除塵及氣力輸送裝置的改造和優(yōu)化

李有順

(新疆中泰化學(xué)阜康能源有限公司，新疆 烏魯木齊 830009)

目前，國(guó)內(nèi)電石法PVC生產(chǎn)企業(yè)普遍采用布袋除塵器處理電石破碎過(guò)程中產(chǎn)生的電石粉塵，在多年的生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中掌握了豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)有技術(shù),設(shè)備已形成標(biāo)準(zhǔn)化成套供應(yīng)，但每個(gè)企業(yè)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，對(duì)除塵裝置都進(jìn)行了不同程度的技術(shù)改造，以確保安全。

鑒于我國(guó)特殊的能源結(jié)構(gòu),電石法PVC在我國(guó)，尤其是西部煤炭資源豐富的地區(qū)將在很長(zhǎng)一段時(shí)間里繼續(xù)采用，因而對(duì)布袋除塵器及配套裝置還將不斷進(jìn)行完善。布袋除塵器作為環(huán)保裝置，是電石法PVC生產(chǎn)企業(yè)的重要環(huán)保設(shè)施之一，確保除塵設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。由除塵與氣力輸送系統(tǒng)組成的成套裝置在自動(dòng)化控制方面有著明顯的潛力可挖掘，是優(yōu)化、提高生產(chǎn)效率的一個(gè)入手點(diǎn)。

1 除塵器與氣力輸送裝置綜述

1.1 除塵裝置

袋式除塵器是過(guò)濾式除塵器的一種。袋式除塵器的工作原理是依靠編織的或氈織(壓)的濾布作為過(guò)濾材料，當(dāng)含塵氣體通過(guò)濾袋時(shí)，粉塵經(jīng)過(guò)濾布的篩分、慣性、黏附、擴(kuò)散和靜電等作用而被捕集，被阻留在濾袋的表面，干凈空氣則通過(guò)濾袋纖維間的縫隙排走，從而達(dá)到分離含塵氣體中粉塵的目的[1]。其優(yōu)點(diǎn)在于除塵效率高(一般大于99%)，屬高效除塵器；運(yùn)行穩(wěn)定，不受風(fēng)量波動(dòng)影響，適應(yīng)性強(qiáng)，不受粉塵比電阻值限制，十分適用于電石粉塵的過(guò)濾捕集。

新疆中泰化學(xué)阜康能源有限公司80萬(wàn)t/a PVC樹(shù)脂、60萬(wàn)t/a離子膜法燒堿裝置使用2條上料線(xiàn)，共有4套除塵器，與傳統(tǒng)電石破碎裝置的不同點(diǎn)在于：改變以往吸塵點(diǎn)就近設(shè)置小型除塵器的設(shè)計(jì)思路，采用集中式除塵，除塵器和配套裝置獨(dú)立于破碎在線(xiàn)設(shè)備，收集的電石粉塵集中采用氣力輸送裝置回收利用。在確?，F(xiàn)場(chǎng)工況環(huán)境的前提下，極大地避免了電石粉塵回收后的二次泄漏，并將電石粉塵輸送至乙炔發(fā)生裝置進(jìn)行回收利用，減少了原料消耗，改變了除塵裝置臟、亂、差的工作環(huán)境以及電石粉塵人工搬運(yùn)的工藝運(yùn)行方式。

1.2 氣力輸送裝置

氣力輸送又稱(chēng)氣流輸送，利用氣流的能量在密閉管道內(nèi)沿氣流方向輸送顆粒狀物料是流態(tài)化技術(shù)的一種具體應(yīng)用[2]。電石粉塵氣力輸送系統(tǒng)是指從除塵器下螺旋輸送機(jī)出料口開(kāi)始至緩沖料倉(cāng)頂部卸料箱入口為止的一整套系統(tǒng)，主要包括進(jìn)料管路、輸送器、輸送器排氣管路、輸送氮?dú)夤苈?、輸料管路、輸料管排堵反抽管路、料倉(cāng)頂部卸料裝置等。氣力輸送裝置如圖1所示。

圖1 氣力輸送裝置簡(jiǎn)圖Fig.1 Diagram of pneumatic conveying device

1.3 除塵裝置及氣力輸送裝置運(yùn)行現(xiàn)狀

新疆中泰化學(xué)阜康能源有限公司除塵及氣力輸送裝置于2012年投入運(yùn)行，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)周期的連續(xù)運(yùn)行，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)有的生產(chǎn)需求，揚(yáng)塵點(diǎn)電石粉塵捕集至除塵器凈氣室箱體，經(jīng)輸送設(shè)備輸送至氣力輸送裝置倉(cāng)泵后由氮?dú)饧訅毫骰?，輸送至緩沖料倉(cāng)后，根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行回用。

