高 文 肖志敏 陳書亮

（安陽鋼鐵集團有限責任公司，河南 安陽 455004）

0 引言

安陽鋼鐵二煉軋作業(yè)部有三座150 t 轉(zhuǎn)爐，2017年5 月開始對這三座轉(zhuǎn)爐的濕法OG 除塵系統(tǒng)進行改造，升級為干法除塵系統(tǒng)，2018年1月底改造完畢投入使用。該系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)爐煙氣通過汽化煙道、蒸發(fā)冷卻器、靜電除塵器、ID 風機、煤氣冷卻器和杯閥轉(zhuǎn)站換被送往煤氣柜。相較于濕法除塵，干法除塵煙氣污染物的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三相分離更加明顯，除塵效率更高，符合目前鋼鐵行業(yè)創(chuàng)A環(huán)保要求。

轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)蒸發(fā)冷卻器降溫和粗顆粒分離（粗灰直接回爐重復使用）后進入電除塵器，氣流經(jīng)過三層分布板分散開，粉塵被高壓電場吸附在陽極板周圍，再由機械振打?qū)⒎蹓m振落，并經(jīng)過兩個扇形刮灰器的刮動，落到鏈條刮板機，降落在電除塵器底部刮板機上，細灰再經(jīng)過緩沖斗、下吹式正壓細灰倉泵和輸灰管道，集合到細灰倉中，最后由罐車運送，可制作成冷壓塊、球團等煉鋼原料再次利用［1］。干法電除塵工藝捕集到的灰粒度較細，屬高細粉狀態(tài)物質(zhì)，可通過罐車密封運輸，爐塵利用價值高［2］，含40%～60%的氧化鐵、12%～15%的氧化鈣、5%的氧化鎂、2%～4%的二氧化硅。因此，提高系統(tǒng)的細灰出塵量就能提高除塵效率。該工藝中的細灰輸灰系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)爐干法除塵細灰系統(tǒng)流程

該輸灰系統(tǒng)采用正壓式氣力輸灰。設備運行初期，經(jīng)常出現(xiàn)細灰堵塞現(xiàn)象，由于缺乏經(jīng)驗，處理時間較長，勞動強度很大。本研究對四種細灰堵塞情況進行分析，并探討解決方案。

1 1#細灰倉泵堵塞

1.1 堵塞情況及原因分析

在系統(tǒng)投運初期，1#倉泵經(jīng)常發(fā)生堵灰情況，初始設計中有自動清堵模式，但效果不佳。1#倉泵容積為0.35 m3、自重為360 kg，1#倉泵距離細灰倉水平距離約為40 m（2#倉泵距離細灰倉水平距離為10 m、3#倉泵距離細灰倉水平距離為3 m），高度差約為8 m，輸灰管道包括四個直角彎頭，說明1#輸灰阻力最大。為了方便判斷和查找原因，需要分析輸灰壓力曲線，正常的輸灰壓力曲線（節(jié)選）如圖2所示。

圖2 正常輸灰壓力變化情況

圖2 中橫軸為時間軸，豎軸為倉泵的氮氣輸灰壓力。細灰系統(tǒng)的輸灰程序如下：①關閉進料閥。送氣閥往倉泵內(nèi)送氮氣，把倉泵清空，輸灰時間為30 s。②關閉送氣閥。打開進料閥，從緩沖斗到倉泵下料，進料時間根據(jù)倉泵輸灰能力來設定，由于1#輸灰阻力大，一次輸灰量不宜過多，進料時間設定為6 s。通常輸灰壓力曲線每冶煉一爐有大約21個輸灰周期，按照每爐灰量在3 t 左右來計算，每周期輸灰量平均為142.85 kg。

當輸灰系統(tǒng)主送氣壓力大于0.4 MPa 時，電腦顯示倉泵“管道堵塞”報警，此時輸灰程序停止。正壓氣力輸送的計算見式（1）［3］。

式中：P為粉塵加速壓力損失，Pa；?為系數(shù)，與輸送距離成正比，與輸送壓力成反比，一般取2～10；ms為單位時間內(nèi)通過輸送管道截面的粉塵質(zhì)量GS和氣體質(zhì)量GB之比；ρB為常溫下空氣密度，取1.293 kg/m3；VB為粉塵輸送速度，m/s。

進而推導出式（2）。

式中：μS為空氣的黏度系數(shù)，Pa·S；GS為粉塵量，kg/h；S為輸送管截面積，m2。

由式（2）可知，在其他參數(shù)不變的情況下，發(fā)生堵塞說明輸氣壓力達不到粉塵加速壓力損失，粉塵質(zhì)量增加導致阻力加大。只有增加輸灰壓力才能克服阻力。

1.2 解決方案

1.2.1 傳統(tǒng)的解決方案。自動清堵模式程序受到輸灰時間的限制，輸灰壓力增加得不夠，達不到輸灰要求。只能到現(xiàn)場打開倉泵底部檢查孔，將倉泵內(nèi)的積灰或異物清理干凈。工作量較大，處理時間較長，影響轉(zhuǎn)爐冶煉。

