当前位置：文档之家 › 铁水预脱硫喷吹系统的优化设计

铁水预脱硫喷吹系统的优化设计

  • 格式：pdf
  • 大小：133.20 KB
  • 文档页数：4

从理论上看 , 脱硫过程可分为孕育期 、脱硫期 及脱硫 后期三个阶段 。 在孕育期硫 含量并无变 化 , 但要造成铁水的强烈搅拌 , 在脱硫期内铁水硫 含量急剧降低 , 脱硫后期硫含量的降低变慢 。
利用 CaO -Mg 基混合工艺脱硫时 , 镁脱硫剂 沸点低 , 以气相和铁水中的硫反应 , 故脱硫速度 快 , 但早期加入将很快损失 , 脱硫后期因镁溶解度 增加也会降低其脱硫效率 ;CaO 脱硫剂在铁水中 呈固态 , 要以细粉末状加入 , 脱硫效率比镁低 , 价 格也 较低 , 粗 略估算 1kg 镁的 脱硫 效 果相 当于 15kgCaO 。
6 铁水预脱硫喷吹控制方式
铁水脱硫剂的喷吹量有三种控制方式 :旋转给 料阀控制 、间接控制和计量阀直接控制(见表 3)。
表 3 喷吹量的三种控制方式
项 目
喷吹率 罐 压 流化风量
二次风量
输送方式
转子速度 被控制 保持恒定
喷吹率
稀相
喷吹量由罐 压流化风量 和二次风量 控制
稀相 浓相
由阀位控制 保持恒定 保持恒定
困难 。 4.脱硫效率低 。 5.污染环境 。
石灰/ 煅 烧石灰
价格便宜、来 源广泛
1.脱 硫动 力 慢 , 易产 生 固态 反应物及固体产品 。
2.需使用精细粒度(～ 50μm) 的石灰 。
3.渣量大 , 铁损高 。
碳化钙
1.价 格 便 宜 , 易于获得 。
2.铁水 温度高 时, 脱硫 效 率很高 。
Keywords desulphurization injection optimum design
1 前 言
随着喷粉技术的出现 , 铁水外部脱硫迅速发 展 ;由于喷粉冶金克服了反应表面面积小 , 即渣 — 金属界面小的问题 , 以及硫从渣 —金属界面向渣 整体界面移动困难的两大难点 , 以喷粉技术为基 础发展起来的现代外部脱硫工艺在将铁水硫含量 降至很低水平方面非常有用 。
新日铁公司八幡厂[ 2] 采用 CaO -Mg 系脱硫 剂进 行试 验也 证明 CaO -Mg 系脱 硫 剂不 但比 CaO 系脱硫剂效率显著提高 , 而且可获得高的脱 硫速度 ;对铁水中的[ S] 从 0 .012 %降至 0 .002 % 处理的过程中温度下降 12 ℃, 与使用 CaO 系脱硫 剂相比大幅度抑制了温降 。
3.价格高 。
(1)镁在混合物中不仅充当一种脱硫剂 , 还在 熔池内起搅拌作用 。
(2)在镁粒中掺入一定量的 CaO 或 CaC2 , 可 控制镁的挥发速度 , 防上镁的挥发损失 。
日新制钢公司吴厂第二炼钢车间[ 1] 用 CaO Mg 系脱硫剂进行试验 , 结果证明 CaO -Mg 系脱 硫剂比 CaO 系脱硫剂脱硫效率显著提高 , 最大可 达 86 %;铁水温度下降的幅度非常小 , 约为 0 .4 ～ 0 .8 ℃/ min ;渣量也明显减少 。
虽然复合喷吹设备占地面积大 , 但它能有效 地将因偏析影响脱硫效率的可能性降至最低点 。 从它与应用混合脱硫剂的混合喷粉脱硫技术使用 效果上 看 , 将 270t 铁 水硫 含 量 从 0 .055 %降 至 0 .003 %时 , 复合喷粉镁的消耗量减少 11 %, 当硫 含量降至 0 .014 %时 , 其镁消耗量减少 16 %, 使用 情况见表 2 。
1999 年 8 月 第 15 卷 第 4 期
炼 钢 Steelmaking
VAoul g.1.5 1N99o9.4
铁水预脱硫喷吹系统的优化设计
翟兴华
(武汉钢铁设计研究院) 摘 要 根据铁水预脱硫工艺和喷 吹技术发 展状况 , 结 合实践 经验 , 从铁水 预脱硫 喷吹系 统设计
但载气量过小 , 不但容易堵塞 , 还会因搅拌力 不够影响脱硫效果 。
对于任一套脱硫系统都有其合适的粉气比范 围 , 通常情况下 , 对于混铁车脱硫 , 每立方米载气 的适宜载粉量约为 15 ～ 50kg ;对于铁水罐脱硫 , 由 于易产生喷溅 , 每立方米载气的适宜载粉量约为 20 ～ 40kg 。
Zhai Xinghua (Wuhan Iron &Steel Design Research Institute)
Abstract Based on the development status of desulphurizatin process of hot metal and injection technology , putting emphasis on the design of predesulphurization and injection system , this paper gives discussions on some aspects , such as predesulphurization process of hot metal , injection methods of desulphurizing agents , operation patterns , ratio of powder and gas , and the optimum design of injection control .It is proved by practice that the optimum design has brought good effects .