隨著裝置生產(chǎn)負(fù)荷逐漸增加，除塵裝置及氣力輸送裝置暴露出一些問(wèn)題，主要集中在以下3點(diǎn)。

(1)除塵器清灰效果差，提升閥故障頻率高，不能有效處理濾袋表面積灰。間接導(dǎo)致運(yùn)行阻力增加，系統(tǒng)風(fēng)量下降，使現(xiàn)場(chǎng)吸塵點(diǎn)揚(yáng)塵增加；除塵罩吸塵效果不佳及部分末端管路積灰堵塞。

(2)氣力輸送控制系統(tǒng)的進(jìn)料過(guò)程采用單一時(shí)間控制，出現(xiàn)過(guò)因進(jìn)料過(guò)多造成閥門(mén)管路堵塞等情況。

(3)4臺(tái)除塵器及氣力輸送裝置分別采用單獨(dú)的控制界面，操作監(jiān)控不便。

2 裝置的優(yōu)化與改進(jìn)

2.1 運(yùn)行現(xiàn)狀分析

2.1.1 除塵裝置運(yùn)行問(wèn)題分析

新疆中泰化學(xué)阜康能源有限公司采用的除塵裝置為離線(xiàn)清灰低壓脈沖袋式除塵器，采用的氣體凈化方式為外濾式，每個(gè)凈氣室有1個(gè)提升閥，各個(gè)室輪流進(jìn)行離線(xiàn)清灰時(shí)，須把對(duì)應(yīng)的提升閥關(guān)閉，切斷該室的過(guò)濾氣流,隨即開(kāi)啟脈沖閥,向該室噴入高壓空氣，使濾袋振動(dòng)，清除濾袋外表面聚集的粉塵,脈沖清灰的脈沖寬度和清灰周期可根據(jù)工況條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。故可從以下方面優(yōu)化改善清灰裝置運(yùn)行情況：優(yōu)化提升閥，降低提升閥故障率，達(dá)到離線(xiàn)清灰操作時(shí)切斷凈氣室過(guò)濾氣流的目的；優(yōu)化脈沖控制程序，控制除塵器壓差穩(wěn)定；針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況對(duì)局部吸塵點(diǎn)除塵罩進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

2.1.2 氣力輸送裝置運(yùn)行問(wèn)題分析

氣力輸送裝置的運(yùn)行故障主要集中在進(jìn)料操作,螺旋輸送機(jī)單次輸送量不穩(wěn)定，有時(shí)出現(xiàn)加料過(guò)多造成倉(cāng)泵頂部進(jìn)料閥、排氣閥堵塞故障。其原因在于原設(shè)計(jì)的定時(shí)進(jìn)料程序控制與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況不符。

基于上述原因，選取一種適合于實(shí)際生產(chǎn)情況的進(jìn)料方式即可有效降低氣力輸送裝置的閥門(mén)故障率。本套破碎裝置日常運(yùn)行模式為每日連續(xù)破碎時(shí)間控制在12～16 h，其余時(shí)間將破碎裝置停用，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢修及衛(wèi)生清掃等工作。在破碎裝置正常破碎時(shí)，除塵器捕集的粉塵量大；而破碎裝置停運(yùn)后捕集的粉塵量則微乎其微。因此，采用單一的定時(shí)輸送就不能滿(mǎn)足生產(chǎn)運(yùn)行需求。

2.2 裝置的優(yōu)化改進(jìn)

除塵與氣力輸送裝置的優(yōu)化主要從簡(jiǎn)化、完善控制操作及改善現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境方面入手，系統(tǒng)地考慮裝置的運(yùn)行，針對(duì)關(guān)鍵的除塵器清灰問(wèn)題、現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵問(wèn)題等進(jìn)行改造。

2.2.1 除塵系統(tǒng)優(yōu)化

(1)除塵器提升閥改造。

提升閥的啟閉動(dòng)力由1個(gè)雙作用氣缸提供，受單電控電磁閥控制。改造前提升閥簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)如圖2所示。閥板與連桿采用螺栓硬連接，閥板與風(fēng)道口密封為硬密封，在打開(kāi)、閉合的操作過(guò)程中，閥板易出現(xiàn)應(yīng)力，造成連桿處斷裂或螺栓滑絲導(dǎo)致閥板脫落，使提升閥失效，直接影響清灰效果。

圖2 原提升閥結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of original lift valve

