枣庄sncr脱硝工艺（技术文献-鞍钢）

枣庄sncr脱硝工艺（技术文献-鞍钢）试验了 1.4、1.5、1.6 m 三个浸入深度。每个搅 拌桨从上线开始直至报废下线， 统计脱硫效率和 脱硫剂消耗。浸入深度试验结果见表 2。2.2 试验结果及分析由图 1 看出，KR 机械搅拌脱硫是将十字形的搅拌桨浸入铁水液面一定深度， 高速旋转带动铁水也随着高速旋转，随着搅拌桨的转动，搅拌桨周围流体沿着桨径向铁水罐侧壁流动， 流体碰到侧壁后分成两部分，分别向上和向下继续运动。搅拌桨附近由于流体的排出压力降低， 向上运动的流体由于压差和重力的作用， 形成返回搅拌桨上方的环流。而向下运动的流体在压差作用下也返回搅拌桨处，形成搅拌桨下方的环流。返回的流体由于搅拌桨转动的作用形成循环， 流体流动沿搅拌桨对称分布。图 2 为流体速度云图。搅拌桨两侧灰色部分是铁水流动的高速区， 搅拌桨桨叶上部区域和搅拌桨下部黑色区域是铁水流动的低速区域， 同时在搅拌桨边缘靠近铁水罐边缘部分形成湍流，是脱硫剂混匀的

摘要： 针对鞍钢 KR 法脱硫效果不好的问题开展了工业试验， 得出了搅拌桨的最佳浸入深度是 1.5 m，据此建立了 KR 脱硫浸入深度模型。应用新模型后，铁水预处理脱硫效率提高到94.2%，脱硫粉剂消耗降至 6.4 kg/t 铁。

关键词： 铁水预处理；KR 法脱硫；浸入深度

随着用户对钢材质量要求的日益提高， 特别是电工钢和高级别管线用钢均要求成品硫含量小于 0.003 0%，因此，各钢厂对铁水预处理越来越重视。KR 搅拌桨是搅拌脱硫动力学条件改善的关键，搅拌桨的转速、浸入深度、搅拌形式对脱硫效率均会造成极大的影响。尤其是搅拌桨浸入深度，对铁水罐内的流场起到决定性作用， 浸入深度过深或过浅，脱硫效果都不好 浸入过深铁水形不成漩涡，不能和脱硫剂充分混匀；过浅则铁水容易喷出铁水罐造成洒铁事故。文献［1］认为搅拌桨最佳浸入深度为 1．25～1．45 m，文献［2］则认为最 佳 的浸入深度为 1.1～1.3 m。鞍钢 2015 年 1 月投产了两套 KR 脱硫系统， 通过铁水罐浸入深度试验得出最佳浸入深度，并通过测液面的方式，编制出一套 KR 脱硫系统搅拌桨最佳浸入深度的计算模型，应用后铁水预处理脱硫效率得到提高。

1 国内外 KR 搅拌桨浸入深度的研究情况

由图 1 看出，KR 机械搅拌脱硫是将十字形的搅拌桨浸入铁水液面一定深度， 高速旋转带动铁水也随着高速旋转，随着搅拌桨的转动，搅拌桨周围流体沿着桨径向铁水罐侧壁流动， 流体碰到侧壁后分成两部分，分别向上和向下继续运动。搅拌桨附近由于流体的排出压力降低， 向上运动的流体由于压差和重力的作用， 形成返回搅拌桨上方的环流。而向下运动的流体在压差作用下也返回搅拌桨处，形成搅拌桨下方的环流。返回的流体由于搅拌桨转动的作用形成循环， 流体流动沿搅拌桨对称分布。

图 2 为流体速度云图。搅拌桨两侧灰色部分是铁水流动的高速区， 搅拌桨桨叶上部区域和搅拌桨下部黑色区域是铁水流动的低速区域， 同时在搅拌桨边缘靠近铁水罐边缘部分形成湍流，是脱硫剂混匀的最佳区域。只有保证铁水高速区域灰色部分面积最大， 搅拌桨下部铁水流动速度最小的黑色区域（通常认为是死区）面积最小，脱硫剂才能达到最佳的混匀效果。在脱硫剂稳定的条件下，工业试验以脱硫效率最高、脱硫粉剂消耗最低、搅拌桨底部结瘤最小时为最佳浸入深度。

2.2 试验结果及分析

试验了 1.4、1.5、1.6 m 三个浸入深度。每个搅 拌桨从上线开始直至报废下线， 统计脱硫效率和 脱硫剂消耗。浸入深度试验结果见表 2。

由表 2 看出，浸入深度为 1.5 m 时，脱硫效率最高，为 94.2%，脱硫剂消耗最低，为 6.4 kg/t。三个 浸入深度的搅拌桨结瘤情况见图 3。由图 3 看出， 浸入深度为 1.4 m 时搅拌桨结瘤最严重，1.6 m 时 次之，1.5 m 时搅拌桨基本上不结瘤。

本次试验得出结论， 浸入深度 1.5 m 时脱硫 动力学条件最好，脱硫剂混匀效果也最好，没有发 生脱硫剂在搅拌桨轴部和底部结瘤现象。因 此 认为，鞍钢 200 t 铁水罐 KR 脱硫的最佳浸入深度 是1.5 m。

