氣力輸送在魯南球團(tuán)生產(chǎn)線除塵輸灰的應(yīng)用與實(shí)踐

李宗國 董金峰 王 輝 張?jiān)鱿?/p>

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)魯南礦業(yè)有限公司，山東 臨沂 276421)

0 引言

萊鋼集團(tuán)魯南礦業(yè)公司球團(tuán)廠始建于2003年4月，是國內(nèi)首條60萬t/a鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機(jī)氧化球團(tuán)生產(chǎn)線。球團(tuán)廠的除塵灰輸灰系統(tǒng)最初采用的是機(jī)械輸送，由鏈篦機(jī)下的4條深埋刮板機(jī)、電除塵器下的除塵系統(tǒng)組成的輸送系統(tǒng),將灰塵輸送至造球緩沖倉。由于設(shè)備自身密封性能差，物料在輸送過程中出現(xiàn)粉塵泄漏，易造成環(huán)境二次污染，不能達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。隨著國家對環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，需要對原有輸灰系統(tǒng)進(jìn)行改造。

1 魯南球團(tuán)生產(chǎn)線應(yīng)用氣力輸送的原因

1.1 設(shè)備故障率高、維修難度大

原除塵灰輸灰系統(tǒng)所采用的刮板機(jī)輸送方式，存在設(shè)備故障率高、維修難度大等缺陷，且由于其刮板與鏈節(jié)采用滑動(dòng)摩擦方式運(yùn)輸，造成備件損耗大，生產(chǎn)成本高。靜電除塵的除塵系統(tǒng)由6套放灰閥、6套加濕器、4條皮帶組成，采用水濕降塵法，設(shè)備易銹蝕、易老化，造成設(shè)備故障率高，備件損耗大。

1.2 漏灰點(diǎn)多、粉塵大、勞動(dòng)強(qiáng)度高

原除塵灰排灰系統(tǒng)設(shè)備自身缺陷多，漏灰點(diǎn)多。經(jīng)技術(shù)人員現(xiàn)場跟蹤測試，年漏灰量約10 000 t，既造成環(huán)境二次揚(yáng)塵污染，又造成礦粉損失，且經(jīng)常對設(shè)備、現(xiàn)場漏灰進(jìn)行清理，增加了崗位勞動(dòng)強(qiáng)度。

1.3 影響造球質(zhì)量

除塵灰排灰系統(tǒng)的除塵灰原設(shè)計(jì)直接由輸送皮帶輸送至造球系統(tǒng)的緩沖倉，除塵灰親水性差，無法與混合料混合均勻，難成球，且除塵灰灰量不穩(wěn)定，使得造球工無法穩(wěn)定調(diào)整，造成成球質(zhì)量下降，生球表層粘有粉料，生球強(qiáng)度低，生球易破碎、粉末多。

為徹底解決揚(yáng)塵泄漏污染問題，通過多方案探討研究對比，決定采用氣力輸送方案。其工作原理是利用氣流的能量，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，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，輸送安全可靠，密封性能好等優(yōu)點(diǎn)。

2 魯南球團(tuán)生產(chǎn)線氣力輸送設(shè)計(jì)方案

2.1 方案設(shè)計(jì)

多管除塵器下兩個(gè)灰斗各設(shè)置0.5 m3倉泵，輸送能力2 t/h，為一個(gè)輸送單元，共兩套，為A組、B組，見圖1。電除塵6個(gè)灰斗，1#、2#、3#灰斗為一個(gè)輸送單元，1#灰斗設(shè)置0.75 m3倉泵，2#、3#灰斗設(shè)置0.5 m3倉泵，輸送能力3 t/h，為C組；4#、5#、6#灰斗為一個(gè)輸送單元，4#灰斗設(shè)置0.75 m3倉泵，5#、6#灰斗設(shè)置0.5 m3倉泵，輸送能力3 t/h，為D組，見圖2。

圖1 多管除塵器倉泵圖

圖2 電除塵器倉泵圖

各線灰處理系統(tǒng)各自獨(dú)立，互不影響。氣力輸送系統(tǒng)所需的壓縮空氣及儀表用氣均由全廠空壓機(jī)站提供，設(shè)置沿程助吹。

氣力輸送系統(tǒng)中氣動(dòng)閥門(包括進(jìn)料閥、出料閥、平衡閥)采用雙插板閥。氣力輸送系統(tǒng)中閥門采用耐磨的材料和工藝，閥門本體使用壽命大于20 000 h，其密封件使用壽命大于8 000 h。

倉泵在每個(gè)灰斗下安裝一臺，其出力必須和氣力輸送系統(tǒng)要求的出力相適應(yīng)，并保證在工作溫度下安全可靠的工作，使用壽命應(yīng)不小于8 000 h。倉泵進(jìn)料閥和出料閥密封保證在輸送過程中壓縮空氣不會(huì)泄露。

2.2 管道及附件

原設(shè)計(jì)輸灰管道長度350 m，彎頭數(shù)量9個(gè)。氣力輸灰管道和壓力輸送裝置排氣平衡管道采用DN100，壁厚10 mm的普通20#鋼無縫鋼管，見圖3。

