李宗國 董金峰 王 輝 張增祥
(萊蕪鋼鐵集團魯南礦業(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)球團生產(chǎn)線的方案設計及設備選型，闡述了實際應用中常見故障，譬如管道堵塞、管道磨損、倉泵欠壓、除塵器冒灰等及故障的處理方法、注意事項、系統(tǒng)改造。
關鍵詞: 氣力輸送; 球團生產(chǎn)線; 管道堵塞; 管道磨損; 倉泵欠壓
0 引言
萊鋼集團魯南礦業(yè)公司球團廠始建于 2003年 4 月，是國內(nèi)首條 60 萬 t /a 鏈篦機 － 回轉(zhuǎn)窯－ 環(huán)冷機氧化球團生產(chǎn)線。球團廠的除塵灰輸灰系統(tǒng)最初采用的是機械輸送，由鏈篦機下的 4條深埋刮板機、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。由于設備自身密封性能差，物料在輸送過程中出現(xiàn)粉塵泄漏，易造成環(huán)境二次污染，不能達到超低排放標準要求。隨著國家對環(huán)保標準的逐步提高，需要對原有輸灰系統(tǒng)進行改造。
1 魯南球團生產(chǎn)線應用氣力輸送的原因
1. 1 設備故障率高、維修難度大
原除塵灰輸灰系統(tǒng)所采用的刮板機輸送方式，存在設備故障率高、維修難度大等缺陷， 且由于其刮板與鏈節(jié)采用滑動摩擦方式運輸，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，設備易銹蝕、易 老 化，造成設備故障率高，備件損耗大。
1. 2 漏灰點多、粉塵大、勞動強度高
原除塵灰排灰系統(tǒng)設備自身缺陷多，漏灰點多。經(jīng)技術人員現(xiàn)場跟蹤測試，年漏灰量約10 000 t，既造成環(huán)境二次揚塵污染，又造成礦粉損失，且經(jīng)常對設備、現(xiàn)場漏灰進行清理， 增加了崗位勞動強度。
1. 3 影響造球質(zhì)量
除塵灰排灰系統(tǒng)的除塵灰原設計直接由輸送皮帶輸送至造球系統(tǒng)的緩沖倉，除塵灰親水性差，無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，生球強度低，生球易破碎、粉末多。
為徹底解決揚塵泄漏污染問題，通過多方案探討研究對比，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)化技術的一種具體應用，具有結構簡單，操作方便，輸送安全可靠，密封性能好等優(yōu)點。
2 魯南球團生產(chǎn)線氣力輸送設計方案
2. 1 方案設計
多管除塵器下兩個灰斗各設置 0. 5 m3 倉泵，輸送能力 2 t /h，為一個輸送單元，共兩套，為A 組、B 組，見圖 1。電除塵 6 個灰斗，1#、2#、3# 灰斗為一個輸送單元，1#灰斗設置 0. 75 m3 倉泵，2#、3# 灰斗設置 0. 5 m3 倉泵，輸送能力 3 t /h，為 C 組; 4#、5#、6# 灰斗為一個輸送單元，4# 灰斗設置 0. 75 m3 倉泵，5#、6# 灰斗設置 0. 5m3 倉泵，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站提供，設置沿程助吹。氣力輸送系統(tǒng)中氣動閥門 ( 包括進料閥、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。
倉泵在每個灰斗下安裝一臺，其出力必須和氣力輸送系統(tǒng)要求的出力相適應，并保證在工作溫度下安全可靠的工作，使用壽命應不小于 8 000 h。倉泵進料閥和出料閥密封保證在輸送過程中壓縮空氣不會泄露。
2. 2 管道及附件
原設計輸灰管道長度 350 m，彎頭數(shù)量 9個。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# 鋼無縫鋼管，見圖 3。
輸送壓縮空氣管道采用普通無縫鋼管，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，彎頭進出口加耐磨直管段。
粉塵接收倉倉頂部設置一臺脈沖袋式除塵器，輸送空氣經(jīng)倉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)，可以自動清潔粘附在濾袋上的粉料，脈沖反吹的時間可調(diào)，反吹頻率可調(diào)。配料室處的粉塵接收倉頂部為此管線配置一臺終端箱，對進入接收倉的物料進行緩沖、減速。除塵灰進入配料室，再由強力混合機混合后參與造球。
2. 3 控制系統(tǒng)整體描述
除塵灰氣力輸送系統(tǒng)采用 PLC 實現(xiàn)對輸送系統(tǒng)、設備的監(jiān)視、操作與控制，并確保其正常、可靠運行?？刂葡到y(tǒng)的設計將能實現(xiàn)工作人員在電腦上可觀測到所有除塵灰輸送的全過程，保證整套輸送系統(tǒng)可靠運行，并能保證系統(tǒng)的輸送 能 力。氣力輸灰的全部熱工信號進PLC 顯示和控制，所有電氣設備能實現(xiàn)就地、遠程控制及顯示，見圖 4。
控制方式，即系統(tǒng)有兩種控制方式: 自動控制與就地手動控制。正常情況下按自動控制方式考慮。
3 魯南球團生產(chǎn)線氣力輸送項目運行效果及存在問題
3. 1 運行效果