1.2.2 優(yōu)化后的解決方案。當倉泵輸灰壓力大于0.35 MPa 時，程序報警連鎖自動進入清堵循環(huán)，即關閉倉泵進料閥，只對倉泵輸氣加壓，直至管道內(nèi)輸灰壓力正常，說明倉泵內(nèi)清空，再重新啟動進料循環(huán)。此外，還可延長清堵的輸灰時間。

清堵時輸灰壓力曲線如圖3 所示。由圖3 可知，11：24：12的輸灰壓力超過0.4 MPa，電腦報警顯示“細灰堵塞”，11：24：18 到11：24：48 之間為電腦自動啟動清堵模式循環(huán)過程，輸灰壓力曲線循環(huán)下降。清堵模式重復5 次后壓力歸零，但重新啟動后壓力仍然高，則保持憋壓。由于11：25：54 到11：26：24 及11：26：42 到11：27：12 之間這兩次憋壓時間較短，因此沒有徹底清堵，那么從11：27：24 到11：29：36之間的憋壓時間較長，最終清除堵塞。通過對PLC 程序中設定的輸灰步驟參數(shù)進行調(diào)試，證明1#倉泵憋壓超過0.55 MPa、時間超過5 min 以上可有效疏通細灰堵塞。

圖3 清堵時輸灰壓力變化情況

2 緩沖斗堵塞

2.1 堵塞情況及原因分析

如果緩沖斗堵塞，則說明物料進不到倉泵內(nèi)，倉泵的輸灰壓力就會減少到空管壓力。當輸灰系統(tǒng)在冶煉期間主送氣壓力明顯低于空管壓力（0.04 MPa）超過3 min，觀察扇形刮灰器外軸，如果能夠正常旋轉(zhuǎn)，說明緩沖斗出現(xiàn)堵灰現(xiàn)象。倉泵空送時輸灰壓力曲線如圖4所示。

圖4 空送輸灰壓力變化情況

當緩沖斗堵塞時，先排查進料閥和輸氣閥是否正常開關，如果閥門不能正常開關到位，再檢查閥體和液壓缸是否正常。進料閥開關不到位，勢必引起堵塞。流化進氣不順暢也會導致緩沖斗中結塊的細灰無法散開，不利于輸灰。

2.2 解決方案

2.2.1 傳統(tǒng)的解決方法?，F(xiàn)場打開緩沖斗檢查孔，人工清理干凈緩沖斗內(nèi)積灰及雜物；清理干凈試車正常后投入運行，影響生產(chǎn)時間要在80 min以上。

2.2.2 優(yōu)化后的解決方案。在進料閥以上附近部位增加氮氣噴吹，緩沖斗呈圓錐形，適當增加在錐形體周圍側面的氮氣噴吹，緩沖斗圓錐周壁增加氮氣噴吹管如圖5 所示。由于增加了氣體噴吹的方向和數(shù)量，緩沖斗內(nèi)氣流分散開，輸氣時保證上部的插板閥開啟，使內(nèi)壁結團粉塵分散開，這樣就大大緩解了緩沖斗的堵塞情況。

圖5 緩沖斗圓錐周壁增加氮氣噴吹管

3 靜電除塵器電場除塵效果差

3.1 除塵效果差原因分析

如果靜電除塵器電場除塵效果差的情況發(fā)生在電除塵器內(nèi)部檢修結束之后，因停爐時間較長，系統(tǒng)溫度較低，容易產(chǎn)生粉塵結露現(xiàn)象，因而灰質(zhì)結塊增多，堆積越來越多，就會導致內(nèi)鏈式刮板機或者扇形刮灰器故障，無法復位。

蒸發(fā)冷卻器的設定噴水量直接關系到煙塵溫度和濕度，而煙塵的溫度和濕度又直接影響電除塵器電場對粉塵的吸附力。當溫度低時，電流只能經(jīng)過塵粒表面導電，電場對塵粒的吸附性有限；當溫度高時，塵粒表面吸附的濕蒸汽或氣體減少，增加電壓時，電流多的粉塵粒子整體導電。只有保持煙塵溫度較高時，電場才能達到最佳的除塵效果。

3.2 解決方案

3.2.1 傳統(tǒng)的解決方案。當冶煉中出現(xiàn)細灰堵塞時，將刮板機手動停止，等待冶煉結束后降低風機轉(zhuǎn)速，打開機頭人孔進行人工清灰，處理完測試正常后投入運行。如果因系統(tǒng)積灰導致刮板機無法正常運行時，這種方法就會耽誤生產(chǎn)，且現(xiàn)場清灰工作量大，造成這部分灰塵不方便外排。

