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RH干式真空泵系统与传统真空泵的对比
信息来源:大路通官网 日期:2019-11-05

在冶金行业中,RH炉真空处理领域多采用蒸汽喷射泵抽真空技术,运行成本、能源和蒸汽消耗较高;干式真空泵抽真空技术多用于小吨位VD炉真空处理系统。干式真空泵系统技术与传统蒸汽泵真空系统相比,启动和运行更灵活、可靠,节能环保效果十分明显。应用干式真空泵系统,可以取消传统的蒸汽供应系统、蓄热系统和相关的水处理系统,但设备本身一次性投资较大。包钢曾在新建的240tRH炉上采用了干式真空泵抽真空技术,建成了当时世界上处理能力最大的RH干式真空泵系统。RH干式真空泵系统最大的特点是运行成本、能源消耗极低。目前干式真空泵系统能够满足RH炉工艺要求,运行稳定,取得了突出的节能效果。干式真空泵系统是指泵从大气压下开始抽气,泵系统能将被抽的气体通过真空管道排放到大气中,实现RH真空处理冶金功能。RH炉的主要功能是通过在高真空度下对钢水进行脱氧、脱氢、脱碳处理,真空泵系统根据RH工艺处理各阶段的真空度要求进行设计,不同的真空度通过真空泵系统的自动控制实现。近年来通过不断摸索和研究,RH炉干式真空系统取得了一定的经验。

1RH炉主要设备参数

RH炉本体系统是由中冶京城和西门子奥钢联联合设计完成,干式真空泵系统是由ADREM公司设计安装完成。干式真空泵系统能够满足工艺的要求。RH炉主要工艺参数如表1所示。

 

2、干式真空泵系统

2.1真空泵参数

RH干式真空泵系统由4级并联的螺杆泵和罗茨泵组成,包括10台超高流量的罗茨泵,10台高流量的罗茨泵,7台高流量高压差的罗茨泵,7台干式真空螺杆泵,并带有自动氮气吹扫功能和自动排除粉尘功能的过滤器。根据工艺要求和系统气体流量来确定干式真空泵系统的抽气能力。干式真空泵系统能在20~105Pa的压力范围运行工作,排气口与大气相连,能连续的向大气中排气。根据要达到的冶金效果,计算得出每级泵的抽气量以及能够承受的压差,然后对泵进行选型组合。每级泵的抽气能力和装机容量不同,具体如表2。通过对不同级别的泵进行组合,蜜瓜电影网达到设计要求的抽气能力。

 

 

2。2抽气能力

干式真空泵系统是RH精炼装置的主要组成部分,其抽气能力、抽气速率等工艺参数直接影响RH炉的冶金效果,设计抽气能力在真空度67Pa时达到1100kg/h,真空度3min能够达到67Pa以下,完全满足工艺要求。实际生产过程中真空处理不同时间的真空度如图1所示,真空度3min达到了67Pa,满足工艺要求。

 

 

2.3过滤器系统

RH干式真空泵过滤器系统可以减少钢水处理时的烟尘,减少了烟尘对环境的污染。在生产过程中废气含尘浓度在真空环境下难以检查发现,由粉尘颗粒引发的干式泵机械卡阻,结合干式泵的运行机理,设计中加装在线检测系统,优化干式真空泵系统停泵吹扫程序,解决了粉尘颗粒在密闭的环境下的检测和真空泵卡阻问题。RH干式真空泵系统采用袋式过滤器,干式真空泵加工制造非常精确、而且内部公差非常小。进入到真空泵内的废气必须经过冷却,完全清除掉灰尘。否则灰尘进入泵系统严重损害泵体。因此过滤除尘系统对于干式真空泵系统是必不可少的关键环节。该厂在RH炉本体管道上安装了气体冷却器降低从真空槽抽出的废气温度。同时气冷器也是一个惯性除尘器,它把排气流中的粉尘颗粒沉降在下面的卸灰溜管内,然后废气进入真空条件下工作的袋式过滤器,降低了废气温度,去除了部分粉尘颗粒。袋式过滤器在真空条件下工作需要一定的防范措施。过滤器的设计需要能够满足压力由真空压到大气压的快速改变,完全密封,以防止空气泄漏进入真空系统。钢水在真空精炼过程中,钢水中的气体在低真空度下从钢水熔池中逃逸,同时逃逸的还有少量的气化金属,主要为在炼钢温度下具有高蒸汽压的金属锌、镁和锰。在进入真空泵的途中,这些金属在真空系统内的冷却部件上升华,形成一层附着层,在真空脱气处理后打开真空脱气装置,它们暴露在空气下就立即着火燃烧。随后,在每一脱气周期过程中,过滤器袋就覆盖一层自燃氧化物层。在脱气作业完成后,过滤器袋必须清除氧化物层,氮气吹扫系统在真空状态下会对布袋进行吹扫,以避免在下一脱气周期开始时,空气进入而发生着火。过滤器在每次真空处理结束自动清洗。当真空泵维持在低压或者真空主阀关闭下,向脉冲式射流清洗阀供应氮气,开启脉冲式射流作业程序,从而避免从一组过滤袋冲洗下来的灰尘又附着在邻近一组袋内。过滤袋不按顺序清洗,而是从第一组开始,按交替方式清洗,这样可使灰尘沉淀下来,而不会被相邻组内的气流吹得到处都是。通常,实施3次清洗周期。在清洗完成后,切断氮气供应,干式真空泵系统可继续进行真空处理作业。在过滤器的锤形底部安装震动器,可根本上避免过滤袋清洗后灰尘沉积。如果发生灰尘沉积,则在随后的抽真空中,自燃性灰尘在可能清洁的过滤袋间旋流,容易引起过滤器着火燃烧。在开始一个新的脱气周期时,必须调整抽真空管路旁路阀开启,以使真空槽和预抽真空过滤器之间有足够长的压力平衡时间,使过滤器支持笼不会变形,过滤袋不会被突然涌入的气流损坏。


