基础上拆除平炉新建转炉,形成了集铁水脱硫、炉外精炼、连铸为一体的全连铸钢厂。在脱硫站的设计过程中，经过反复考虑并多方案比较，最终确定了脱硫站设计方案，其工艺布置见图2、图3。11脱硫电气控制系统简述武钢一炼钢两个铁水脱硫站正常情况下，两套系统独立运行，当一套喷吹系统发生故障时可互相切换。系统还采用PLC对喷吹的全过程进行准确无误的自动和半自动控制，在脱硫操作室进行集中控制。为保障操作时设备与人身安全,脱硫站各设备之间、阀门之间、设备与阀门之间正常工作条件下，它们为电气互锁关系。但所有联锁关系解除后,各设备(阀门)均可就地实施检修操作。图1翻罐位烟罩示意图—屯TINp———T13000T「11H7 ；图2武钢一炼钢厂脱硫站工艺平面布置图操作室CRT显示工艺流程、指示、报警及工艺参数。数据送转炉

过程控制计算机，纳入生产管理范围。(5)各种元器件的型号选择及系统设计，充分考虑了适应高温多尘的环境条件，以利正常运行。12处理效果从投产以来,设备运行正常，生产操作逐渐熟练，喷吹参数调整得日趋合理,脱硫效果逐步提高，现已达到设计的脱硫目标值。满足了转炉对铁水的要求，滋将部分脱硫处理的主要数据列于表1。图3武钢一炼钢厂脱硫站工艺断面图表1日期铁水量罐号铁水硫含量/%脱硫剂/kg.(每罐铁水)-1喷吹速度/kg.min-1喷吹时间/min铁水温降/C脱硫效率/%脱硫刖脱硫后CaOMg+CaOCaOMg+CaO1999年3月3日甲班,夜班107/10580.0310.00981651162071.0107/10580.0360.00881058143677.8107/10510.0390.00894455173579.5108/10530.0310.00793037253477.41999年3月4日丁107/104.510.021450251822108.5/10510.0310.00483028223587.1班，白班107.5/105.560.0190.00290053172289.5107/10510.0240.00476442181383.3107/10510.0180.00459033183077.81999年3月1日丁班，夜班106/104.580.0250.00480040202784.0108/106.580.0200.00864046143960.0107/105.530.0220.00568043161477.3107/105.530.0310.00590039234484.0107/105.530.0180.00960040151050.0从表1可以看到:处理的铁水都达到了转炉对铁水所要求的脱硫目标值。一炼钢为了节约成本，虽然脱硫剂暂用CaO基，但脱硫效率一般也能达到70%以上,最高达到89%以上,如果使用CaO基+Mg混合脱硫剂脱硫效果必会更好，喷吹时间会减少，单耗也将降低。13结语武钢一炼钢厂新建铁水脱硫站采用专用铁水罐顶