冷連軋機煙霧凈化系統(tǒng)的技術(shù)改造

孫妍，李俊豐

(煙臺南山輕合金有限公司，山東 龍口 265706)

南山輕合金公司引進的冷軋三連軋機組由德國西馬克(SMS-SIEMAG)公司和瑞典ABB公司聯(lián)合制造。三連軋機組可加工1系、3系、5系和8系的純鋁及鋁合金產(chǎn)品，機組設(shè)計最高速度1800m/min，最大產(chǎn)品寬度2100mm，最大卷材外徑2800mm，最小產(chǎn)品厚度0.15mm，設(shè)計年產(chǎn)能36萬t。機組采用六輥CVC+工作輥傳動、中間機架軋制油強制冷卻、熱邊噴射等多項先進技術(shù)，是目前亞洲最先進的鋁板帶冷連軋機組。

設(shè)備運行中，發(fā)現(xiàn)煙霧凈化系統(tǒng)在其設(shè)計結(jié)構(gòu)、工藝方面存在較大問題，分餾塔的抽真空系統(tǒng)螺桿泵頻繁出現(xiàn)卡阻，導(dǎo)致系統(tǒng)停運；由于循環(huán)水質(zhì)較差，導(dǎo)致螺桿泵的循環(huán)水泵磨損頻繁，循環(huán)水進入軸承箱使軸承銹蝕，這些問題不但嚴重影響生產(chǎn)效率且對車間環(huán)境造成危害。因此，我公司成立了煙霧凈化系統(tǒng)技術(shù)改造攻關(guān)小組，針對煙霧凈化系統(tǒng)存在的問題進行攻關(guān)，以提高設(shè)備性能，滿足公司快速發(fā)展需要。本文重點介紹煙霧凈化系統(tǒng)功能、關(guān)鍵部位存在的問題并提出詳細的技改方案。

1 煙霧凈化系統(tǒng)的功能介紹及主要參數(shù)

1.1 功能介紹

軋制過程中產(chǎn)生的軋制油煙霧經(jīng)排煙系統(tǒng)的煙道及風機，排入吸收塔，上升的軋制油煙霧被塔頂噴淋下來的清洗油顆粒吸附落回塔底，經(jīng)泵及換熱器預(yù)熱后進入除汽塔，除汽塔頂部連接管路配備了一臺真空泵，將塔內(nèi)產(chǎn)生的水蒸汽抽吸排廢，為進入分餾塔、提高軋制油的純度做好充分準備。去除水蒸汽后的清洗油和軋制油混合介質(zhì)經(jīng)泵及換熱器升溫后進入分餾塔并再次加熱，利用清洗油和軋制油的餾點不同，餾點低的軋制油氣經(jīng)塔頂部的抽真空系統(tǒng)抽吸上升，與塔頂?shù)乃淠鹘佑|后凝結(jié)滴落在收集盤中，經(jīng)儲存罐排到軋制油系統(tǒng)的回油箱，實現(xiàn)軋制油的回收利用，分餾后的高溫清洗油經(jīng)泵及換熱器排回吸收塔重復(fù)再利用(圖1)。

1.2 煙霧凈化系統(tǒng)的主要參數(shù)

煙霧凈化系統(tǒng)設(shè)計最大通風量為340 000 m3/h；煙霧吸收塔入口處煙氣中含軋制油最大濃度1600mg C/m3(<40℃, 1.013 bar，90%相對濕度)；經(jīng)蒸餾后回收的軋制油最多約480kg/h；凈化后排放的軋制油濃度≤ 50 mg C/m3，達到環(huán)保部門的排放要求。

