天鐵煉鐵廠電除塵器的技術改造

姬廣杰 王幸 （天津天鐵冶金集團有限公司煉鐵廠，河北涉縣 056404)

天鐵煉鐵廠電除塵器的技術改造

姬廣杰 王幸 （天津天鐵冶金集團有限公司煉鐵廠，河北涉縣 056404)

針對電除塵器存在的電場電壓低、卸灰閥卡死、風機軸承溫度高和除塵管道堵塞的問題，詳細分析了產生的原因。通過進行一系列的技術改造，電場平均電壓上升，風機軸承溫度控制在45℃以下，全部風機均可以在高頻率下穩(wěn)定運行，星型卸灰閥卡阻和除塵管道堵塞問題基本得到了解決，電除塵器各參數(shù)和性能得到了很大提高。

電除塵器 電場 吊掛 隔離開關 卸灰閥 軸承 改造

1 引言

除塵器是鋼鐵企業(yè)必備的配套設備，電除塵器以其優(yōu)越的性能和低廉的維護成本而成為煉鐵廠除塵器的首選。電除塵器由電場箱體、風機、卸灰系統(tǒng)、收塵系統(tǒng)等構成。

天鐵煉鐵廠現(xiàn)有電除塵器8臺，其中6臺用于原料系統(tǒng)的粉塵除塵，2臺用于爐前出鐵場的煙氣除塵。使用中發(fā)現(xiàn)設備存在如下問題：除塵器電場電壓低，而且經(jīng)常燒毀硅整流變壓器;風機軸承溫升高，無法進一步提高風機頻率;星型卸灰閥經(jīng)常卡死，造成電場灰倉無法正常卸灰;現(xiàn)場除塵管道經(jīng)常堵塞，造成部分除塵點除塵效果不好。針對設備存在的問題，必須進行技術改造。

2 原因分析

2.1 電場電壓低的原因分析

電除塵器的工作原理是：電除塵器內部陰極排和陽極排交叉排列，高壓硅整流變壓器產生高壓直流電釋放于陰極排，使陰極排和接地的陽極排之間形成強大的電場。當含塵氣體通過兩極排中間時，含塵顆粒在電場作用下分別帶正負電荷，并且分別向兩極排移動，并沉積在收塵極形成灰塵層，再利用振打機構，使灰塵顆粒離開極排降落到除塵器灰斗。除塵器電場電壓低會造成電場不夠強大，收塵不完全、不徹底，甚至不收塵。同時，電場電壓低還容易造成微機控制器和變壓器燒毀。

造成電場電壓低的主要原因是電除塵電場采用微機控制器控制，一旦電場內有放電，微機控制器跟蹤此電壓達到最佳放電效果。電場內如有漏電部位，會造成陰極排與陽極排之間的電壓達不到極距要求的極限放電電壓而放電，從而造成微機控制器跟蹤此電壓，導致電壓升不起來。通過對電除塵器停機檢查，確定造成電場電壓升不起來的3個主要原因如下。

2.1.1 吊掛瓷瓶系統(tǒng)粘灰

電除塵器由兩個以上電場構成，電場的陰極排安裝在陰極大框架上面，陰極大框架依靠四套陰極吊掛系統(tǒng)支撐在除塵器箱體上方，吊掛系統(tǒng)通過電瓷支柱實現(xiàn)陰極大框架與箱體的絕緣。陰極吊掛系統(tǒng)由橫梁、吊掛軸、電瓷支柱、透蓋和瓷套筒構成。電瓷支柱支撐吊掛主軸和橫梁，吊掛主軸外側安裝瓷套筒，瓷套筒上方安裝透蓋，陰極排通過其中一個吊掛系統(tǒng)的主軸連接隔離開關和變壓器。瓷套筒上方為一個帶透氣孔的蓋，灰塵由此蓋上透氣孔進入吊掛系統(tǒng)箱體內，并粘在瓷套筒和絕緣支柱表面。由于我廠除塵灰中含有大量的金屬氧化物，這些物質粘在瓷套筒和絕緣支柱表面形成半導體。高壓電沿著瓷套筒和絕緣瓷支柱表面的灰塵放電，俗稱“爬電”，會導致電場電壓降低。通過對吊掛系統(tǒng)檢查還發(fā)現(xiàn)，部分吊掛瓷瓶因為“爬電”嚴重而導致開裂，含有氧化鐵的除塵灰充斥在裂縫中形成一條導電帶，導致電場電壓更低，甚至無法形成電壓。陰極吊掛系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 陰極吊掛系統(tǒng)

