濟(jì)鋼4#3200m3高爐氣力輸灰系統(tǒng)優(yōu)化

劉世文，高海根，劉世彬

（1 山鋼股份濟(jì)南分公司，山東 濟(jì)南 250101；2 武警黃金第七支隊，山東 煙臺 264004）

1 前言

濟(jì)鋼4#3200m3高爐槽下除塵系統(tǒng)粉塵收集后采用正壓輸送的方式進(jìn)行輸送，除塵灰在密閉的管道中輸送，減少了除塵灰對環(huán)境的二次污染。該系統(tǒng)根據(jù)氣力輸送原理，利用壓縮空氣的靜壓和動壓進(jìn)行物料輸送，輸送距離950m。設(shè)備投產(chǎn)運行后，輸灰系統(tǒng)存在管道堵塞、管道磨損和發(fā)送器磨損等問題，為此，對氣力輸灰系統(tǒng)進(jìn)行工藝或設(shè)備改造。

2 除塵輸灰工藝存在問題分析

2.1 除塵輸灰工藝

濟(jì)鋼3200m3高爐槽下除塵工藝主要分為粉塵的收集、集中、發(fā)送、管路輸送、粉塵的儲存等，其中粉塵的發(fā)送和管路輸送是氣體輸送的關(guān)鍵，工藝流程如圖1所示。

圖1 濟(jì)鋼3200m3高爐氣體輸送工藝流程

槽下除塵共28個布袋箱體，每個箱體下對應(yīng)1個小的發(fā)送罐，布袋箱收集的粉塵通過上方氣體的反吹落至下方的灰倉，通過閥門控制落至下方的發(fā)送罐。每個發(fā)送罐依次發(fā)送至集中倉，當(dāng)集中倉灰滿時，通過集中倉下方的集中發(fā)送罐對外輸送。整個除塵輸送系統(tǒng)由氣源、發(fā)送器、輸送管道、控制閥組、尾氣處理、PLC控制系統(tǒng)等組成，全部發(fā)送通過程序控制，輸送時間短，效率高。

2.2 管道堵塞

粉塵顆粒從發(fā)送罐的出料閥出來后，容易堵塞，檢修不便，易造成二次揚塵。發(fā)送罐輸送氣體壓力在0.6MPa，下方的硫化部分初始沒有設(shè)置硫化板，單純依靠下方氣體進(jìn)行硫化，這樣灰塵的硫化必然不均勻，當(dāng)灰塵潮濕或顆粒偏大時在倉泵出料閥部分容易堵塞，由于氣流與粉塵分布不均勻，必然影響氣體輸送的效果。因此要想改善氣體輸送效果，必須首先保證氣體與粉塵顆粒均勻混合。在發(fā)送罐底部增加硫化板來改善粉塵顆粒的硫化效果，使粉塵顆粒能夠均勻地懸浮在管道內(nèi)并與氣體充分結(jié)合，改善氣體輸送的效果。單一管徑輸送時管道內(nèi)隨著管路壓力的下降，氣體會不斷膨脹，也是造成管道堵塞的原因。

2.3 管道磨損

對于單一管徑輸送系統(tǒng)，當(dāng)空氣的初始速度確定后，隨著管路壓力的降低，氣體由于膨脹而使氣流輸送速度不斷提高，至管線末端達(dá)到最大值，而輸送單位物料的金屬磨損量與氣流速度成指數(shù)關(guān)系。因此管道后半段磨損比前半段要嚴(yán)重得多，可采用沿管道流動方向改變管徑以補(bǔ)償氣流的連續(xù)膨脹方法降低磨損，同時也可以減少氣體消耗。彎管由于氣體膨脹且在轉(zhuǎn)彎處氣體粉塵流動方向的改變造成磨損，可通過變徑的辦法來緩解。