2 系統(tǒng)運行中存在的問題及改進措施

2.1 分餾塔螺桿真空泵卡阻

分餾塔配置的真空抽吸泵組由AERZEN公司提供的型號為GMa 13.f 7 HV羅茨泵和德國BUSCH公司提供的NC0300螺桿泵兩級泵組成，呈上下布置。經(jīng)運行發(fā)現(xiàn)，下游的NC0300螺桿泵頻繁卡阻。分析原因為GMa 13.f 7 HV泵運行溫度低(高于室溫約20℃)，且出口在泵下方，液、氣狀態(tài)的抽吸介質(zhì)不在泵內(nèi)存留，故未出現(xiàn)卡阻情況。而下游的臥式NC0300螺桿泵由于運行時泵內(nèi)部溫度>100℃，螺桿間及螺桿與泵腔體間配合間隙小，高碳鏈的添加劑在長期高溫條件下容易凝結(jié)并焦化，聚集在泵腔體內(nèi)，導(dǎo)致泵體內(nèi)溫度越來越高，隨著抽吸介質(zhì)的焦結(jié)速度逐漸加快，螺桿間及螺桿與腔體配合間隙越來越小，最終使泵螺桿卡阻，電機負荷驟增導(dǎo)致跳閘，整個氣洗系統(tǒng)停運。

圖1 煙霧凈化系統(tǒng)原理圖

清理焦結(jié)介質(zhì)后發(fā)現(xiàn)，焦結(jié)物嚴重腐蝕泵腔內(nèi)壁及螺桿，使之出現(xiàn)點蝕的小坑，螺桿配合間隙加大，抽吸效果明顯下降，不能滿足生產(chǎn)需要，必須更換新泵，該問題導(dǎo)致每年需更換兩臺新泵，大大增加了運行成本。此外從氣洗系統(tǒng)停運、處理泵卡阻到系統(tǒng)重新啟動需要約8～10h，這意味著冷連軋機連續(xù)軋制時將有大量軋制油煙氣排空，不能回收再利用，既增加運行成本又對環(huán)境造成一定程度的污染。

經(jīng)討論分析，決定在真空泵組前抽吸管路上加裝精密過濾器，將軋制油及高碳鏈的添加劑提前分離出來，并定期經(jīng)過濾器下方的排污閥排空。排廢的軋制油和添加劑混合物暫時儲存在廢油桶中，積攢到一定量后，請專業(yè)廢油處理廠進行后續(xù)處理?？傮w布置見圖 2。

精密過濾器筒體及附件全部采用國標S30408不銹鋼板和型材加工制造，過濾器內(nèi)濾芯采用純度為99.7%的工業(yè)鈦粉末高溫燒結(jié)而成，外觀為圓柱棒形(無縫管狀)，過濾精度為3μm，在濾芯上分布有大量微型氣孔，具有孔隙度高、過濾阻力小、滲透性好、過濾精度高、不會產(chǎn)生二次污染等優(yōu)良特性，具有優(yōu)異的機械性能、耐高低溫和耐腐蝕性能。

過濾器使用過程中需經(jīng)常檢查過濾效果，發(fā)現(xiàn)達不到技術(shù)指標時，及時進行濾芯的再生處理。為保證氣洗系統(tǒng)的連續(xù)運行，在過濾器處設(shè)置旁路，當需要清理濾芯時，將旁路閥門打開，過濾器前后的蝶閥關(guān)閉，先將過濾器頂部的排空閥打開，使空氣進入過濾器達到常壓后，開啟底部閥門將過濾器內(nèi)積液排空，方可進行濾芯的再生處理。濾芯堵塞嚴重需離線再生時，打開頂部端蓋替換為備用濾芯，恢復(fù)完畢后各閥門切換至正常工作模式，保證系統(tǒng)的連續(xù)運行。

濾芯的再生處理分為物理方法和化學方法。濾芯堵塞程度較輕、過濾的介質(zhì)顆粒和雜質(zhì)少時可采用物理方法再生：

(1)反吹(反沖)方法(無需拆除濾芯)。用純凈水(去離子水)反向反沖15min，其反沖壓力應(yīng)小于0.3MPa,或用潔凈空氣(蒸汽)吹掃，反吹壓力小于0.3MPa；

