胡紹磊 單良杰 孫岳琦 付經(jīng)舟

（鞍鋼股份鲅魚圈鋼鐵分公司煉鐵部 遼寧省營口市鲅魚圈區(qū) 郵編 115007）

摘要：自2008年投產(chǎn)以來。我部受生產(chǎn)原料煤質(zhì)量下降影響，煤粉顆粒雜物過多，沖擊嚴(yán)重加大了布袋系統(tǒng)內(nèi)部材料的磨損，由于煤粉設(shè)備是易燃易爆區(qū)域，泄漏后污染外排，有嚴(yán)重的安全隱患。極易發(fā)生火災(zāi)及爆炸事故。影響高爐生產(chǎn)及不利于煤粉安全生產(chǎn)，也不能保證相關(guān)維修職業(yè)身體健康，增加企業(yè)環(huán)保壓力，需要攻關(guān)改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：煤粉；布袋箱；磨損；火災(zāi)

1  工作原理：

煉鐵煤粉機(jī)組由四臺(tái)HP1063磨煤機(jī)組成。每臺(tái)小時(shí)產(chǎn)量約45噸。24小時(shí)生產(chǎn)，機(jī)組年產(chǎn)量約95萬噸。每臺(tái)配套一組處理風(fēng)量145000m³/h的布袋反吹系統(tǒng)。布袋設(shè)備正常工作時(shí)，含塵氣體與煤粉顆粒由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入灰斗，一部分較粗的塵粒由于慣性碰撞或自然沉降等原因落入灰斗，其余大部分塵粒隨氣流上升進(jìn)入袋室，經(jīng)濾袋過濾后，塵粒被滯留在濾袋的外側(cè)，凈化后的氣體由除塵布袋內(nèi)部進(jìn)入上箱體，再由閥板孔、排風(fēng)口排入大氣，從而達(dá)到收塵的目的。隨著過濾的不斷進(jìn)行，收塵器阻力也隨之上升，當(dāng)阻力達(dá)到一定值時(shí)，清灰控制器發(fā)出清灰命令，首先將提升閥板關(guān)閉，切斷過濾氣流；然后，清灰控制器向脈沖電磁閥發(fā)出信號(hào)，隨著脈沖閥把用作清灰的高壓逆向氣流送入袋內(nèi)，濾袋迅速鼓脹，并產(chǎn)生強(qiáng)烈抖動(dòng)，導(dǎo)致濾袋外側(cè)的粉塵抖落，達(dá)到清灰的目的。由于設(shè)備分為若干個(gè)箱區(qū)，所以上述過程是逐箱進(jìn)行的，一個(gè)箱區(qū)在清灰時(shí)，其余箱區(qū)仍在正常工作，保證了設(shè)備的連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2  設(shè)計(jì)關(guān)鍵：

1．防燃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：在收塵器內(nèi)易積灰處加設(shè)防塵板，消除收塵器內(nèi)部所有積灰面，抑制了煤粉的自燃。為了防止收塵器內(nèi)部結(jié)露及堵料，利用廠里廢氣對(duì)收塵器進(jìn)行蒸汽保溫，并在灰斗上加設(shè)料位計(jì)、振動(dòng)器，御防灰斗內(nèi)部積灰。

2．采用大口徑脈沖閥進(jìn)行多點(diǎn)高壓脈沖清灰，清灰強(qiáng)度大，清灰徹底。

3．采用導(dǎo)流管，清灰時(shí)，經(jīng)導(dǎo)流后的壓縮氣體均勻地進(jìn)入各布袋，使得清灰更為均勻。

4．采用帶防爆鎖的可調(diào)式防爆安全閥，可根據(jù)具體情況來調(diào)整卸爆壓力，這種形式的防爆裝置密封性能好，且釋爆壓力設(shè)置更加合理、便捷。

5．首次提出在收塵器各室的出口調(diào)整過濾氣流，當(dāng)收塵器內(nèi)各箱體因風(fēng)量分配不均而出現(xiàn)負(fù)荷偏置以致阻力上升時(shí)，可以很方便地通過調(diào)整提升閥門的開度來達(dá)到氣流均布的目的。調(diào)整時(shí)，人可在不停機(jī)的情況下在室外進(jìn)行操作，方便、靈活。

6．采用改進(jìn)型的淺斗式回轉(zhuǎn)下料器，使得下料更為連續(xù)、流暢。

7. 在實(shí)際生產(chǎn)中制訂有煤粉制備系統(tǒng)安全生產(chǎn)操作規(guī)程;需要各方面技術(shù)的力量應(yīng)全面保證，只要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，謹(jǐn)慎操作，并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，避免發(fā)生事故。