2.4 發(fā)送器磨損

發(fā)送罐出料口處經(jīng)常磨漏，致使灰塵泄漏，影響輸送。主要是由于管道連接在發(fā)送罐罐壁，氣體與粉塵顆粒在出口處旋轉(zhuǎn)，致使罐壁磨損?？梢酝ㄟ^延長內(nèi)部發(fā)送管道，縮短氣體與粉塵顆粒的旋轉(zhuǎn)區(qū)域的方式進(jìn)行解決。

3 輸灰系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 改造發(fā)送罐

發(fā)送罐的改造分為增設(shè)硫化板與內(nèi)部發(fā)送管道改造。通過分析與計算，在原發(fā)送罐的下方增設(shè)硫化板（見圖2），使得粉塵顆粒能夠與氣體很好地混合，從而改善了輸送介質(zhì)的硫化效果，提高輸送效率。

圖2 改造前后發(fā)送罐結(jié)構(gòu)

針對原發(fā)送罐在出料口周圍經(jīng)常容易磨漏的問題，將出料管道與進(jìn)氣管道深入發(fā)送罐內(nèi)部，使氣體與出料管道間距減少，進(jìn)而縮短氣體與粉塵顆粒的旋轉(zhuǎn)區(qū)域，減少磨損。

3.2 直管及彎管變徑改造

對直管及彎管進(jìn)行變徑改造，根據(jù)壓力盡量低的變徑設(shè)計原則，任一處的空氣速度不能低于系統(tǒng)可靠輸送的最小速度。1）管段選擇。在保證分段效果的前提下，本著設(shè)計避免復(fù)雜化的思路，根據(jù)管材規(guī)格將全長約1000m的管道分3段進(jìn)行變徑設(shè)計。2）管徑的選取。從靠近中間部分管段的管徑入手，中間管段的管徑與參照管徑D0相比宜小不宜大，相鄰的管徑分別為 D1、D2，且滿足 D1＜D0＜D2，根據(jù)參照管徑與實際管徑最小差值，確定3段管道直徑分別為108mm、125mm、159mm。3）管長確定。根據(jù)管線的壓降成比例地為每段變徑確定長度，前提是保證變徑后的輸送氣流速度維持在起始段的輸送速度水平，實際改造參數(shù)見表1。

3.3 增設(shè)排堵裝置

在有些情況下管道堵塞不可避免，在管道堵塞時，為保證不拆除管道解決管道堵塞，在充分結(jié)合氣體及粉塵的流動特性基礎(chǔ)上，增加一卸壓管道連接到集中倉（見圖3）。當(dāng)管道堵塞時，輸灰閥與堵塞部分的壓力較高，集中倉壓力較低，這時關(guān)閉輸灰閥、補(bǔ)氣閥，然后打開泄壓閥，氣體向集中倉流動，同時帶動堵塞部分粉塵回流，然后關(guān)上泄壓閥，打開補(bǔ)氣閥充壓，壓力達(dá)到發(fā)送壓力后，再關(guān)閉補(bǔ)氣閥、打開泄壓閥。根據(jù)堵塞情況，反復(fù)幾次，管道即可疏通。

表1 變徑管道參數(shù)

圖3 改造后排堵裝置結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

通過輸灰系統(tǒng)改造，改善了氣力輸送的效果，管道堵塞、設(shè)備磨損得到解決，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行率；減少了氣體消耗，因為氣流壓降與氣流速度的平方成正比，與輸送管徑成反比，所以在變徑條件下的氣流壓降比在單一管徑條件下的氣流壓降低得多，改造后氣力輸送使用的氣體壓力由原來的0.6MPa降低到0.4MPa，每天可節(jié)約壓縮空氣消耗200m3；延長了硫化倉等設(shè)備的使用壽命，排堵裝置的改造，使得管道堵塞能夠在短時間內(nèi)得到解決，降低了設(shè)備維護(hù)成本。通過一系列改造，年節(jié)約能源消耗、相關(guān)備件及維護(hù)成本費用約20萬元。