除塵環保設備改造技術應用

張傲寒，李海麗，劉 抗，李少松

（河鋼邯鋼集團邯寶焦化廠，河北 邯鄲 056001）

由于冶金爐在運行過程中，不同的冶金金屬品種、工藝流程、操作條件等都不形同，因此，將工藝操作分為兩個生產系統，每個生產系統對應一套除塵環保設備。冶金爐動態生產系統主要由推渣車、攔渣車、裝渣車等組成，除塵環保設備主要是由，旋渦分離單元為核心部件所構建的一級除塵結構，在金屬冶煉加工過程當中，實現對煤粉、鋁粉等金屬氣收集處理，保障良好的環境效益[1]。

隨著環保壓力的不斷加大，冶金廠除塵環保設備成為重要關注點，對除塵系統設備性能和運行提出了更高的標準。冶金生產中出現爐門冒煙，除塵系統風機外部傳感器損壞及線路老化，部分除塵風機的除塵器效果較差等情況，在新的環保形勢下，必須對設備進行改造改進，消除缺陷提高性能[2]。

1 除塵系統風機聯鎖可視化功能設計

除塵系統風機屬于環保重點設備，隨著環保要求日益嚴格，甚至涉及企業生存，在嚴格要求除塵風機零故障停機及短時維護的情況下，必須采取除塵風機的維護及故障停機應急處理的措施，故此通過該設計達到降低風機停機事故，實現在線維護設備的目標，如圖1 所示。

圖1 除塵系統風機聯鎖功能畫面

由于設備老化等原因，除塵系統風機經常出現傳感器故障、線路虛接、PLC 輸入點損壞等現象，造成聯鎖條件報警而停機。對原除塵風機報警及聯鎖功能程序進行調研，總結原有程序特點及可改進空間。明確需要進行的程序和操作畫面的設計及編程：原系統操作頁面中加入除塵風機聯鎖邏輯畫面；在操作畫面及程序中加入“聯鎖原因”判斷功能；在操作畫面及程序中加入“聯鎖狀態”監視及操作功能；在操作畫面及程序中加入“報警及聯鎖首出”保持功能；在操作畫面及程序中加入“聲響報警”功能。然后通過自主設計開發軟件，完成了除塵系統風機停機聯鎖報警顯示及緊急解鎖可視化功能畫面[3]。即風機停機時，引起停機的聯鎖條件能夠清晰地顯示，便于故障查找和處理；同時通過畫面能夠暫時解除各聯鎖條件，在風機正常運行中，對外部壓力、溫度等儀表進行在線故障排查及日常維護，減少除塵系統停機檢修時間。另外增加連鎖條件峰值波動延時，杜絕由于線路老化或儀表故障等造成的信號閃斷停機。該設計極大程度上保障了除塵系統運行的穩定性，杜絕了除塵設備無控制停機的環保事故[4]。

2 除塵風機除塵器離線閥技術改造

兩套除塵設備系統配備兩套過濾面積1780m2，處理風量10.3 萬m3/h 的袋式脈沖除塵器（每套除塵器有4 個獨立除塵箱體）。原除塵器沒有配備箱體離線控制閥，濾袋脈沖清灰過程設定在裝配間隙時間，即除塵風機低速待機狀態。脈沖清灰部分落灰隨低速除塵風二次吸附濾袋，清灰效果差，且如遇除塵箱體局部檢修必須暫停冶金生產予以配合。

針對這些設計缺陷，對現有箱體離線控制閥進行重新設計改造，改造后的除塵器由進風口閥座、升降式閥板、單活塞氣動缸、氣缸固定座、電磁換向閥、氮氣管路、變換控制器及可編程控制器PLC 組成。離線閥閥板和進氣口閥座安裝于除塵器上箱體內部，單活塞氣動缸、氣缸固定座安裝于上箱體頂部，活塞桿貫穿箱體頂板，可編程控制器PLC 位于配電室。PLC 發出脈沖清灰開啟命令時，時鐘控制器KA 延時2.5S 執行清灰指令，電磁換向閥換向，氣缸活塞推動閥板與閥座緊密貼合，實現單個除塵箱體與除塵風隔離[5]。然后脈沖清灰開始，過程中除塵濾袋內外無相對壓差，濾袋外表吸附粉塵自由落下，脈沖清灰命令結束后離線閥開啟，恢復箱體與除塵風原有連通關系，如圖2 所示。