圖3 氣力輸送系統(tǒng)管路圖

輸送壓縮空氣管道采用普通無縫鋼管，儀表用壓縮空氣管道采用不銹鋼管道。

氣力輸灰管道彎頭采用耐磨彎頭，耐磨彎頭彎曲半徑不小于管道直徑的5倍，彎頭進(jìn)出口加耐磨直管段。

粉塵接收倉倉頂部設(shè)置一臺脈沖袋式除塵器，輸送空氣經(jīng)倉頂除塵器除去除塵灰后排至大氣，除塵器配置脈沖反吹系統(tǒng)，可以自動(dòng)清潔粘

附在濾袋上的粉料，脈沖反吹的時(shí)間可調(diào)，反吹頻率可調(diào)。配料室處的粉塵接收倉頂部為此管線配置一臺終端箱，對進(jìn)入接收倉的物料進(jìn)行緩沖、減速。除塵灰進(jìn)入配料室，再由強(qiáng)力混合機(jī)混合后參與造球。

2.3 控制系統(tǒng)整體描述

除塵灰氣力輸送系統(tǒng)采用PLC實(shí)現(xiàn)對輸送系統(tǒng)、設(shè)備的監(jiān)視、操作與控制，并確保其正常、可靠運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)將能實(shí)現(xiàn)工作人員在電腦上可觀測到所有除塵灰輸送的全過程，保證整套輸送系統(tǒng)可靠運(yùn)行，并能保證系統(tǒng)的輸送能力。氣力輸灰的全部熱工信號進(jìn)PLC顯示和控制，所有電氣設(shè)備能實(shí)現(xiàn)就地、遠(yuǎn)程控制及顯示，見圖4。

圖4 氣體輸送自動(dòng)控制程序主畫面

控制方式，即系統(tǒng)有兩種控制方式：自動(dòng)控制與就地手動(dòng)控制。正常情況下按自動(dòng)控制方式考慮。

表1 系統(tǒng)描述表格

3 魯南球團(tuán)生產(chǎn)線氣力輸送項(xiàng)目運(yùn)行效果及存在問題

3.1 運(yùn)行效果

原除塵排灰系統(tǒng)改為氣力輸送系統(tǒng)項(xiàng)目，于2019年5月5日實(shí)施改造，5月31日改造完成，調(diào)試運(yùn)行了3個(gè)月，調(diào)試完畢后獨(dú)自操作運(yùn)行至2020年9月份。從總體運(yùn)行看，收塵倉泵系統(tǒng)自動(dòng)輸灰運(yùn)行良好，主體設(shè)備運(yùn)行可靠，基本達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果。

3.2 存在問題

氣力輸送系統(tǒng)項(xiàng)目改造后，經(jīng)過13個(gè)月的運(yùn)行實(shí)踐，由于輸灰管路設(shè)計(jì)和員工操作不熟練，該項(xiàng)目主要存在輸灰管道易堵塞，頻繁組織人力疏通管道，倉泵欠壓，輸灰管道磨損快，除塵器、灰倉冒灰等問題，加大了檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，給生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。

4 針對氣力輸送存在問題的改進(jìn)措施

4.1 管道堵塞的改進(jìn)措施

4.1.1 調(diào)整倉泵進(jìn)料時(shí)間

倉泵進(jìn)料時(shí)間從電腦程序上設(shè)定，不是一成不變的，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)工藝狀況調(diào)節(jié)進(jìn)料時(shí)間，系統(tǒng)內(nèi)粉塵較多時(shí)縮短進(jìn)料時(shí)間，粉塵較少時(shí)延長進(jìn)料時(shí)間，調(diào)整不及時(shí)將導(dǎo)致倉泵內(nèi)物料過多堵塞。

4.1.2 調(diào)整輸送壓力

輸送壓力不夠?qū)⒃斐煞蹓m在管道輸送中途沉降造成堵管，應(yīng)經(jīng)常檢查氣路有無漏氣點(diǎn)，檢查各閥門是否有磨損漏氣現(xiàn)象，輸灰管道是否磨損漏氣，操作人員手動(dòng)操作過程中是否壓力達(dá)到要求后才輸灰。

4.1.3 改進(jìn)自動(dòng)控制程序

運(yùn)行初期因自動(dòng)控制程序編寫存在問題，導(dǎo)致自動(dòng)控制程序經(jīng)常出錯(cuò)，定時(shí)輸灰停止，下料過多導(dǎo)致堵管，經(jīng)與廠家溝通協(xié)調(diào)改進(jìn)自動(dòng)控制程序后，問題得以解決，自動(dòng)控制用電腦要定時(shí)維護(hù)升級，防止卡頓。