3 浸入深度模型的开发

3.1 熔池深度的精确测定

鞍钢 200 t 铁水罐出铁量为 190~205 t， 出铁 量不同，铁水罐耐材的侵蚀程度不同，熔池深度也 不同， 原设计模型的熔池深度是通过铁水量的变 化理论计算得出， 没有考虑铁水罐耐材侵蚀造成 的铁水罐容变大， 必须准确测量铁水熔池深度才 能准确计算出下桨深度。图 4 为熔池深度示意图。

图 4 中，L1 是 待 机 位 时，搅 拌 桨 下 沿 距 铁 水 罐 上 沿 的 距 离 ，L1=2 750 mm；h1 是 铁 水 净 空 ；h2 是铁水熔池深度 ；H0 是 铁 水 罐 内 径 高 度 ，H0=4 904 mm。搅拌桨的下沿距离铁水罐底的距离 是 L1 H0=7 654 mm。熔池深度 h2=7 654-L1-h1。h1 随着铁水量的变化和铁水罐耐材的侵蚀程度变 化。目前没有精密设备可以准确测量出铁水罐的 净空，可以通过搅拌桨的行程测出 h1，搅拌桨的待机位时零点即 0 mm。搅拌桨向下运行到搅拌桨下 沿接触到铁水液面记录此数码，此时的数码减去 2 750 就是 h1，用 7 654 减去此时的数码就是 h2。

3.2 下桨深度的确定

工业试验确定了 200 t 铁水罐 KR 脱硫的最 佳浸入深度是 1.5 m， 精确测定铁水熔池深度后， 可以精确计算出 KR 脱硫的下桨深度。KR 脱硫的 下桨深度应该是 L1 h1 900 600 （900 是搅拌桨叶 片高度，600 是搅拌桨在工作位时搅拌桨上沿距离 铁水液面的距离）。

3.3 浸入深度模型的编制

为了方便操作，把 3.2 中的 900 600=1 500 定 义为 KL，L1 是固定值，h1 是变化值，不能直接测出 h1，可以测出 L1 h1 的和，把确定 L1 h1 和的过程定 义为测液面过程， 把 L1 h1 的和定义为液面高度。

下桨深度=液面高度 KL。每一罐脱硫铁水只要测 出液面高度就可以准确得出下桨深度。具体测液 面的方法如下:

（1） 将搅拌桨沿一个桨叶楞的位置从下向上 鱼鳞状的涂上耐火泥。

（2） 将搅拌桨浸入铁水里 （接近 1/3 的位置) 记录此时的数码。图5 为搅拌桨浸入铁水时操作页 面截图。

（3） 搅拌桨抬起， 测量搅拌桨浸入铁水的深 度， 搅拌桨从待机位到搅拌桨下沿接触铁水的实 际数码等于搅拌桨浸入铁水里时的数码减去搅拌 桨浸入深度。这个数码称为本罐铁水的液面高度。然后在计算机一级程序上做出搅拌桨下桨深度计 算图，见图 6。把对应罐号的铁水量输入就可以得 出下桨深度，再根据脱硫的操作画面，则整个搅拌 桨的浸入深度模型编制完成。

4 模型的应用效果

2018 年 1 月应用了该模型， 应用新模型既解 决搅拌桨结瘤问题 又从根本上杜绝了浸入深度过 浅造成铁水喷溅导致的铁水损失。1~6 月份脱硫 剂的消耗情况及扒渣铁损情况见图 7。从图 7 中可 以看出，脱硫剂消耗持续降低，从 1 月份的吨铁最 高消耗 8.286 kg 降到 6 月份的 6.340 kg 降幅达到 23%。扒渣铁损降低了 0.16 t/罐， 降低幅度接近 10%。此期间工况相同，分析扒渣铁损降低的原因 认为， 一部分是粉剂消耗降低， 按脱硫渣含铁量10%计算，粉剂消耗降低 23%，由此带来扒损降低 应该是 23%×10%=2.3%，所以，减轻铁水喷溅降低 了 7.7%的扒渣铁损。

5 结论

（1） 工业试验得出 鞍钢 200 t 铁水罐 KR 脱 硫系统搅拌桨插入深度为 1.5 m 时， 脱硫效率最 高，达到 94.2%，脱硫粉剂消耗最低为 6.4 kg/t。

（2） 通过测液面和设定 KL 值准确地计算出 每罐铁水的下桨深度， 并且直接应用在一级操作 画面上，编制出了 KR 脱硫插入深度模型。应用新 模型后，吨钢粉剂消耗降低了 23%，既解决了搅拌 桨结瘤问题， 又降低了由于铁水喷溅问题造成的 铁水损失。

参考文献

［1］ 李胜超，廖利辉，邓品团，等． 武钢 KR 脱硫工艺技术改进［J］． 钢铁研究， 2013， 41（4）：39-42．

［2］ 霍 自 美． 铁 水 预 处 理 KR 脱硫工艺优化实践 ［J］． 宽 厚 板， 2015， 21（2）：26-29．

［3］ 杨锋苓 周慎杰. 搅拌槽内单相湍流流场数值模拟研究进展 ［J］. 化工进展 30（6）: 1158-1165.

［4］ 田广亚，徐强，闵通 宏，等. KR 法铁水脱硫水模型实验研究 ［C］∥第四届冶金工程科学论坛. 北京：北京科技大学，2005．

［5］ R.Shiba A.Uddin Y.Kado et al. Solid/liquid Mass transfer Correlated to Mixing Pattern in Mechanically -stirred Vessel ［J］. ISIJ International 2014 : 2754-2760