原除塵排灰系統(tǒng)改為氣力輸送系統(tǒng)項目，于 2019 年 5 月 5 日實施改造，5 月 31 日改造完成，調(diào)試運行了 3 個月，調(diào)試完畢后獨自操作運行至 2020 年 9 月份。從總體運行看，收塵倉泵系統(tǒng)自動輸灰運行良好，主體設備運行可靠，基本達到預期設計效果。
3. 2 存在問題
氣力輸送系統(tǒng)項目改造后，經(jīng)過 13 個月的運行實踐，由于輸灰管路設計和員工操作不熟練，該項目主要存在輸灰管道易堵塞，頻繁組織人力疏通管道，倉泵欠壓，輸灰管道磨損快，除塵器、灰倉冒灰等問題，加大了檢修人員的勞動強度，給生產(chǎn)穩(wěn)定運行造成影響。
4 針對氣力輸送存在問題的改進措施
4. 1 管道堵塞的改進措施
4. 1. 1 調(diào)整倉泵進料時間
倉泵進料時間從電腦程序上設定，不是一成不變的，應根據(jù)系統(tǒng)工藝狀況調(diào)節(jié)進料時間， 系統(tǒng)內(nèi)粉塵較多時縮短進料時間，粉塵較少時延長進料時間，調(diào)整不及時將導致倉泵內(nèi)物料過多堵塞。
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，應經(jīng)常檢查氣路有無漏氣點，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，操作人員手動操作過程中是否壓力達到要求后才輸灰。
4. 1. 3 改進自動控制程序
運行初期因自動控制程序編寫存在問題，導致自動控制程序經(jīng)常出錯，定時輸灰停止， 下料過多導致堵管，經(jīng)與廠家溝通協(xié)調(diào)改進自動控制程序后，問題得以解決，自動控制用電腦要定時維護升級，防止卡頓。
4. 1. 4 優(yōu)化崗位人員操作方式
因為焊補管道時間較長，灰倉內(nèi)積料太多，控制方式不能立即選擇自動控制，選擇自動控制將導致進入倉泵內(nèi)的物料太多，必然堵管，因此需要操作人員手動放灰，人工操作存在手動放灰次數(shù)多、間隔短，操作人員稍有疏忽也會造成堵管，操作人員需注意力高度集中，并且具有豐富的操作實踐經(jīng)驗。
4. 1. 5 防止倉泵內(nèi)進入雜物
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，有時生產(chǎn)運行周期過長，存在耐火材料及其他金屬件掉落倉泵內(nèi)部的現(xiàn)象，在輸灰管道彎頭處卡住，導致管道堵塞。
4. 1. 6 經(jīng)常維護、保養(yǎng)壓力變送器，確保輸灰壓力
由于環(huán)境差導致壓力變送器性能下降或者壓力變送器本身質(zhì)量問題，導致壓力變送器測量不準確，實際壓力達不到設定的輸灰壓力，導致粉塵在輸灰管道中途沉降過多堵塞管道。
4. 2 輸灰管道磨損的改進措施
鐵精粉密度大、顆粒堅硬，沖刷力強，對管道磨損極為嚴重，給生產(chǎn)組織和現(xiàn)場環(huán)境造成不利影響。為此，經(jīng)過考察和反復論證、探討，先后對氣力輸送系統(tǒng)進行了 3 次改進。
4. 2. 1 減少共用管道數(shù)量
原設計 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)場跟蹤和論證，把 A 組和 B 組各用一根 DN100 輸灰管道進行輸灰，改造后減少了輸灰次數(shù)，減輕了管道磨損，延長了管道使用壽命，效果明顯。
4. 2. 2 減少管道長度及彎頭數(shù)量
針對原設計管道長、彎頭多，造成磨損泄漏點多、易堵塞?，F(xiàn)改為輸灰管道由 350 m 縮短到200 m，管道長度減少了 150 m，彎頭數(shù)量由原來的 9 個改造為 5 個，減少了 4 個，見圖 5。
4. 2. 3 提高管道及彎頭的耐磨性
原設計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 倉泵欠壓故障的改進措施
倉泵出現(xiàn)欠壓也是使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，倉泵欠壓易導致氣力輸送系統(tǒng)自動輸灰出現(xiàn)異常，如發(fā)現(xiàn)不及時，灰倉內(nèi)積灰過多造成管道堵塞，電除塵陰、陽極板短路跳閘等一系列故障。
1) 及時更換各氣動閥門軟管及倉泵底部流化氣管防止漏氣。
2) 強化現(xiàn)場衛(wèi)生管理，防止粉塵過多影響壓力變送器精度。
3) 按時維護保養(yǎng)空壓機，更換潤滑油及濾芯、濾網(wǎng)清理，保持空壓機房通風效果良好， 防止空壓機溫度過高跳閘。
4) 各儲氣罐定時排水，防止氣路中壓縮空氣水分大導致電氣元件失靈或者造成現(xiàn)場操作箱電磁閥故障。
5) 冬季加強油水分離器的保溫，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，造成進料閥被雜物卡住。
5 結語
2019 年 4 月對除塵灰輸灰系統(tǒng)實施了氣力輸送改造，2021 年 5 月通過了國家超低排放驗收，達到了國家超低排放標準。通過對氣力輸送系統(tǒng)近兩年的探索、實踐與改造，氣力輸送系統(tǒng)設備運行穩(wěn)定，達到了改造后的預期效果。效果包括杜絕了灰塵的二次污染，改善了工作環(huán)境，達到無組織超低排放要求; 降低備件費用和維護成本，減輕了勞動強度，年節(jié)約備件費用約 10 萬元; 改善了造球質(zhì)量，減輕了對生球強度和生球質(zhì)量的影響，穩(wěn)定了生產(chǎn)工藝。