由于我国从平炉改造到转炉炼钢比较晚 , 铁 水炉外脱硫到 70 年代才逐渐发展起来 , 脱硫工艺 设计存在许多不足之处 , 基本上都是在原有的基 础上加以改进 , 没有大的突破和创新 。 80 年代初 宝钢首次引进新日铁的 TDS(顶喷)法 , 在此基础 上 , 鞍钢 、武钢 、太钢 、攀钢等厂也建立了炉外喷吹 脱硫站 。TDS 法是新日铁于 1971 年在 ATH 法基 础上改进而成 , 一般适用于混铁车脱硫 , 铁水罐脱 硫技术还需进一步完善 , 以适合我国一些钢铁企 业进行炼钢工艺改造的需要 。
表 2 脱硫效果比较
项 目
1.目标硫 0.003% 镁/ kg·t -1 终点误差 2.目标硫 0.014% 镁/ kg·t -1 终点误差
复合喷粉脱硫 混合喷粉脱硫
0 .519 0 .0016
0 .315 0 .0033
0 .584 0 .0018
0 .375 0 .0046
4 铁水预脱硫操作方式的选择
根据喷吹量 单独控制 浓相
6 .1 旋转给料阀控制
一些喷吹系统通过旋转给料阀或螺旋给料器
的转子速度来控制喷吹量 。 宝钢 80 年代引进的 第一套新日铁的 TDS 脱硫喷吹系统 , 采用旋转给 料阀控制喷吹量 , 因维修费用高 、能耗高 、难以实 现浓相输送而终被淘汰 。
6 .2 间接控制
在喷吹罐与输送管之间不设任何机械给料装
的角度出发 , 对铁水预脱硫工艺 、脱硫剂喷吹方式 、操作方式 、粉气 比大小及喷吹控制方式的优 化设计做 一些有益的探讨 。 实践表明 , 铁水预脱硫喷吹系统的优化设计取得了良好的效果 。
关键词 脱硫 喷吹 优化设计
Optimum Design of Injection System for Predesulphurization of Hot Metal
1 .碳化钙的运输必须保存在 惰性气体内 。
2.需使用防爆仪器 , 投资高 。 3.铁水温度低时脱硫效果差 。 4.渣量大 , 铁损高 。
钝化镁
1.脱 硫 能 力 强、耗量少 。 2.渣 量 少 、铁 损低 。 3.温降低 。
1.高 温时 , 镁的 蒸汽 压 的 深 度 大。
罐压一定时 , 调节喷吹罐底部流化气量和二 次风量也可以控制喷吹量 。 实际控制过程中 , 气 量的变化往往导致粉气比及输送管内的物料运动
5 铁水预脱硫粉气比大小的确定
粉气比的大小通常要直接受到喷粉设备的影 响 。从工艺操作要求角度出发 , 在保证一定搅拌 力的前提下 , 应尽可能减少载气 , 增大粉气比 。
运载气体能增快脱硫剂的上浮速度 , 在气量 大的情况下 , 还会出现脱硫剂尚未发挥作用就被 气泡带到液面上去致 粉剂接触富硫 铁水的机会 少 。另外 , 载气量大时 , 喷枪粉气出口速度较大 , 造成气流和气泡对铁水搅拌力强 , 易出现铁水喷 溅现象 。
根据脱硫机理及脱硫剂的特点 , 喷吹操作时 ,
· 1 6 · 炼 钢 1999 年第 4 期
将喷射过程分成三个阶段 : 第一阶段 :先用 CaO 进行 预喷吹 , 喷 入 CaO
以形成强烈的旋涡 , 完成融体和渣的脱氧 , 建立起 铁水包中的环流运动 。
在相同脱硫条件下 , CaO -Mg 基混合工艺不 但比 CaC2 -Mg 基混合工 艺少 产生大 约 15 %的 渣 , 而且考虑到铁损和基建投资的情况下 , CaO Mg 基混合工艺比 CaC2 -Mg 混合工艺更便宜 。
综上所述 , 在相同的脱硫条件下 , CaO -Mg 基
混合工艺优于 CaC2 -Mg 基混合工艺 。 但是 , 由于 我国各个钢厂的环境条件和内部要求不同 , 每个 钢厂应根据自己的实际情况选择最经济和最可靠 的工艺 。
联系人 :翟兴华 , 工程师 , 武汉市(430080)武汉钢铁设计研究院
翟兴华 :铁水预脱硫喷吹系统的优化设计
· 15 ·
脱硫剂
表 1 铁水预脱硫工艺比较
优 点
缺 点
苏打或 碳酸钠
价格便宜、且 无需使用昂贵 的设备
1.脱硫过程是吸热过程 。 2 .硅酸钠渣对各种耐火材料
具有强腐蚀作用 。 3.脱 硫后 渣 流动 性好 , 扒渣
3 铁水预脱硫喷吹方式的选择
对于 CaO -Mg 基或 CaC2 -Mg 基混合工艺而 言 , 脱硫剂喷吹方式可分为复合喷吹和混合喷吹 。
在我国一些钢厂为了节省基建投资 , 常常选 用混合喷吹 , 实际上 , 这是企业的一种短期行为 。 铁水炉外脱硫的费用 , 除基建投资外 , 脱硫剂的耗 量和脱硫效果也是很重要的因素 。

