李宗國(guó) 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)
摘要: 介紹了氣力輸送在魯南礦業(yè)球團(tuán)生產(chǎn)線的方案設(shè)計(jì)及設(shè)備選型，闡述了實(shí)際應(yīng)用中常見故障，譬如管道堵塞、管道磨損、倉(cāng)泵欠壓、除塵器冒灰等及故障的處理方法、注意事項(xiàng)、系統(tǒng)改造。
關(guān)鍵詞: 氣力輸送; 球團(tuán)生產(chǎn)線; 管道堵塞; 管道磨損; 倉(cāng)泵欠壓
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(guó)內(nèi)首條 60 萬(wàn) 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(cāng)。由于設(shè)備自身密封性能差，物料在輸送過(guò)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(guó)家對(duì)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，需要對(duì)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(chǎng)跟蹤測(cè)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(duì)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)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(cāng)，除塵灰親水性差，無(wú)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(wú)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(wèn)題，通過(guò)多方案探討研究對(duì)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(jiǎn)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(cāng)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(cāng)泵，2#、3# 灰斗設(shè)置 0. 5 m3 倉(cāng)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(cāng)泵，5#、6# 灰斗設(shè)置 0. 5m3 倉(cāng)泵，輸送能力 3 t /h，為 D 組，見圖 2。
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 000h。
倉(cāng)泵在每個(gè)灰斗下安裝一臺(tái)，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(cāng)泵進(jìn)料閥和出料閥密封保證在輸送過(guò)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(zhǎng)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(wú)縫鋼管，見圖 3。
輸送壓縮空氣管道采用普通無(wú)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(cāng)倉(cāng)頂部設(shè)置一臺(tái)脈沖袋式除塵器，輸送空氣經(jīng)倉(cāng)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(cāng)頂部為此管線配置一臺(tái)終端箱，對(duì)進(jìn)入接收倉(cāng)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(duì)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(cè)到所有除塵灰輸送的全過(guò)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(hào)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。
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。
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(wèn)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(cāng)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(wèn)題
氣力輸送系統(tǒng)項(xiàng)目改造后，經(jīng)過(guò) 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(cāng)泵欠壓，輸灰管道磨損快，除塵器、灰倉(cāng)冒灰等問(wèn)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(duì)氣力輸送存在問(wèn)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(cāng)泵進(jìn)料時(shí)間
倉(cāng)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(zhǎng)進(jìn)料時(shí)間，調(diào)整不及時(shí)將導(dǎo)致倉(cāng)泵內(nèi)物料過(guò)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(wú)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(guò)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(wèn)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(guò)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(wèn)題得以解決，自動(dòng)控制用電腦要定時(shí)維護(hù)升級(jí)，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(zhǎng)，灰倉(cāng)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(cāng)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(cāng)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(guò)長(zhǎng)，存在耐火材料及其他金屬件掉落倉(cāng)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(wèn)題，導(dǎo)致壓力變送器測(cè)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(guò)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(duì)管道磨損極為嚴(yán)重，給生產(chǎn)組織和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境造成不利影響。為此，經(jīng)過(guò)考察和反復(fù)論證、探討，先后對(duì)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(chǎng)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(zhǎng)了管道使用壽命，效果明顯。
4. 2. 2 減少管道長(zhǎng)度及彎頭數(shù)量
針對(duì)原設(shè)計(jì)管道長(zhǎng)、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(zhǎng)度減少了 150 m，彎頭數(shù)量由原來(lái)的 9 個(gè)改造為 5 個(gè)，減少了 4 個(gè)，見圖 5。
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(cāng)泵欠壓故障的改進(jìn)措施
倉(cāng)泵出現(xiàn)欠壓也是使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，倉(cāng)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(cāng)內(nèi)積灰過(guò)多造成管道堵塞，電除塵陰、陽(yáng)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(cāng)泵底部流化氣管防止漏氣。
2) 強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生管理，防止粉塵過(guò)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(rùn)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(guò)高跳閘。
4) 各儲(chǔ)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(chǎng)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(yǔ)
2019 年 4 月對(duì)除塵灰輸灰系統(tǒng)實(shí)施了氣力輸送改造，2021 年 5 月通過(guò)了國(guó)家超低排放驗(yàn)收，達(dá)到了國(guó)家超低排放標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)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(wú)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(wàn)元; 改善了造球質(zhì)量，減輕了對(duì)生球強(qiáng)度和生球質(zhì)量的影響，穩(wěn)定了生產(chǎn)工藝。