3.2.2 優(yōu)化后的解決方案。在冶煉停止較長時，復產(chǎn)前預先檢查刮板機，加裝事故灰罐。在檢修或停爐較長時間時，要事先把電除塵器內(nèi)的灰塵盡早輸空。由于系統(tǒng)內(nèi)部溫度降低，當電除塵器進口溫度夏天低于80 ℃、冬天低于90 ℃時，要在恢復冶煉前檢查刮板機前人孔，手動運行刮板機檢查細灰灰質(zhì)情況，能及早檢查出電除塵器內(nèi)是否有積水或者潮濕的灰。第一爐鋼冶煉時關閉細灰系統(tǒng)，通過減少蒸發(fā)冷噴水量來較快提升煙塵的溫度，保證進入電除塵器的煙塵溫度穩(wěn)定在標準運行范圍內(nèi)（110～170 ℃），保證電除塵器放電的二次電壓和二次電流在標準運行范圍，二次電壓和二次電流的標準運行范圍分別為20～100 kV、100～1 900 mA。待冶煉完畢系統(tǒng)溫度達到110 ℃以上，打開事故灰側插板閥，手動運行刮板機查看灰質(zhì)，直至出現(xiàn)合格的細灰，再進入輸灰系統(tǒng)，從而保證輸灰系統(tǒng)中不會發(fā)生堵塞。事故灰經(jīng)過晾曬也可通過汽車外運，減少無組織排放等情況。

4 扇形刮灰器不能正常運轉(zhuǎn)引起細灰系統(tǒng)停止

4.1 扇形刮灰器不能正常運轉(zhuǎn)原因分析

在插板閥附近發(fā)生細灰外噴，電腦上扇形刮灰器顯示“過力矩報警”，或是其他原因?qū)е录毣蚁到y(tǒng)運行停止。

插板閥因運行停止而關閉，直接導致細灰倉和緩沖斗處于密封狀態(tài)，而內(nèi)部氮氣噴吹使得整個密封狀態(tài)內(nèi)壓增大，導致細灰外噴。這是由于扇形刮灰器電機阻力過大引起電流過載保護，導致運行停止，原因可能是設備異物卡堵，導致扇形刮灰器的軸承轉(zhuǎn)動摩擦力增大，或是減速機齒輪的摩擦力增大，需要換油或者更換減速機。

4.2 解決方案

4.2.1 傳統(tǒng)的解決方法。由于扇形刮灰器電機所在部位處于電除塵器二層平臺兩端，在冶煉間歇人員才能到現(xiàn)場檢查，但此時扇形刮灰器自動狀態(tài)下報警就停止運行，所以檢查不能及時到位，從而增加電除塵器內(nèi)部積灰，導致扇形刮灰器的負荷越來越大。保守估計，當扇形刮灰器故障時，最多可能接受兩爐鋼的灰塵。如果超過扇形刮灰器的負載，導致設備損壞而更換設備，那么就更會耽誤冶煉時間。

4.2.2 優(yōu)化后的解決方案。增加扇形刮灰器處監(jiān)控設施，并且在轉(zhuǎn)動軸上焊有豎直標識鐵片，涂上醒目的顏色，每當要檢查外軸是否運行時，從監(jiān)控畫面通過豎直標識鐵片能清楚地看到扇形刮灰器軸是否旋轉(zhuǎn)，從而提高判斷效率。此外，在操作電腦上定期檢查扇形刮灰器電機運行電流，當電流高出一般運行范圍時，及時進行維護和檢查，也能較好地預防扇形刮灰器故障。

5 結語

轉(zhuǎn)爐干法除塵細灰的運輸采用正壓式氣力輸灰系統(tǒng)，當發(fā)生細灰堵塞時，從電腦控制程序入手，增大輸灰壓力，增加憋壓時間，能更加快捷地解決細灰倉泵堵塞。由于緩沖斗的圓錐形外形，根據(jù)流體學原理，增加緩沖斗周側壁氮氣噴吹口，能更加有效防止緩沖斗倉壁沾灰和堵塞問題。當停爐時間較長時，在冶煉前電除塵器進口溫度夏天低于80 ℃、冬天低于90 ℃時，應提前打開機頭人孔來檢查刮板機上灰質(zhì)情況，無異物時再煉鋼。等冶煉結束后，把前一部分細灰放到事故灰罐內(nèi)，可檢查出灰質(zhì)是否正常。如果電除塵器內(nèi)平均溫度達到110 ℃以上且灰質(zhì)正常時，再進行正常的輸灰系統(tǒng)輸灰，即使有灰潮或結塊，也能及時發(fā)現(xiàn)并通過事故罐晾曬，由罐車吸走。這樣既可減少刮板機堵灰情況，又能減輕人工運輸灰塵的工作量。此外，通過增加扇形刮灰器電機處監(jiān)控錄像，增加扇形刮灰器旋轉(zhuǎn)標識，結合電腦上扇形刮灰器電機電流的觀察，可以及時發(fā)現(xiàn)扇形刮灰器是否正常旋轉(zhuǎn)，及早發(fā)現(xiàn)是否有細灰外噴的情況，能更好地監(jiān)控扇形刮灰器是否有損壞的前兆。

細灰堵塞處理技術以預防為主，可以保證進入靜電除塵器的煙塵溫度穩(wěn)定在標準運行范圍內(nèi)（110～170 ℃），保證靜電除塵器放電的二次電壓和二次電流在標準運行范圍，保證輸灰的氮氣壓力在正常范圍，保證扇形刮灰器的電流在正常運行范圍，該技術從根本上防止和減少細灰堵塞的發(fā)生。