轉爐除塵濁環水泵的喘振故障分析及解決方案

段君毅

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西 太原 030003）

轉爐濕法除塵中，需要足夠的水量滿足除塵，同時需要足夠的壓力滿足噴頭形成噴淋形狀且保證在吹煉初期瞬間大量高溫煙塵沖擊下不發生嚴重變形，從而提高除塵效果，減少環保事件的發生。濁環水泵的穩定供水是保障除塵效果的關鍵點。

1 轉爐濕法除塵工藝及要求

1.1 濕法除塵工藝

轉爐煉鋼煤氣回收系統也就是OG系統，該煤氣凈化采用濕法除塵，除塵系統主要包含：預洗滌塔、RS、重力脫水器，風機，泥漿處理，水處理，洗滌泵等系統。除塵水由洗滌泵泵送到預洗滌塔的4個切向噴頭，煙氣通過預洗滌塔時被水噴淋，將其中的粉塵等固體顆粒沖刷到水中，同時起到降低煙氣溫度的作用。被初步凈化的煙氣通過RS時，截面積減小，煙氣流速急速增加，此時被1個噴頭再次噴淋，煙氣得到最終凈化，達到排放要求。最后煙氣通過重力脫水，被風機送往煤氣回收氣柜或放散。除塵后的泥水由退水槽進入粗顆粒機，將水中的大顆粒與水分離，之后泥水進入沉淀池，經過自然沉積后，上層水循環利用，底層泥漿被泵送到壓濾機進行固液分離，泥餅將被回收利用。

1.2 水量要求

4個切向噴頭總水量約210 t/h，其中靠近上部高溫煙氣的噴頭流量要高一些，一般約87 t/h，RS噴頭流量約65 t/h，溢流水封約45 t/h，因此總水量一般不小于320 t/h。

1.3 壓力要求

切向噴頭的噴水口有嚴格的尺寸要求，為滿足水量，要求供水總壓力不小于0.55 MPa，因此，噴頭噴形才能整齊、穩定，滿足煙氣洗滌要求。

2 濁環水泵故障分析

2.1 常見故障

故障頻發的泵是供1號轉爐除塵水，該轉爐是用來生產不銹鋼的，不銹鋼生產時添加的大量鉻鐵原料，產生的煙氣大，且冶煉時間長，因此對供水壓力及水量要求很高，泵出口壓力需要達到0.9 MPa，選用的泵型號為8sh-6，配用電機110 kW，轉速2960 r/min，單臺泵水量略微欠缺，因此用2臺泵并聯運行，但1臺泵出口閥門只開約1/5。設計共3臺泵，其中2臺泵在線運行，使用兩個月左右，泵就會出現振動大、軸封大量漏水、泵及電機噪音大等故障。而且一旦出現軸封漏水增加的情況，常常就會引起軸承泡水并損壞的連鎖故障。兩用一備的運行方式，就導致一出現故障就需要立即檢修，否則沒有備用泵，會有影響冶煉的熱停工風險。而且這對運行和維護都增加了很大的負荷。

2.2 查找故障原因并分析

在檢修過程中，發現泵葉輪有受沖刷的痕跡，葉輪本身材質為普通鑄鐵，葉輪表面會形成麻點，甚至會有穿透葉輪的孔洞出現。而軸套本身并沒有嚴重的磨損，如下頁圖1所示。

軸承采用油脂潤滑，能夠對抗少量進水。但是軸承損壞常因為軸封大量漏水，泵轉速高，短時間內就會導致油脂減少，并進沖入雜質，軸承保持架損壞，泵支持結構被破壞，振動大。

通過運行時的點檢，發現2臺泵會周期出現強烈的振動期，一般是在煙氣量激烈增加的冶煉階段，大量高溫煙氣會影響預洗滌塔噴頭的噴淋，從而導致泵流量出現微小波動。此時2臺泵并聯運行，閥門開度小的泵運行在不穩定狀態，微小的波動就導致2臺并聯泵出現對抗，加上主管道要供到轉爐區域，轉彎多，長度超過150 m，可能有氣相部分，這樣就導致2臺泵出現喘振[1]。

圖1 葉輪被侵蝕

此外，泵出口閥門開度過小，泵效率低，葉輪在水中空運行，在水壓作用下內部會形成水流，不僅沖刷吸水環，還導致泵吸水側水壓也增加，軸封對抗壓力過高，軸封失效漏水，產生軸承損壞等一系列的故障，如圖2所示。

圖2 與吸水環配合部分被沖刷

由此分析，單泵參數不能滿足供水要求，但2臺并聯泵運行條件卻不好，周期性的發生喘振現象，這是對泵使用壽命影響的重要因素。

3 解決方案及試行

將泵的轉子葉輪更換成更大流量的葉輪型號，以滿足供水要求。

通過查找供應商提供的8sh-6型號泵的具體參數，選擇最大的流量及壓力區間的轉子組，通過試運行，泵出口供水壓力可達0.95 MPa，轉爐除塵總管流量可達325 t/h，壓力0.6 MPa以上，完全可以滿足供水要求。并且泵的出口閥門全開，運行十分平穩，泵效率最高，此外，少開1臺泵后，用電量減少，備件等維護費用大大降低。

在運行了近一年的時間里，泵能夠以最高效率一直穩定運行至今，期間在轉爐大修時停機，經檢查，泵及電機軸承無異音，即使是普通鑄鐵材質的泵葉輪也未出現嚴重磨損，軸套磨損正常。

4 結語

通過對設備運行的仔細觀察和分析，發現其運行異常情況的內在聯系，然后將實際現象與理論研究相結合，找到了2臺并聯泵的喘振問題，喘振對泵運行壽命影響極大，再加上兩用一備的運行方式并不合理，這樣就有了解決問題的思路和科學方法，即選擇大流量的葉輪轉子組。穩定運行后，供水工序的運行成本降低近一半，維護壓力的成本也極大地降低。