2.1.2 隔離開關密封不好

隔離開關位于電除塵器頂部吊掛箱體與變壓器之間，控制變壓器和吊掛系統(tǒng)的開閉。隔離開關箱體內主要是一個刀開關，工作時刀開關將電場與變壓器電源連接，不工作時將電場陰極接地。隔離開關正面是門，由于隔離開關門受到腐蝕變形，導致門密封不嚴，同時門上有機玻璃觀察孔在開關內外巨大壓差作用下被壓壞，產生縫隙，更換新有機玻璃后使用時間較短。在雨雪天氣，雨水沿著門上縫隙進入隔離開關，隔離開關與吊掛箱體和電場相通，雨水被大量吸入除塵器內，造成漏電，使電場電壓低甚至電場無法啟動。

2.1.3 極排故障處理不及時

每個電場都是由許多組陰極排和陽極排構成，當其中一組極排出現(xiàn)問題，會造成該組極排之間的電場提前放電，微機控制器控制跟蹤此電壓，導致電場電壓低。極排常見故障是由于振打錘脫落，造成部分極排不能振打清灰，灰層厚度增加，導致該組極排距離減小，局部被擊穿，使電場電壓升不起來。

極排故障維修并不困難，關鍵是極排位于除塵器內部，不能及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，得不到及時的維護，造成電場電壓低。

2.2 星型卸灰閥卡死的原因分析

星型卸灰閥位于除塵器灰倉下方，作用是均勻將灰倉內的灰卸掉。星型卸灰閥由閥殼、葉片、驅動裝置構成，運行時驅動裝置帶動葉片勻速旋轉將物料卸下。星型卸灰閥葉片卡死是星型卸灰閥常見故障。當有雜物混入物料時，雜物在葉片與閥殼之間造成卡阻，卸灰閥不轉。由于閥殼與葉片之間的間隙很小，一些大的顆粒也會造成卡阻。

通過對卸灰閥不同時間卡阻清理出的雜物進行分析，確定兩類物質是造成星型卸灰閥卡死的主要物質。一類是工作現(xiàn)場被倒入料倉或輸送帶上麻繩、鐵絲、編織袋等垃圾，這些物質密度較低，當與原料一起經(jīng)過收塵罩時被吸入除塵器內。另一類是除塵管道吸入的顆粒狀塊礦，由于除塵管道風量分布不均，離除塵器近的除塵罩風量特別大，一些小塊燒結礦被吸入除塵器混入除塵灰內，卸灰時造成星型卸灰閥葉片卡死。研究還發(fā)現(xiàn)，每臺除塵器的1#電場星型卸灰閥卡阻次數(shù)最多，這是因為含塵氣流依次通過除塵器的1#、2#、3#電場，含塵氣流進入一電場后，體積大、重量大的雜物先下沉，大部分雜物會沉積到1#電場，從而導致一電場星型卸灰閥卡阻次數(shù)遠高于其它電場。

2.3 風機軸承發(fā)熱的原因分析

天鐵煉鐵廠電除塵器所使用的風機全部為G4-73型風機，風機傳動部分包括主軸、軸承箱、軸承、聯(lián)軸器和風機葉輪。其中軸承是風機的核心傳動部件，也是風機的主要受力部件。軸承常見故障包括軸承磨損超限、滾道點蝕、內外圈裂紋、潤滑不良等。這些故障不同程度上都表現(xiàn)為軸承溫度的升高，造成風機無法在較高頻率下長時間運行。溫度超限會使軸承燒損，甚至造成主軸抱死的重大事故。造成風機軸承溫度高的原因主要有以下幾個方面：

（1) 長時間承受載荷，軸承磨損使軸承游隙增大，軸承箱前后軸承不同心;

（2) 風機軸承座密封不好，造成潤滑油泄漏，潤滑不良，導致軸承發(fā)熱;

（3) 膜片聯(lián)軸器安裝達不到精度，造成軸承負荷增大，導致軸承發(fā)熱;

（4) 葉輪沾灰造成風機葉輪失去平衡，軸承負荷增大，導致軸承發(fā)熱;