4.1.4 優(yōu)化崗位人員操作方式

因?yàn)楹秆a(bǔ)管道時(shí)間較長，灰倉內(nèi)積料太多，控制方式不能立即選擇自動(dòng)控制，選擇自動(dòng)控制將導(dǎo)致進(jìn)入倉泵內(nèi)的物料太多，必然堵管，因此需要操作人員手動(dòng)放灰，人工操作存在手動(dòng)放灰次數(shù)多、間隔短,操作人員稍有疏忽也會(huì)造成堵管,操作人員需注意力高度集中，并且具有豐富的操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

4.1.5 防止倉泵內(nèi)進(jìn)入雜物

多管除塵器及靜電除塵器內(nèi)部，在檢修期間易掉落電焊條等雜物，有時(shí)生產(chǎn)運(yùn)行周期過長，存在耐火材料及其他金屬件掉落倉泵內(nèi)部的現(xiàn)象，在輸灰管道彎頭處卡住，導(dǎo)致管道堵塞。

4.1.6 經(jīng)常維護(hù)、保養(yǎng)壓力變送器，確保輸灰壓力

由于環(huán)境差導(dǎo)致壓力變送器性能下降或者壓力變送器本身質(zhì)量問題，導(dǎo)致壓力變送器測量不準(zhǔn)確，實(shí)際壓力達(dá)不到設(shè)定的輸灰壓力，導(dǎo)致粉塵在輸灰管道中途沉降過多堵塞管道。

4.2 輸灰管道磨損的改進(jìn)措施

鐵精粉密度大、顆粒堅(jiān)硬，沖刷力強(qiáng)，對管道磨損極為嚴(yán)重，給生產(chǎn)組織和現(xiàn)場環(huán)境造成不利影響。為此，經(jīng)過考察和反復(fù)論證、探討，先后對氣力輸送系統(tǒng)進(jìn)行了3次改進(jìn)。

4.2.1 減少共用管道數(shù)量

原設(shè)計(jì)A組、B組共用一根DN100輸送管道，除塵灰輸送次數(shù)多，磨損大，管道泄漏頻繁。經(jīng)現(xiàn)場跟蹤和論證，把A組和B組各用一根DN100輸灰管道進(jìn)行輸灰，改造后減少了輸灰次數(shù)，減輕了管道磨損，延長了管道使用壽命，效果明顯。

4.2.2 減少管道長度及彎頭數(shù)量

針對原設(shè)計(jì)管道長、彎頭多，造成磨損泄漏點(diǎn)多、易堵塞?，F(xiàn)改為輸灰管道由350 m縮短到200 m，管道長度減少了150 m，彎頭數(shù)量由原來的9個(gè)改造為5個(gè)，減少了4個(gè)，見圖5。

圖5 氣力輸送系統(tǒng)管路改造后

4.2.3 提高管道及彎頭的耐磨性

原設(shè)計(jì)的輸灰管道和彎頭材質(zhì)采用普通鋼，改造后采用高鉻合金鋼耐磨材料制成的管道以及陶瓷內(nèi)襯彎頭，同時(shí)彎頭加耐磨背包，在彎頭附近2 m內(nèi)的管道也采用陶瓷內(nèi)襯管道，改造后其壽命比原材質(zhì)提高3倍。

4.3 倉泵欠壓故障的改進(jìn)措施

倉泵出現(xiàn)欠壓也是使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，倉泵欠壓易導(dǎo)致氣力輸送系統(tǒng)自動(dòng)輸灰出現(xiàn)異常，如發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，灰倉內(nèi)積灰過多造成管道堵塞，電除塵陰、陽極板短路跳閘等一系列故障。

1)及時(shí)更換各氣動(dòng)閥門軟管及倉泵底部流化氣管防止漏氣。

2)強(qiáng)化現(xiàn)場衛(wèi)生管理，防止粉塵過多影響壓力變送器精度。

3)按時(shí)維護(hù)保養(yǎng)空壓機(jī)，更換潤滑油及濾芯、濾網(wǎng)清理，保持空壓機(jī)房通風(fēng)效果良好，防止空壓機(jī)溫度過高跳閘。

4)各儲氣罐定時(shí)排水，防止氣路中壓縮空氣水分大導(dǎo)致電氣元件失靈或者造成現(xiàn)場操作箱電磁閥故障。

5)冬季加強(qiáng)油水分離器的保溫，防止油水分離器凍壞。

6)防止多管除塵器及電除塵器在檢修期間遺留廢舊螺栓、螺母等雜物，造成進(jìn)料閥被雜物卡住。

5 結(jié)語

2019年4月對除塵灰輸灰系統(tǒng)實(shí)施了氣力輸送改造，2021年5月通過了國家超低排放驗(yàn)收，達(dá)到了國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)。通過對氣力輸送系統(tǒng)近兩年的探索、實(shí)踐與改造，氣力輸送系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了改造后的預(yù)期效果。效果包括杜絕了灰塵的二次污染，改善了工作環(huán)境，達(dá)到無組織超低排放要求；降低備件費(fèi)用和維護(hù)成本，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，年節(jié)約備件費(fèi)用約10萬元；改善了造球質(zhì)量，減輕了對生球強(qiáng)度和生球質(zhì)量的影響，穩(wěn)定了生產(chǎn)工藝。