合集下载

炼钢厂铁水预处理一键脱硫控制系统

炼钢厂铁水预处理一键脱硫控制系统

炼钢厂铁水预处理一键脱硫控制系统1 脱硫预处理组成与流程两个脱硫站共用一套氮气供应管路，即石灰和镁粉的储料仓。

为增加系统的灵活性，设置了一套共用的切换阀用于垂直（默认）和交叉（紧急备用）喷吹之间的选择。

喷吹系统、测温取样系统、铁包车、扒渣机和液压系统虽然每个站各自独立，但两站彼此又相同。

每个脱硫站均有两套独立的提升装置，一套用于脱硫喷枪的升降，另一套用于测温取样枪的升降。

为了获得更好的速度和位置控制，喷枪升降驱动装置采用变速调频电机驱动控制（VFD）。

铁水通过铁包车运至脱硫站。

铁包车直接接受原料跨450t天车吊运的铁水，而后从吊／座包位运至喷吹位进行喷吹、扒渣处理，当喷吹、扒渣完成后，再将铁水运至吊／座包位，由原料跨450t天车从车上吊走处理好的铁水，完成一个脱硫周期。

铁水预处理工艺流程如图1。

2 远程I/O通讯主控台包含主控桌，主控桌包含有作为一台HMI和二级客户计算机的操作工作站。

HIMI显示用西门子WINCC可扩充软件设计，并提供了脱硫和除尘系统设备的监控。

操作者报警将显示和公布在控制室的HMI上。

每个脱硫站将包括4个控制柜，每个控制柜均配有远程I/O通讯站，远程I/O 模块通过一个Profibus 网络与PLC进行通讯。

PLC经过采用TCP/IP（工业以太网）协议的以太网与HMI进行通讯。

这种通讯方式在其配置和维护方面具有很大的适应性，并准许过程数据通过远程编程经过OPC服务器进行存取。

脱硫站包括一套用Oracle为数据库的二级系统。

它由一个位于计算机房的服务器和一个客户机组成。

服务器用于数据的储存和管理，客户机作为HMI使用。

3 一键喷吹系统优化每个站控制系统是由一台西门子S7-400系列可编程逻辑控制器（PLC）和一台用于控制两个站共用部件S7-300PLC组成。

每个PLC均有本地和远程数字和模拟I/O接口。

该系统也包括每个脱硫站的人机界面（HMI），人机界面位于主控制操作台上，若必要，每个人机界面均能控制两个站。

铁水预处理喷吹法和搅拌法脱硫分析

铁水预处理喷吹法和搅拌法脱硫分析


ABSTRACT The desulphurization mechanics of hot metal injection and stirring are introduced. The desul2 phurization lim it of injected w ith M g and M g /CaO or stirred with CaO is theoretically calculated. The desulphuriza2 tion capability of every system is 10 - 4 % , 10 - 7 % , 10 - 3 % quantitative rank. The effects of desulphurization and the advantages and disadvantages between injection method and stirring method are compared, in order to guide the steel company choosing suitable desulphurization methods according to their actual situation.
溶解速度 ,提高铁液中镁的溶解度是关系到镁脱硫效果
的关键 。
M gS(g) + [O ] =M gO ( s) + [ S ] ΔG0
= - 210900 + 39. 6T, J /mol
(4)
在冶金温度下 ,镁的各种化合物的稳定性大小顺序 依次为 : M gO、M gS、M gC。式 (4)中 ΔG0 总小于零 ,意味着
— 32 —
冯京跃等 :铁水预处理喷吹法和搅拌法脱硫浅析
铁水预处理脱硫分析