3、干式真空泵系统工艺性能

干式真空泵系统主要用于钢水真空脱气、脱碳、脱氧、调节钢水成分温度。泵组的级数以及泵的种类和每一级泵的大小和数量都是根据具体工艺和系统气体流量所需的抽气能力决定的。

3。1钢水循环速率RH炉环流气体的设计最大240m3/h,但由于处理量及真空槽设计不同,在满足各自工艺处理要求的条件下,不同真度下实际钢水的循环速率不同,206tRH真空槽浸渍管直径0.72m,真空处理过程中环流气体控制在150m3/h,循环量计算如表3

 


3.2脱氢效果

在一定温度下,钢液中[H]含量随着炉内压力的降低而降低;在一定的压力下,[H]含量随温度的升高而增大,但在二次精炼中,压力对[H]含量影响远超过温度[3]。当气相压力达300Pa时钢中w[H]1.5×10-6,即低于氢在α-Fe中的溶解极限,从而可完全消除“白点”缺陷。故实际生产中,脱氢的真空度控制一般为200Pa以下。干式真空泵系统脱氢速率较快,对干式真空泵系统进行不同时间氢含量的试验,2是对真空处理不同时间的氢含量的影响,10min氢质量分数达到2×10-6左右,15min氢质量分数达到1.5×10-6以下,20min氢质量分数达到1×10-6以下。

 

3.3脱碳效果

由于真空处理时高温和搅拌强烈,所有利于提高脱碳速率的各项因素都可以加快脱碳反应。在真空室内压力迅速降低的过程中,随着提升气体流量增加,循环流量、容积系数增加,提高了脱碳速率,加快了脱碳反应的进行。对干式真空泵系统进行了7炉不同时间碳含量的试验,3260tRH炉的脱碳情况研究,初始w(C)=(250~400)×10-6,脱碳5minw(C)=(50~100)×10-6;脱碳10minw(C)=(10~50)×10-6;脱碳15min碳质量分数稳定在10×10-6以下。


3.4能源消耗

机械泵系统同RH炉本体一样,运行时需要消耗氮气和冷却水。干式真空泵系统不需要蒸汽和冷却水,能耗为蒸汽泵系统的10%,运行成本和总消耗减少,节能效果十分显著,成本回收和获利速度快。按照240tRH精炼年处理能力230t钢水计算,干式真空泵系统与蒸汽喷射泵系统相比,虽然一次性投资成本较大,但系统运行稳定,生产成本极低(如表4),吨钢可节约成本6。4,每年节约成本1472万元。

 


干式真空泵系统采用袋式过滤器,每次真空处理结束用氮气自动清洗过滤器系统,保证了干式真空泵系统的稳定运行。干式真空泵系统能够满足RH炉冶金工艺性能,使用干式真空泵系统脱氢和脱碳速率较高,20min氢质量分数达到1×10-6以下,脱碳15min碳质量分数稳定在10×10-6以下,取得了良好的工艺效果。应用干式真空泵系统,可降低RH炉吨钢生产成本约5.7,极大的降低RH真空精炼的工艺成本。

 

1)260tRH干式真空泵系设计抽气能力在真空度67Pa时达到1100kg/h,真空度3min达到能够达到67Pa以下,完全满足工艺要求。干式真空泵系统应用于RH,运行稳定,能够满足RH炉工艺性能要求,钢水处理后钢中的[C][H]等气体元素满足了工艺要求。

2)采用干式真空泵系统,钢水中的[C]质量分数真空处理15min后达到了10×10-6以下,钢水中的[H]质量分数真空处理20min后达到了1×10-6以下。干式真空泵系统运行稳定、节能环保,极大的降低RH工艺成产成本,为的品种钢生产提供了保障。

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