安鋼二煉軋鐵水脫硫除塵系統(tǒng)故障攻關(guān)及低成本運(yùn)行

尹丁南，郭 琨

（河南省安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南 安陽(yáng) 455000）

目前安鋼集團(tuán)是河南省最大的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)了1000 萬(wàn)噸，自改革開(kāi)放以來(lái)一直保持著良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。安鋼第二煉軋廠成立于2005 年，代表著安鋼集團(tuán)向著現(xiàn)代化大型鋼鐵企業(yè)邁出了重要一步。一直以來(lái)，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)都以能源消耗高、污染嚴(yán)重而受到社會(huì)的廣泛關(guān)注，“節(jié)能、降耗、減污、增效”生產(chǎn)成為國(guó)家對(duì)鋼鐵企業(yè)提出的重要要求。二煉軋鐵水脫硫除塵系統(tǒng)是企業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，但是頻繁出現(xiàn)的設(shè)備故障嚴(yán)重影響到了企業(yè)的安全生產(chǎn)，后在維檢部的努力下，使問(wèn)題得到了有效的解決，既提高了設(shè)備安全運(yùn)行的能力，以降低了設(shè)備運(yùn)行的成本。

1 脈沖除塵回收工藝流程

工藝流程簡(jiǎn)介：l#、2#、3#轉(zhuǎn)爐爐前、爐后及上料系統(tǒng)的灰塵經(jīng)除塵器過(guò)濾后通過(guò)風(fēng)機(jī)加壓使干凈空氣排放到大氣中，風(fēng)機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)通過(guò)液力耦合器調(diào)速。除塵器的灰塵通過(guò)脈沖閥的噴吹落入除塵器灰倉(cāng)，再經(jīng)過(guò)卸灰閥卸人刮板機(jī)，刮板機(jī)將灰切出至儲(chǔ)灰倉(cāng)，通過(guò)放灰裝置將灰放出。

1.1 除塵原理分析

除塵工作原理：含塵氣體進(jìn)入除塵器灰斗后，由于氣流斷面突然擴(kuò)大及氣流分布板作用，氣流中一部分粗大顆粒在重力和慣性力作用下沉降在灰斗，粒度細(xì)、密度小的塵粒進(jìn)入濾塵室后，通過(guò)布朗擴(kuò)散和篩濾等組合效應(yīng)，使粉塵沉積在濾料表面上，凈化后的氣體進(jìn)入凈氣室由排氣管經(jīng)風(fēng)機(jī)排出。濾筒式除塵器的阻力隨濾料表面粉塵層厚度的增加而增大。阻力達(dá)到某一規(guī)定值時(shí)進(jìn)行清灰。

1.2 除塵原理運(yùn)行狀態(tài)

此時(shí)PLC 程序控制脈沖閥的啟閉，首先一分室提升閥關(guān)閉，將過(guò)濾氣流截?cái)?，然后電磁脈沖閥開(kāi)啟，壓縮空氣以很短的時(shí)間在上箱體內(nèi)迅速膨脹，涌人濾筒，使濾筒膨脹變形產(chǎn)生振動(dòng)，并在逆向氣流沖刷的作用下，附著在濾袋外表面上的粉塵被剝離落入灰斗中。清灰完畢后，電磁脈沖閥關(guān)閉，提升閥打開(kāi)，該室又恢復(fù)過(guò)濾狀態(tài)。清灰各室依次進(jìn)行，從第一室清灰開(kāi)始至下一次清灰開(kāi)始為一個(gè)清灰周期。脫落的粉塵掉入灰斗內(nèi)通過(guò)卸灰閥排出。

2 脫硫除塵系統(tǒng)故障分析

由于二煉軋鐵水脫硫除塵系統(tǒng)故障頻繁，設(shè)備運(yùn)行效果不佳，整套系統(tǒng)設(shè)備故障率頻發(fā)，嚴(yán)重影響到了企業(yè)的安全生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)檢查設(shè)備后發(fā)現(xiàn)存在以下主要故障。