8. 在生產(chǎn)中一方面應(yīng)注重防止布袋結(jié)構(gòu)內(nèi)煤粉雜物、煤粉堆積自燃的情況發(fā)生，更應(yīng)嚴(yán)格防止明火引入布袋收塵器內(nèi)，避免發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。

需要特別注意的是，對(duì)于煤的揮發(fā)分高低及煤粉細(xì)度的控制應(yīng)有一個(gè)綜合的認(rèn)識(shí)，煤粉揮發(fā)分較高對(duì)煤粉燃燒有利，但揮發(fā)分高、細(xì)度細(xì)的煤粉著火點(diǎn)低、容易自燃，有些水泥廠的煤粉揮發(fā)分達(dá)到33～35%、細(xì)度達(dá)到篩余4%時(shí)，煤粉極易自燃，因此，多次發(fā)生燃爆事故。因此，建議煤粉揮發(fā)分可控制在30%左右、細(xì)度篩余6～10%、水分1～1.5%，既能滿足燒成系統(tǒng)的工藝要求，降低煤粉制備電耗，又能有效防止燃爆事故發(fā)生。

需要在實(shí)際生產(chǎn)中，維修需要遵循煉鐵部的煤粉制備系統(tǒng)安全生產(chǎn)操作規(guī)程;根據(jù)系統(tǒng)的工藝要求，制度作業(yè)，才能有效防止燃爆事故發(fā)生。還需要發(fā)動(dòng)員工進(jìn)行管理維護(hù)，實(shí)行專人管理與員工維護(hù)相結(jié)合。嚴(yán)格執(zhí)行操作管理制度，充分發(fā)揮除塵器的效能。實(shí)踐證明，如果除塵器管理不當(dāng)，即使好的除塵器，也收不到預(yù)期的效果。就布袋除塵器而言，如果管理不善，在運(yùn)行期間不能保證清灰，除塵效率就大大降低，以至于布袋除塵器失靈。所以在布袋除塵器投產(chǎn)時(shí)，就要向操作人員講明除塵器維護(hù)管理的重要意義。只有發(fā)動(dòng)員工把除塵器維護(hù)管理工作做好，充分發(fā)揮設(shè)備的效能。選擇了合適的除塵器，如不進(jìn)行科學(xué)的維護(hù)和管理，除塵器就不可能長期的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。只有 對(duì)除塵器進(jìn)行認(rèn)真的維護(hù)和管理，才能使除塵器處于好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀 態(tài)，并可延長其使用壽命。

3  理論指標(biāo)與環(huán)境條件

對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)更新材料的強(qiáng)度的辦法，需要滿足一定的生產(chǎn)指標(biāo)與環(huán)境條件：

溫度：煤磨袋收塵器對(duì)于進(jìn)口風(fēng)溫有較嚴(yán)格的限制，既要防止超溫引起煤粉燃爆，又要防止低溫引起結(jié)露，合適的使用溫度范圍是55～75℃。

阻力損失：收塵器阻力有濾袋阻力及風(fēng)道、閥門阻力兩種，其中濾袋阻力隨過濾收塵清灰過程中發(fā)生的變化，總體的阻力損失約為1500～1800Pa。

過濾風(fēng)速：過濾風(fēng)速是袋收塵器的重要技術(shù)參數(shù)，直接影響到收塵器的運(yùn)行效果和濾袋使用壽命。一般在含塵濃度高時(shí)，過濾風(fēng)速應(yīng)取較低速，反之應(yīng)取較高速;粉塵顆粒細(xì)時(shí)，過濾風(fēng)速應(yīng)減小;因過濾風(fēng)速高會(huì)加重濾袋負(fù)擔(dān)，增加系統(tǒng)阻力，最終導(dǎo)致濾袋壽命縮短，清灰效率低;風(fēng)速過低時(shí)則會(huì)增加過濾面積，導(dǎo)致設(shè)備規(guī)格加大。在一般情況下，煤磨袋收塵器的過濾風(fēng)速可選擇在0.8～1m/min左右。

過濾面積及濾袋數(shù)量：根據(jù)處理風(fēng)量及風(fēng)速可以推算出過濾面積及濾袋數(shù)量，選配出相應(yīng)的收塵器型號(hào)規(guī)格。

壓縮空氣耗氣量：根據(jù)清灰周期、每室配置的脈沖閥數(shù)、脈沖閥噴吹氣量大致核算，收塵器設(shè)備選型樣本中也給出了耗氣量數(shù)據(jù)。當(dāng)配備空壓機(jī)站壓縮空氣時(shí)，耗氣量應(yīng)富余50%;采用獨(dú)立空壓機(jī)供氣時(shí)，則耗氣量應(yīng)富余100%。