(2)超聲波清洗方法(拆除濾芯)。將鈦棒濾芯放入超聲波清洗機中，消洗1h后取出，用純凈水(或蒸餾水)沖洗15min，經(jīng)干燥滅菌后即可安裝使用。

鈦粉末燒結(jié)濾芯堵塞較嚴重或過濾介質(zhì)成份比較復(fù)雜時，可采用化學處理方法進行再生：

(1)堿洗。先用水浸潤鈦粉末燒結(jié)濾芯，然后再用3%～5%氫氧化鈉分析溶液浸泡30min，浸泡后用去離子水或純凈水內(nèi)外沖洗兩遍以上，每遍時間不少于30min，水壓0.2～0.3MPa，沖洗后放入靜水中檢查無漂浮物且測試pH值為中性方為合格；

(2)酸洗。用5%硝酸或鹽酸溶液浸泡8h，浸泡后用純凈水或去離子水內(nèi)外沖洗兩遍以上，每遍浸泡時間不得少于30min，水壓力0.2～0.3MPa，沖洗后放入靜水中檢查無漂浮物且測試pH值為中性方為合格。也可采用物理與化學方法交替進行。

安裝精密過濾器后，真空泵組的故障率明顯降低，縮短了系統(tǒng)停運時間，提高了軋制油回收效率，減少了軋制油煙霧的排放，大大提高了經(jīng)濟效益和社會效益。

圖2 改造后過濾器圖

2.2 真空泵循環(huán)水泵頻繁磨損，水腔體內(nèi)結(jié)垢較厚，冷卻效果差

改造前(圖3 )，真空泵腔體采用循環(huán)水直接冷卻的方法降低運行溫度，在真空泵的螺桿軸頭部設(shè)計安裝有一個微型葉片式循環(huán)水泵，螺桿轉(zhuǎn)動驅(qū)動循環(huán)水泵運行，促進冷卻水的循環(huán)。因循環(huán)水質(zhì)較差，雖然在冷卻水的進水管路安裝有粗過濾器，但細顆粒的泥沙仍可以透過濾網(wǎng)進入循環(huán)水泵及泵水腔體內(nèi)，泥沙進入循環(huán)水泵內(nèi)，將泵外殼磨漏，冷卻水泄露入軸承腔，使軸承銹蝕損壞。泥沙在真空泵水腔體內(nèi)壁結(jié)垢，使冷卻效果降低。據(jù)不完全統(tǒng)計，平均每4～5個月更換一次循環(huán)水泵及軸承，大大增加了運行成本。真空泵冷卻系統(tǒng)的改造已迫在眉睫。

將循環(huán)水直接冷卻改造為循環(huán)水間接冷卻系統(tǒng)。在真空泵的水路上安裝一個蓄能器性質(zhì)的冷卻液儲罐，上腔充入壓縮空氣壓力為2.5bar，下腔用于盛放冷卻液(或去離子水)的壓力為2bar。真空泵的循環(huán)水泵實現(xiàn)冷卻液的循環(huán)，將真空泵的冷卻液管路接至一臺換熱器，換熱器的另一種介質(zhì)接口接到原來的循環(huán)水管網(wǎng)中，使水質(zhì)較差的循環(huán)水不接觸真空泵，僅與冷卻液進行熱交換以達到真空泵的運行溫度要求(圖4)。改造后，真空泵出口溫度由改造前的90℃以上降低到改造后的60～70℃，真空泵水腔的淤泥結(jié)垢情況消失，優(yōu)化了運行條件，降低泵抽吸腔內(nèi)運行溫度，一定程度上減少了結(jié)焦，延長了循環(huán)水泵和軸承的使用壽命，大大減少了運行成本。

圖3 改造前配有直接冷卻水系統(tǒng)的真空泵圖

3 總結(jié)

通過對煙霧凈化系統(tǒng)真空泵的改造，解決了因真空泵卡阻及循環(huán)水泵磨損、軸承銹蝕導(dǎo)致煙霧凈化系統(tǒng)停運的難題，設(shè)備運行穩(wěn)定性得到明顯提高，大大降低了維護成本，提高了軋制油的回收量，減少軋制油煙霧排放，提高了經(jīng)濟效益和社會效益。

圖4 改造后配有間接冷卻水系統(tǒng)的真空泵圖