（1）900000m3/H 風(fēng)量功率主風(fēng)機(jī)外殼震動(dòng)劇烈，風(fēng)機(jī)本體及機(jī)殼固定基礎(chǔ)及外殼由于震動(dòng)多次脫落裂紋開(kāi)焊；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行平穩(wěn)可靠，風(fēng)機(jī)負(fù)荷端及尾端軸承振動(dòng)值長(zhǎng)期處于0.4mm/0.5mm，2000KW 主電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行平穩(wěn)。

（2）除塵器系統(tǒng)方形風(fēng)道故障：①除塵器出口方形風(fēng)道彎頭（4420mm×4000mm，R=3200mm)收縮震動(dòng)嚴(yán)重，多次加固及補(bǔ)焊鋼結(jié)構(gòu)本體仍無(wú)效，多處開(kāi)焊及撕裂，以風(fēng)道彎頭兩側(cè)扇面最為嚴(yán)重,出現(xiàn)嚴(yán)重兩側(cè)扇形面“呼扇”的現(xiàn)象。②除塵器出口4420mm×4000mm 方型風(fēng)道由300 型工字鋼為立柱制作設(shè)置的方型框架支撐由于震動(dòng)劇烈，多處焊縫、母材撕裂。③風(fēng)機(jī)入口三通固定基礎(chǔ)失效風(fēng)道下沉約100mm。

（3）除塵器柔性連接器故障：①除塵器出口柔性連接器XBJ4420×4000-D，L=350 拉伸變形，漏氣嚴(yán)重。②風(fēng)機(jī)入口柔性連接器XBFa3643×926，L=350壓縮變形嚴(yán)重，已壓縮至極限，失去柔性鏈接性能，無(wú)法令設(shè)備起到“震動(dòng)隔斷”和其他功能，造成“共震聯(lián)動(dòng)甩鞭”效應(yīng)。

（4）YOTGCD1050 調(diào)速型液力偶合器頻繁損壞，燒損。

（5）風(fēng)道內(nèi)部多處支撐收縮震動(dòng)開(kāi)焊，且在風(fēng)道內(nèi)部增加20余處梁、柱支撐后仍無(wú)效開(kāi)焊、撕裂。

（6）除塵器內(nèi)部煙氣與凈風(fēng)6mm 厚分流鋼板和100 型加固槽鋼大面積撕裂及開(kāi)焊，多次補(bǔ)焊加加設(shè)置支撐仍無(wú)效，此現(xiàn)象可造成“連鎖反應(yīng)”，一處開(kāi)焊便可引起大面積分流板及筋板支撐撕裂（分流鋼板尺寸為32480mm×4800mm）。

（7）除塵器壓差保持在1.75KPA 左右，入口壓力-2.61KPA至-3.0KPA 左右，出口壓力-4.41KPA 至-5.0KPA 左右，系統(tǒng)進(jìn)、出口負(fù)壓值異常。

（8）除塵器壓差偏大，共28 個(gè)除塵倉(cāng)，單倉(cāng)214 條除塵布袋，除塵布袋規(guī)格為θ131mm×6000mm，共5992 條。整體更換周期偏短，需大面積更換除塵袋來(lái)改善除塵器壓差值，檢修工作量超大，消耗資金大。

3 故障原因分析

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的檢查與調(diào)研，并對(duì)鐵水脫硫除塵系統(tǒng)圖紙結(jié)構(gòu)分析，初步確定了系統(tǒng)多處出現(xiàn)的異常是由于脫硫站及其他用戶點(diǎn)的除塵進(jìn)氣量和風(fēng)機(jī)本身功率不匹配造成。

風(fēng)機(jī)在800r/min 運(yùn)行時(shí)，以上描述的異常故障現(xiàn)象表現(xiàn)最為嚴(yán)重。結(jié)合除塵器總?cè)肟诠艿乐睆?、除塵系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)用戶點(diǎn)等多方面數(shù)據(jù)，通過(guò)檢測(cè)與初步計(jì)算得出：

除塵系統(tǒng)用戶點(diǎn)進(jìn)風(fēng)量估算：

通過(guò)初步的估算，可以看出系統(tǒng)目前設(shè)計(jì)最大吸風(fēng)量為365288m3/H，再結(jié)合標(biāo)況與工況因素、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際風(fēng)門開(kāi)度、煙氣溫度、煙氣含硫量等等因素，測(cè)的實(shí)際煙囪出口凈風(fēng)總流量為260000m3/H，風(fēng)機(jī)處于滿做工、高轉(zhuǎn)速區(qū)間實(shí)際做工效率低，導(dǎo)致二煉軋鐵水脫硫除塵系統(tǒng)故障頻繁、劇烈。