圖2 離線閥控制原理

增加除塵箱體離線閥后，實現了箱體離線清灰，提高了脈沖清灰效率，延長了濾袋壽命，提高濾袋透氣率降低風機能耗，保持良好的裝裝配除塵效果。并且單個箱體日常更換濾袋或其他檢修工作可以單獨進行，避免整系統停車檢修影響冶金爐生產效率。

3 冶金爐動態爐門滅煙裝置設計裝配

在冶金生產過程中，推渣車、攔渣車負責冶金爐爐門的摘門及對門，在實際操作中由于各種原因，時常會出現冶金爐爐門封閉不嚴情況，出現冒煙冒火現象；爐門冒出的煙氣嚴重污染環境，需要及時對冒煙部位進行封堵；爐門低處的冒煙，可以人工站在冶金爐二層平臺上進行，而爐門中上部的冒煙需要借助升降小車等設施來進行滅煙，影響生產的正常進行。

依托推渣車、攔渣車主體，設計裝配了爐門滅煙裝置，包括立柱、橫梁、驅動裝置、傳動裝置和載人平臺；立柱固定于橫梁上，橫梁與攔渣車或推渣車的走行橫梁固定；所述驅動裝置與載人平臺固定，驅動裝置包括驅動電機和減速機；所述傳動裝置包括與減速機固定連接的驅動齒輪和固定于立柱上的齒條；立柱和載人平臺之間通過導向軌和導向輪導向，通過驅動齒輪和齒條的位移實現載人平臺的上下移動。當冶金爐裝配金屬材料后由于爐門封閉不嚴出現冒煙冒火現象時，針對爐門中上部的冒煙部位，操作人員首先控制移動推渣車或攔渣車將冶金爐爐門滅煙裝置對準該爐門處，然后通過電控箱控制驅動電機帶動減速機旋轉，減速機將動力傳輸到驅動齒輪上，通過驅動齒輪與齒條的嚙合實現載人平臺的上升或下降，從而幫助操作人員對爐門冒煙冒火部位進行處理，達到良好的滅煙效果。

4 除塵器節能方案措施

4.1 方案措施

加強除塵系統設備管理，保證除塵系統管道及除塵設備的阻力參數在允許范圍內運行，并且盡可能的維持風機以較低的轉數運行。根據生產工藝過程的需求，通過檢測冶金鍋爐內的煙塵捕集罩內的有關參數及冶金生產工藝過程的其他參數，自動調節除塵風機轉速，根據風機的功率與風機轉速的三次方成正比的關系，要盡量降低風機轉速，以便達到最佳的節能效果。

4.2 自動控制方案

根據冶金企業的生產需求，除塵風機與相關生產設備聯鎖，開爐時自動達到風機最低轉速位，閉爐冶金時自動使風機重新達到高速速位，該開關量信號的傳送可采用控制電纜送至風機控制計算或PLC。另外，也可以采用無線傳輸設備進行信號傳輸。

檢測煙塵捕集罩的有關煙氣參數及工藝參數，并根據其參數值自動調節除塵風機轉速，從而可以達到節能的目的，信號傳送可采用電纜或無線電傳送。

5 結語

經過一段時間的實踐驗證，以上三個除塵設備改造均達到了預期目標。冶金爐滅煙裝置在不影響生產的情況下，操作方便快捷，裝配和出渣號間距始終一致，實現了出渣和裝配滅煙的同步，緩沖器和制動器保證了人員安全；除塵器離線閥和除塵風機聯鎖可視化設計改造很好地保障了除塵系統運行穩定和良好的除塵效果，創造了極大的環保效益。