（5) 葉輪磨損造成風機葉輪失去平衡，軸承負荷增大，導致軸承發(fā)熱。

2.4 除塵管道堵塞的原因分析

除塵管道堵塞主要集中在原料除塵系統(tǒng)，原料系統(tǒng)空間狹小，除塵管道受現(xiàn)場空間限制安裝不合理，同時原料系統(tǒng)灰塵多密度大，灰塵在除塵管道內流動，當通過大的拐彎處或較長的細管道時，大顆粒灰塵不斷沉積，造成該處管道堵塞。

3 處理措施

3.1 電場電壓低的處理措施

3.1.1 吊掛系統(tǒng)的處理措施

更換吊掛瓷瓶需要長時間停除塵設備進行大修，這需要在高爐大修時才能進行。經(jīng)過研究確定，將表面氧化嚴重及開裂的吊掛瓷瓶砸碎拆除，并把瓷套筒透蓋提到最高位置，從而使帶電吊掛主軸與除塵接地箱體絕緣距離達到最大，避免主軸與箱體之間產生放電現(xiàn)象。對絕緣電瓷支柱表面氧化物使用砂紙清除，并且定期使用棉布擦除電瓷支柱上面的灰塵，清掃吊掛系統(tǒng)箱體，保持箱體內清潔。

3.1.2 隔離開關密封的處理措施

鑒于隔離開關密封不嚴主要是由門和門上觀察孔兩個地方造成的，改造主要是對隔離開關門進行密封，避免水進入開關內。具體方案是：設計一個防雨罩直接罩住隔離開關門和開關上方，使雨水沿防雨罩流下而不會進入隔離開關內。防雨罩采用4 mm鋼板焊接而成。為提高密封效果，先使用塑料布對隔離開關進行包裹密封后，再安裝防雨罩。

要預防雞痘的發(fā)生，可以在雛雞10日齡的時候進行雞痘弱毒疫苗的刺種首免，隨后在其滿100日齡之后再進行一次加強免疫。具體步驟是先將疫苗500羽份，并加入稀釋液5ml，稀釋后通過雞痘刺種針蘸苗，并在雞翅內測無血管位置進行皮下刺種，對于不滿一月齡的雞刺種一針，超過一月齡的雞要刺種兩針。需要注意的是，每次進行免疫刺種之后的5d，要對刺種的部位進行檢查，確認其是否存在紅腫或結痂現(xiàn)象的發(fā)生，如果存在則說明免疫成功，不存在則是免疫失敗，需要進行補免。

3.1.3 陰極排與陽極排故障處理措施

將除塵器內部設備的檢修工作納入高爐重要休風項目，利用高爐休風時間及時打開除塵器箱體人孔檢查除塵器內部，發(fā)現(xiàn)問題及時進行維修。

3.2 星型卸灰閥卡死的處理措施

3.2.1 將電除塵器1#電場星型卸灰閥改為半球閥

經(jīng)過研究決定，將1#電場星型卸灰閥改為DN250雙偏心半球閥，由工作人員現(xiàn)場操作閥門卸灰，控制閥門開度，避免放灰量過大造成的輸灰系統(tǒng)過載。為避免雜物進入下一級輸灰系統(tǒng)造成輸灰系統(tǒng)故障，在球閥下方安裝一個網(wǎng)格大小為50 mm×50 mm過濾網(wǎng)，定期清理過濾網(wǎng)上的雜物。

3.2.2 星型卸灰閥改造

圖2為星型卸灰閥內部結構，卡阻主要發(fā)生在葉片和殼體之間。研究決定在星型卸灰閥殼體上方開一個80 mm×160 mm的人孔，安裝盲板。原閥葉片旋轉沒有方向要求，改進后要求葉片必須向人孔所在的方向旋轉（如圖2所示)，這樣雜物就被卡在葉片與人孔盲板之間，當葉輪被卡阻后，打開人孔盲板就可以輕松將雜物取出，而且不會造成大量除塵灰傾瀉到平臺，造成二次揚塵污染。

圖2 星型卸灰閥結構圖

3.2.3 灰倉增加人孔的改造

除塵器發(fā)生故障導致一些零部件脫落是難以避免的，有些零件體積較大，無法從星型卸灰閥人孔取出，因此在除塵器灰倉上面一側距離卸灰閥大約600 mm高的地方開一個直徑400 mm的人孔，可以將除塵器本體脫落的零件取出。