4 故障解決思路

①盡可能增加系統(tǒng)煙氣抽入量，增加風(fēng)量攝入，根據(jù)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量加大截面積。②隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工況調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)入口系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)出口系統(tǒng)風(fēng)量匹配，達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，改變風(fēng)機(jī)調(diào)速條件和工況。③觀察鐵水脫硫站在冶煉過(guò)程中整個(gè)煙氣外溢狀態(tài)，通過(guò)對(duì)煙氣外溢的形狀、煙氣外溢流速、方向與路徑的對(duì)比和分析，在不改變?cè)O(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行適應(yīng)性改造，保證除塵效果。

5 故障解決方法的實(shí)施步驟

（1）將鐵水脫硫除塵系統(tǒng)3620mm 總管與混鐵爐除塵系統(tǒng)設(shè)置直徑為3620mm 連通管（L=15m)，并在聯(lián)通管道上設(shè)置連鎖式調(diào)節(jié)風(fēng)閥，目前可實(shí)現(xiàn)混鐵爐除塵、鐵水脫硫除塵系統(tǒng)互為備機(jī)，而且可以提高各系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)抽風(fēng)能率或可根據(jù)生產(chǎn)工況的變化進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，加強(qiáng)環(huán)保除塵效果。

（2）改變風(fēng)機(jī)調(diào)速形式，降低故障率。由于YOTGCD1050調(diào)速型液力耦合器故障率高，將電機(jī)改為變頻式，由電機(jī)直接輸出轉(zhuǎn)速，進(jìn)行調(diào)速，更便捷的使系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)工況調(diào)節(jié)核心部位的運(yùn)行狀態(tài)。

恒扭矩機(jī)械匹配用調(diào)速型液力耦合器，轉(zhuǎn)速比i 等于效率，即調(diào)速越大損失功率越大，發(fā)熱越大；調(diào)速型液力耦合器與離心式機(jī)械匹配，其最大發(fā)熱工況在轉(zhuǎn)速比i=0.66 點(diǎn)，最大發(fā)熱功率損耗為電機(jī)額定功率的15%，因此必須避免設(shè)備在最大發(fā)熱點(diǎn)附近長(zhǎng)期運(yùn)行，對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)換算為“嚴(yán)禁在600r/min--800r/min區(qū)間進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)”，因此除塵系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工況條件運(yùn)行參數(shù)受嚴(yán)重限制。

（3）根據(jù)調(diào)速形式的改變調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。調(diào)速系統(tǒng)舍棄液力耦合器后，在不改變?nèi)魏卧O(shè)備基礎(chǔ)尺寸的情況下，將電機(jī)、風(fēng)機(jī)的鏈接方式改為：長(zhǎng)軸式直鏈接（L=1780mm)。

液力耦合器高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下存在5%-15%的轉(zhuǎn)速損失。例如：其在線使用時(shí)電機(jī)900r/min 長(zhǎng)期運(yùn)行，風(fēng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)是765r/min-850r/min 區(qū)間運(yùn)行。目前改為電機(jī)輸入直接進(jìn)行調(diào)速后，風(fēng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速等于電機(jī)轉(zhuǎn)速，也就是說(shuō)在其他系統(tǒng)工況條件未改變的情況下，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行應(yīng)做出適當(dāng)調(diào)整。

（4）統(tǒng)計(jì)鐵水脫硫除塵系統(tǒng)薄弱點(diǎn)，制定針對(duì)性內(nèi)部加固和處理方案，提高薄弱環(huán)節(jié)的可靠性。例如：柔性連接器在線評(píng)估修復(fù)、除塵風(fēng)道內(nèi)部分流板加固、風(fēng)機(jī)入口風(fēng)道扇面加固、大型鋼結(jié)構(gòu)支撐加固等。