根據(jù)提升閥的運(yùn)行情況，進(jìn)行了4方面的改進(jìn)。

①更換驅(qū)動(dòng)氣缸。將原有QGB100*250氣缸更換為QGB125*630。

②改進(jìn)提升閥氣缸與閥板連接方式，將原有螺紋硬連接改為萬(wàn)向節(jié)連接，并安裝萬(wàn)向節(jié)限位裝置。

③更換提升閥閥板，將原來(lái)的用6 mm鋼板制做閥板更換為用3 mm鋼板制做，并設(shè)置加強(qiáng)筋，減少閥板質(zhì)量。

④增加閥板密封裝置。

改造后的提升閥結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 改造后的提升閥結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure of improved lift valve

(2)除塵器脈沖清灰控制系統(tǒng)優(yōu)化。

新增除塵器壓差檢測(cè)及壓縮空氣氣源壓力檢測(cè)，設(shè)置定時(shí)、定壓及手動(dòng)測(cè)試控制模式，實(shí)現(xiàn)除塵器運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保清灰裝置運(yùn)行可靠、有效。

(3)局部除塵罩優(yōu)化改進(jìn)。

通過(guò)查找相關(guān)設(shè)計(jì)要求，針對(duì)揚(yáng)塵情況較大的收塵點(diǎn)進(jìn)行除塵罩改造，設(shè)置錐形頂吸式集氣罩以提高收塵效果，其一般設(shè)計(jì)原則為集氣罩錐體部分高度不小于500 mm，斜邊角度一般不小于40°，吸塵面積為吸塵管道截面積的6～10倍為宜，避免風(fēng)量的不必要損耗。

2.2.2 氣力輸送裝置的優(yōu)化改造

(1)定時(shí)、定量雙模式輸送程序。

除塵器下部錐斗增加料位檢測(cè)，設(shè)置高料位輸送聯(lián)鎖程序，并在氣力輸送氣泵處增加稱(chēng)重料位計(jì)，設(shè)置定時(shí)、定量雙重模式輸送，提高輸送效率，避免因單一設(shè)置定時(shí)控制時(shí)進(jìn)料過(guò)多造成管路、閥門(mén)堵塞或螺旋輸送機(jī)等故障，減少人工操作頻率。

(2)除塵及氣力輸送控制系統(tǒng)整合。

整合除塵器與氣力輸送控制程序，將原本分散的PLC控制界面整體設(shè)置于一臺(tái)PC終端機(jī)，提高自動(dòng)化程度，降低操作難度，便于整體監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及日常操作。

2.3 除塵系統(tǒng)改進(jìn)效果及效益

2.3.1 除塵器收塵量增加

除塵系統(tǒng)捕集電石粉塵的平均發(fā)氣量約為30 L/kg，折算后每年可節(jié)約電石(以發(fā)氣量290 L/kg計(jì)算)用量約410 t，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益約75.3萬(wàn)元。輸灰量情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 輸灰量情況統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of dust conveying

2.3.2 氣力輸送裝置效率提高，節(jié)約氮?dú)庥昧?/p>

采用定時(shí)、定量模式進(jìn)行粉塵輸送，符合現(xiàn)場(chǎng)工藝運(yùn)行狀況，避免因定時(shí)設(shè)置問(wèn)題造成輸送設(shè)備及管路故障。改造后，將原有進(jìn)料時(shí)間300 s改為800 s，減少了輸送頻率，每日可減少氮?dú)庥昧?80 m3，每年節(jié)約氮?dú)饬考s280 800 m3，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益約4.2萬(wàn)元(氮?dú)鈫蝺r(jià)以0.15元/m3計(jì)算)。

2.3.3 自動(dòng)化程度提高，操作強(qiáng)度下降

改造后將除塵、氣力輸送控制PLC程序集中于一臺(tái)PC終端機(jī)，操作及巡檢效率提高，減少了操作頻；系統(tǒng)優(yōu)化完成后，原有除塵崗位操作人員共減少4人，提高了工作效率。人工成本(含勞保)以每人8 000元/月計(jì)算，每年可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益約38.4萬(wàn)元。

3 結(jié)語(yǔ)

除塵裝置的運(yùn)行穩(wěn)定是破碎裝置正常生產(chǎn)的有效保證，在目前環(huán)保要求日趨嚴(yán)格的形勢(shì)下顯得尤為重要。除塵系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行能夠創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，同時(shí)能夠節(jié)約一定的生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)原料的消耗，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 孫熙.袋式除塵技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．

[2] 周乃如,朱鳳德.氣力輸送原理與設(shè)計(jì)計(jì)算.[M].鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，1981．