4   改造過程分析：

2019-2020年由于結(jié)構(gòu)老化，系統(tǒng)內(nèi)部磨損嚴(yán)重。特別是由于噴吹生產(chǎn)原煤因?yàn)槌杀镜脑?，在原煤中加入?0％以上的焦粉，使整個(gè)中速磨在研磨煤粉的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)的煤粉氣流顆粒直接沖擊在布袋箱迎風(fēng)板處，在煤粉和焦粉顆粒旋流交替摩擦作用下，板材損耗極大，每次維修不足3個(gè)月就迅速磨損變薄、竄風(fēng)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，磨損劇烈，停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)，煤粉和焦粉顆粒旋流吹壞結(jié)構(gòu)，磨損造成局部潰縮變形，板材破損吹漏，布袋箱漏風(fēng)失效，煤粉灰塵外逃，污染大氣環(huán)境。必須停機(jī)維修焊補(bǔ)后方能正常生產(chǎn)。由于煤粉區(qū)域是易燃易爆環(huán)境，極易發(fā)生火災(zāi)及爆炸事故。影響生產(chǎn)及不利于煤粉穩(wěn)定生產(chǎn)。原設(shè)計(jì)煤粉布袋箱體迎風(fēng)板，材料為Q235鋼板，由于鞍鋼噴吹生產(chǎn)原煤因?yàn)槌杀镜脑?，在原煤中加入?0％焦粉，使整個(gè)中速磨在研磨煤粉的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)的煤粉氣流顆粒直接沖擊在布袋箱迎風(fēng)板處，在煤粉和焦粉顆粒旋流交替摩擦作用下，板材損耗極大，不足3個(gè)月就迅速磨損變薄、竄風(fēng)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，磨損劇烈，造成局部潰縮變形，板材破損吹漏，布袋箱漏風(fēng)失效，煤粉灰塵外逃，污染大氣環(huán)境。必須停機(jī)維修焊補(bǔ)后方能正常生產(chǎn)。

因此需要設(shè)計(jì)制作一種裝置，滿足鲅魚圈煤粉設(shè)備在生產(chǎn)高負(fù)荷磨損狀態(tài)下，能夠可靠延長設(shè)備的使用壽命、促進(jìn)設(shè)備整體安全，降低維修生產(chǎn)成本，提高機(jī)器性能、完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)。保證高爐連續(xù)噴煤。為了不改變?cè)即潴w結(jié)構(gòu)的功能基礎(chǔ)上，增加迎風(fēng)板處對(duì)煤粉的抗磨性，對(duì)內(nèi)外表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐磨材料加固、安裝抗磨損材料將摩擦顆粒和金屬板壁隔離，降低摩擦機(jī)會(huì)，大大提升布袋箱體迎風(fēng)板的整體使用壽命。

（一）對(duì)內(nèi)外表面增加多組外部框架分層，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，防止?jié)⒖s變形。

（二）在重點(diǎn)氣流沖擊板體表面上增加菱形龍骨并外涂耐磨材料。在磨損位置設(shè)計(jì)增加了多處框架結(jié)構(gòu)，保證耐材整體強(qiáng)度。

（三）板壁內(nèi)外涂抹耐磨材料，涂抹一層15-20mm厚耐磨材料，高于龍骨5mm。（如下圖1）抹平并40小時(shí)干燥定型，使材料達(dá)到預(yù)計(jì)的耐磨強(qiáng)度。

圖1  板壁內(nèi)外涂抹耐磨材料方法施工案例

（四）耐磨材料中增加混合多種高強(qiáng)度金屬合金絲、進(jìn)一步提高板體表面耐磨材料的抗磨性。

（五）結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，每隔500mm增加50角鋼加固，增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，防止板材變形，耐材開裂。

圖2  板壁內(nèi)壁涂抹耐磨材料后的施工照片

圖3  板壁外壁涂抹耐磨材料后的施工照片

改造后的板壁（如圖2、圖3）表面被耐磨材料覆蓋，保護(hù)、可以杜絕顆粒塵流沖刷壁板，抑制布袋箱板壁磨損穿孔引起的停產(chǎn)事故，杜絕此類事故。安裝了這種保護(hù)裝置后，有效降低了更換箱體備件的維修成本，提高了布袋箱設(shè)備的開動(dòng)率。降低維修成本，提高設(shè)備開動(dòng)率，減少職業(yè)疾病的危害，減少生產(chǎn)損失。