從源頭控制進入除塵器的雜物可以起到良好的效果，由于大部分雜物是從除塵收塵罩吸入的，容易吸入雜物的收塵罩主要集中在原料系統(tǒng)。在收塵罩內安裝網(wǎng)格規(guī)格為50 mm×50 mm過濾網(wǎng)，可以阻擋部分雜物吸入除塵器。

3.2.5 除塵管路風量調整

適當減小離除塵器較近的除塵點的閥門開度，使除塵系統(tǒng)管路風量平衡，可以避免風量分布不均吸入雜物，同時可以改善距離除塵器較遠除塵點的除塵效果。

3.3 風機軸承發(fā)熱的處理措施

軸承過熱往往會引起潤滑不良、磨損加劇。針對我廠風機存在的問題主要進行以下方面的改進。

3.3.1 軸承箱潤滑的改造

將稀油潤滑軸承箱改為干油潤滑軸承箱，其做法是將原來軸承箱內的32#汽輪機油放盡，并使用煤油清洗干凈;拆掉軸承箱內甩油環(huán)，加入2#鋰基脂，潤滑脂不可以加滿，加到軸承箱2/3即可，每月定期添加新脂。2#鋰基脂流動性能差，加入軸承箱后，在軸承滾珠和內外圈形成一層油膜，起到良好的潤滑效果，并且不容易造成油脂泄漏。去掉甩油環(huán)可以避免甩油環(huán)攪動造成的潤滑脂發(fā)熱。改造后軸承箱泄漏得到控制，并且潤滑效果良好。

3.3.2 聯(lián)軸器改型

由于膜片聯(lián)軸器安裝精度要求較高，因此將膜片聯(lián)軸器改為彈性柱銷聯(lián)軸器。彈性柱銷聯(lián)軸器的安裝精度相對膜片聯(lián)軸器精度低，容錯性好，可以避免聯(lián)軸器安裝精度達不到要求導致的軸承發(fā)熱。

3.3.3 葉輪平衡處理措施

針對葉輪失去平衡造成的軸承溫度升高，應首先停風機清理葉輪灰塵，如果軸承溫升仍然很高，應更換風機葉輪。

3.4 現(xiàn)場除塵管道堵塞的處理方法

針對這一常見問題，我廠研究制定了符合自身情況的處理方法，即在容易發(fā)生堵塞的的管道部位開人孔，利用高爐休風機會使用專用工具定期清理堵塞的灰塵，清理完成后，采用廢皮帶包住人孔部位，并用鐵絲捆綁。采用皮帶包裹的好處是皮帶耐磨，并且拆裝容易。每次高爐休風對現(xiàn)場容易堵塞的管路進行清理疏通，確保了我廠除塵系統(tǒng)管道暢通。

4 總結

通過對設備進行技術改造，使天鐵煉鐵廠電除塵設備性能得到很大提升，電場平均電壓由原來的不到35 kV上升到50 kV以上，部分電場電壓達到60 kV以上;風機軸承溫度控制在45℃以下，全部風機均可以在高頻率下穩(wěn)定運行;星型卸灰閥卡阻與現(xiàn)場除塵管道堵塞問題基本得到解決。

[1]唐國山.工業(yè)電除塵器應用技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.

Technical Improvement of Electric Precipitator at Tiantie Iron-making Subsidiary

Ji Guangjie,Wang Xing

Aiming at the problems of lowfield voltage,dust valve seizing,high fan bearing temperature and dedusting pipeline clogging of electric precipitator at Tiantie Iron-making Subsidiary,the authors analyze their causes in detail.A series of technical improvement were made.Consequently,average field voltage rose;fan bearing temperature was controlled under 45℃;all fans can run stably with high frequency;the problems of star type dust valve seizing and dedusting pipeline clogging were basically solved;the parameters and performance of electric precipitator were improved greatly.

electric precipitator,electric field,suspension,isolation switch,star type dust valve,bearing,improvement

（收稿 2011－10－21 責編 潘娜)

姬廣杰，1990年畢業(yè)于北京科技大學機械系，高級工程師，現(xiàn)從事冶金設備管理工作。