铁水预处理脱硫分析

铁水预处理脱硫分析【摘要】铁水预处理是现代化炼钢厂的重要工序之一，其目的主要是降低铁水中的某些有害元素含量，为炼钢提供合格的铁水，而脱硫技术更是重中之重。

，采用铁水脱硫技术已成为钢铁企业质量水平的一个标志。

本文对铁水预处理脱硫技术及方法进行了阐述。

【关键词】铁水预处理脱硫剂的比较喷吹法1、铁水预处理发展概况西欧、日本早在20世纪60～70年代就在铁水脱硫预处理理论研究的基础上在工业上进行了应用。

国内武钢二炼钢1979年引进了日本新日铁的机械搅拌法(ＫＲ)铁水脱硫装置，北台，天钢，宣钢，冷水江，攀钢，酒钢等企业先后由国内自主开发了喷吹石灰、萤石的脱硫方法。

1985年宝钢一炼钢引进日本鱼雷罐车内喷吹石灰、萤石的脱硫装置。

武钢一炼钢开发的镁基混合喷吹工艺，1998年宝钢，鞍钢，包钢引进美国EMSⅡ公司镁基复合喷吹技术，本钢引进了霍戈文镁基复合喷吹法脱硫技术。

近几年我国铁水预处理有了强劲发展，随着钢产量从1996年1亿t发展到2004年的2.725亿t，近5年来全国共计建设了约80多套铁水脱硫预处理装置，处理能力近7000万t。

新建设的铁水脱硫预处理生产线使用的脱硫工艺主要有ＫＲ法和喷吹法，处理容器基本上为转炉铁水罐。

近几年来铁水脱硫预处理的发展还有以下特点：铁水脱硫每罐铁水容量从50ｔ(石钢等)到300ｔ(宝钢)不等。

脱硫剂主要为石灰和金属镁，既有以单独一种粉剂作脱硫剂的(如武钢一炼钢，邯钢三炼钢等)，也有以一种粉剂为基础的复合粉剂作脱硫剂的(如包钢，梅钢等)。

以金属镁作脱硫剂得到了大力发展，使用镁及镁基脱硫剂的生产线占到了80以上)。

大部分为引进国外先进的脱硫预处理工艺。

如日本的KR法，北美、西欧的镁基复合喷吹技术，乌克兰的单吹颗粒镁喷吹技术。

在工艺相似的情况下，引进技术来自不同的技术供应商。

如复合喷吹法既有美国ＥＳＭⅡ、加拿大DAN1ELICORUS(原霍戈文)、还有日本DIAMOND公司等。

我国在早期引进国外先进技术的基础上改进的自主知识产权开发技术也在发挥着作用。

铁水预脱硫喷吹系统的优化设计

铁水预脱硫喷吹系统的优化设计

但载气量过小 , 不但容易堵塞 , 还会因搅拌力 不够影响脱硫效果 。
对于任一套脱硫系统都有其合适的粉气比范 围 , 通常情况下 , 对于混铁车脱硫 , 每立方米载气 的适宜载粉量约为 15 ～ 50kg ;对于铁水罐脱硫 , 由 于易产生喷溅 , 每立方米载气的适宜载粉量约为 20 ～ 40kg 。
虽然复合喷吹设备占地面积大 , 但它能有效 地将因偏析影响脱硫效率的可能性降至最低点 。 从它与应用混合脱硫剂的混合喷粉脱硫技术使用 效果上 看 , 将 270t 铁 水硫 含 量 从 0 .055 %降 至 0 .003 %时 , 复合喷粉镁的消耗量减少 11 %, 当硫 含量降至 0 .014 %时 , 其镁消耗量减少 16 %, 使用 情况见表 2 。
本文根据铁水预脱硫工艺及喷吹技术发展状 况及实践经验 , 从铁水预脱硫喷吹系统设计的角
度出发 , 做一些有益的探讨 。
2 铁水预脱硫工艺的选择
在实际操作中 , 铁水外部脱硫常用的工艺有 4 种 , 这 4 种工艺是 :
(1)苏打或碳酸钠(Na2CO3)工艺 ; (2)石灰/ 煅烧石灰(带添加剂或不带添加剂 的 CaO)工艺 (3)碳化钙工艺 ; (4)钝化镁工艺 。 这 4 种脱硫工艺的对比见表 1 。 从表 1 可看出 , 任何一种工艺单独应用都达 不到全满意的效果 。 最近工业铁水外部脱硫技术的发展主要倾向 于两种工艺 : (1)CaO -Mg 基混合工艺 ; (2)CaC2 -Mg 基混合工艺 。 实践证明 , CaO 和镁基试剂混合使用及碳化 钙和镁基试剂混合使用比单独使用效果好 , 其原 因在于 :
从理论上看 , 脱硫过程可分为孕育期 、脱硫期 及脱硫 后期三个阶段 。 在孕育期硫 含量并无变 化 , 但要造成铁水的强烈搅拌 , 在脱硫期内铁水硫 含量急剧降低 , 脱硫后期硫含量的降低变慢 。