5  改造方案簡介

2020年，我們利用以往的經(jīng)驗(yàn)，希望采用簡單方案，可以滿足煤粉生產(chǎn)高負(fù)荷磨損狀態(tài)下的使用壽命，在不改變?cè)即潴w結(jié)構(gòu)的功能基礎(chǔ)上，采納了對(duì)內(nèi)外表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)的耐磨材料加固方案。

設(shè)計(jì)安裝抗磨損材料將摩擦顆粒和金屬板壁隔離，降低摩擦機(jī)會(huì)，大大提升布袋箱體迎風(fēng)板的整體使用壽命?？梢匝娱L設(shè)備的使用壽命一倍以上、增加迎風(fēng)板處對(duì)煤粉的抗磨性。

我們制作一種裝置，希望滿足鲅魚圈煤粉設(shè)備在生產(chǎn)高負(fù)荷磨損狀態(tài)下，能夠可靠延長設(shè)備的使用壽命、促進(jìn)設(shè)備整體安全，降低維修生產(chǎn)成本，提高機(jī)器性能、完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)。保證高爐連續(xù)噴煤。為了不改變?cè)即潴w結(jié)構(gòu)的功能基礎(chǔ)上，增加迎風(fēng)板處對(duì)煤粉的抗磨性，對(duì)內(nèi)外表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐磨材料加固、安裝抗磨損材料將摩擦顆粒和金屬板壁隔離，降低摩擦機(jī)會(huì)，大大提升布袋箱體迎風(fēng)板的整體使用壽命。

第一步對(duì)內(nèi)外表面增加多組外部框架分層，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，防止?jié)⒖s變形。

第二步，在重點(diǎn)氣流沖擊板體表面上增加菱形龍骨并外涂耐磨材料。在磨損位置設(shè)計(jì)增加了多處框架結(jié)構(gòu)，保證耐材整體強(qiáng)度。

第三步，板壁內(nèi)外涂抹耐磨材料，涂抹一層15-20mm厚耐磨材料，高于龍骨5mm。（如下圖1）抹平并40小時(shí)干燥定型，使材料達(dá)到預(yù)計(jì)的耐磨強(qiáng)度。

效益計(jì)算：

按事故成本計(jì)算，漏粉停機(jī)一次處理檢查調(diào)整時(shí)間為5個(gè)小時(shí)，影響高爐停止噴煤4個(gè)小時(shí)以上，造成焦比上升，按2018年度一座高爐每天產(chǎn)鐵9000噸計(jì)算，每小時(shí)產(chǎn)鐵375噸，全焦冶煉與焦炭加噴煤冶煉，每噸鐵多用0.14噸焦炭，每小時(shí)共用焦炭為0.14×375=52.5噸，焦炭平均價(jià)格為1350.53元∕噸，計(jì)每小時(shí)損失成本大約為1350.53×52.5=70902.825元.4小時(shí)損失成本大約28.36萬。如果按照每年一座高爐平均事故為1次。兩座高爐平均淌煤停機(jī)事故為2次計(jì)算。公式：28.36萬元×2座×1次=56.72萬元   年產(chǎn)生效益為56.72萬元。

6  整改及思考

通過對(duì)煤粉系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境的剖析得知。一個(gè)良好的持續(xù)性的維修需要可控量化寬松的生產(chǎn)使用環(huán)境，平穩(wěn)的運(yùn)行環(huán)境、可靠可控的磨損，合理安排的使用按點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)定期檢查制度，形成的穩(wěn)定開放的檢修環(huán)境，都是保證磨煤機(jī)布袋系統(tǒng)安全長壽使用的必要條件。同時(shí)考慮設(shè)備高溫使用環(huán)境，應(yīng)該避免并且減少雜物進(jìn)入布袋結(jié)構(gòu)，避免火災(zāi)，與不必要的停機(jī)檢查，提高整體生產(chǎn)效率。抑制火災(zāi)保證設(shè)備使用安全。

7  結(jié)束語

通過布袋系統(tǒng)使用狀態(tài)分析，分析布袋結(jié)構(gòu)失效的原理，了解到布袋系統(tǒng)作為磨煤機(jī)系統(tǒng)設(shè)備中的重要零部件，需要控制產(chǎn)能，穩(wěn)定溫度，選擇正確的風(fēng)量，監(jiān)控出入口的健康狀態(tài)，都是保證磨煤機(jī)布袋系統(tǒng)健康長壽使用的必要條件。也將對(duì)節(jié)能減排，提高設(shè)備使用效率發(fā)揮重要的作用。保證磨煤機(jī)布袋系統(tǒng)正常生產(chǎn)，穩(wěn)定高爐運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]  脈沖布袋除塵器環(huán)境國家條件           HCRJ 013—1998

[2]  脈沖噴吹類袋式除塵器               JB/T 8532—1997