（5）觀察鐵水脫硫站在冶煉過(guò)程中整個(gè)煙氣外溢狀態(tài)，通過(guò)對(duì)煙氣外溢的形狀、煙氣外溢流速、方向與路徑的對(duì)比和分析，分別在1#2#鐵水脫硫站冶煉工位正上方西側(cè)加裝7000mm×600mm 煙氣阻流板，改變煙氣流向，使煙氣二次回流，形成增加二次捕捉的功能，增強(qiáng)除塵環(huán)保效果。

（6）1#2#鐵水脫硫鐵水罐通過(guò)鋼包車運(yùn)送至冶煉工位后，將鐵水罐正上方墻板進(jìn)行適應(yīng)性改造，將煙氣外溢方向的三處“狹長(zhǎng)式”吸風(fēng)口修整加寬，利用這三處加寬的“狹長(zhǎng)式”風(fēng)口加強(qiáng)煙氣外溢的捕捉效果。

（7）將1#2#鐵水脫硫共兩套的“聯(lián)合型除塵罩”進(jìn)行適應(yīng)性改造，目前但脫硫除塵閥為DN1600，但閥門后方箱變徑縮口至直徑1200 左右，且在縮口段末端分別接出DN1000 圓形除塵管道一處、1100mm×1100mm 方型箱體除塵管道一處，這樣的設(shè)計(jì)影響了系統(tǒng)的除塵和風(fēng)量。根據(jù)截面積的計(jì)算，將變徑段改為“直通等徑”，且將1100mm×1100mm 改為1200mm×1600mm，將吸風(fēng)口截面積增大。

6 故障解決后效果對(duì)比

（1）風(fēng)機(jī)降速至合適轉(zhuǎn)速后，除塵器進(jìn)口負(fù)壓值由入口壓力-2.61KPA將至-1.78KPA左右，出口壓力-4.41KPA至-2.92KPA左右，總壓差1.75KPA 左右降至1.12KPA，負(fù)壓值均恢復(fù)正常，提高長(zhǎng)袋低壓脈沖袋式除塵器（LLP12500，過(guò)濾面積12500M2，湖北潛江設(shè)備公司）的運(yùn)行效果。

可大幅延長(zhǎng)除塵器5992 條除塵布袋的更換周期，如從現(xiàn)在的兩年周期延長(zhǎng)至三年周期，可節(jié)省一個(gè)更換周期內(nèi)布袋材料總資金479360 元，人工成本資金89880 元，節(jié)省單次周期性檢修資金共：569510 元。

（2）所有發(fā)生風(fēng)道、風(fēng)機(jī)外殼、鋼結(jié)構(gòu)支架、基礎(chǔ)、柔性連接器等收縮、拉伸、呼扇的劇烈震動(dòng)和異常全部消除，不再威脅設(shè)備的安全運(yùn)行，設(shè)備因震動(dòng)而造成的高空傾倒及墜落的重大安全隱患消除，大幅度延長(zhǎng)設(shè)備的在線運(yùn)行周期，縮小檢修頻率，降低頻繁檢修的備件及人工費(fèi)用。

（3）“KYY710-6，P=2000KW，電壓10KV”主電機(jī)電流由96A 降低為65A，平穩(wěn)運(yùn)行。根據(jù)運(yùn)行觀察進(jìn)行比較，以節(jié)省運(yùn)行電流差為基礎(chǔ)，對(duì)應(yīng)耗電量的減少，在保證設(shè)備性能和環(huán)保效果的基礎(chǔ)上，每小時(shí)節(jié)約310 度，結(jié)合目前工業(yè)用電成本計(jì)算，每月節(jié)省電費(fèi)約259200 元，大幅度降低和節(jié)省用電量。

（4）生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)除塵用戶點(diǎn)效果增強(qiáng)，外溢煙氣明顯減少，滿足各種參數(shù)需求。

（5）為鐵水脫硫高效化穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的設(shè)備支撐。

7 結(jié)束語(yǔ)

在本次檢修中對(duì)鐵水脫硫除塵系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行分析與查找，制定故障解決方案。在檢修后經(jīng)多次調(diào)試，脫硫除塵系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，不僅滿足了生產(chǎn)需求，而且還大大提高了運(yùn)行效率，節(jié)約了電能。