安鋼二煉軋鐵水脫硫除塵系統故障攻關及低成本運行

尹丁南，郭 琨

（河南省安陽鋼鐵集團有限責任公司，河南 安陽 455000）

目前安鋼集團是河南省最大的鋼鐵生產企業，年產量已經超過了1000 萬噸，自改革開放以來一直保持著良好的發展態勢。安鋼第二煉軋廠成立于2005 年，代表著安鋼集團向著現代化大型鋼鐵企業邁出了重要一步。一直以來，鋼鐵生產企業都以能源消耗高、污染嚴重而受到社會的廣泛關注，“節能、降耗、減污、增效”生產成為國家對鋼鐵企業提出的重要要求。二煉軋鐵水脫硫除塵系統是企業生產的重要設備之一，但是頻繁出現的設備故障嚴重影響到了企業的安全生產，后在維檢部的努力下，使問題得到了有效的解決，既提高了設備安全運行的能力，以降低了設備運行的成本。

1 脈沖除塵回收工藝流程

工藝流程簡介：l#、2#、3#轉爐爐前、爐后及上料系統的灰塵經除塵器過濾后通過風機加壓使干凈空氣排放到大氣中，風機由電機驅動通過液力耦合器調速。除塵器的灰塵通過脈沖閥的噴吹落入除塵器灰倉，再經過卸灰閥卸人刮板機，刮板機將灰切出至儲灰倉，通過放灰裝置將灰放出。

1.1 除塵原理分析

除塵工作原理：含塵氣體進入除塵器灰斗后，由于氣流斷面突然擴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、密度小的塵粒進入濾塵室后，通過布朗擴散和篩濾等組合效應，使粉塵沉積在濾料表面上，凈化后的氣體進入凈氣室由排氣管經風機排出。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。阻力達到某一規定值時進行清灰。

1.2 除塵原理運行狀態

此時PLC 程序控制脈沖閥的啟閉，首先一分室提升閥關閉，將過濾氣流截斷，然后電磁脈沖閥開啟，壓縮空氣以很短的時間在上箱體內迅速膨脹，涌人濾筒，使濾筒膨脹變形產生振動，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，電磁脈沖閥關閉，提升閥打開，該室又恢復過濾狀態。清灰各室依次進行，從第一室清灰開始至下一次清灰開始為一個清灰周期。脫落的粉塵掉入灰斗內通過卸灰閥排出。

2 脫硫除塵系統故障分析

由于二煉軋鐵水脫硫除塵系統故障頻繁，設備運行效果不佳，整套系統設備故障率頻發，嚴重影響到了企業的安全生產，經過檢查設備后發現存在以下主要故障。

（1）900000m3/H 風量功率主風機外殼震動劇烈，風機本體及機殼固定基礎及外殼由于震動多次脫落裂紋開焊；風機轉子運行平穩可靠，風機負荷端及尾端軸承振動值長期處于0.4mm/0.5mm，2000KW 主電機長期運行平穩。

（2）除塵器系統方形風道故障：①除塵器出口方形風道彎頭（4420mm×4000mm，R=3200mm)收縮震動嚴重，多次加固及補焊鋼結構本體仍無效，多處開焊及撕裂，以風道彎頭兩側扇面最為嚴重,出現嚴重兩側扇形面“呼扇”的現象。②除塵器出口4420mm×4000mm 方型風道由300 型工字鋼為立柱制作設置的方型框架支撐由于震動劇烈，多處焊縫、母材撕裂。③風機入口三通固定基礎失效風道下沉約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，漏氣嚴重。②風機入口柔性連接器XBFa3643×926，L=350壓縮變形嚴重，已壓縮至極限，失去柔性鏈接性能，無法令設備起到“震動隔斷”和其他功能，造成“共震聯動甩鞭”效應。

（4）YOTGCD1050 調速型液力偶合器頻繁損壞，燒損。

（5）風道內部多處支撐收縮震動開焊，且在風道內部增加20余處梁、柱支撐后仍無效開焊、撕裂。

（6）除塵器內部煙氣與凈風6mm 厚分流鋼板和100 型加固槽鋼大面積撕裂及開焊，多次補焊加加設置支撐仍無效，此現象可造成“連鎖反應”，一處開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，系統進、出口負壓值異常。

（8）除塵器壓差偏大，共28 個除塵倉，單倉214 條除塵布袋，除塵布袋規格為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

通過對現場實際情況的檢查與調研，并對鐵水脫硫除塵系統圖紙結構分析，初步確定了系統多處出現的異常是由于脫硫站及其他用戶點的除塵進氣量和風機本身功率不匹配造成。

風機在800r/min 運行時，以上描述的異常故障現象表現最為嚴重。結合除塵器總入口管道直徑、除塵系統現場用戶點等多方面數據，通過檢測與初步計算得出：

除塵系統用戶點進風量估算：

通過初步的估算，可以看出系統目前設計最大吸風量為365288m3/H，再結合標況與工況因素、現場實際風門開度、煙氣溫度、煙氣含硫量等等因素，測的實際煙囪出口凈風總流量為260000m3/H，風機處于滿做工、高轉速區間實際做工效率低，導致二煉軋鐵水脫硫除塵系統故障頻繁、劇烈。

4 故障解決思路

①盡可能增加系統煙氣抽入量，增加風量攝入，根據計算和現場實際測量加大截面積。②隨時根據現場生產工況調節風機轉速，使風機入口系統、風機出口系統風量匹配，達到最佳運行狀態，改變風機調速條件和工況。③觀察鐵水脫硫站在冶煉過程中整個煙氣外溢狀態，通過對煙氣外溢的形狀、煙氣外溢流速、方向與路徑的對比和分析，在不改變原設備的基礎上進行適應性改造，保證除塵效果。

5 故障解決方法的實施步驟

（1）將鐵水脫硫除塵系統3620mm 總管與混鐵爐除塵系統設置直徑為3620mm 連通管（L=15m)，并在聯通管道上設置連鎖式調節風閥，目前可實現混鐵爐除塵、鐵水脫硫除塵系統互為備機，而且可以提高各系統現場抽風能率或可根據生產工況的變化進行風量調節，加強環保除塵效果。

（2）改變風機調速形式，降低故障率。由于YOTGCD1050調速型液力耦合器故障率高，將電機改為變頻式，由電機直接輸出轉速，進行調速，更便捷的使系統根據現場實際生產工況調節核心部位的運行狀態。

恒扭矩機械匹配用調速型液力耦合器，轉速比i 等于效率，即調速越大損失功率越大，發熱越大；調速型液力耦合器與離心式機械匹配，其最大發熱工況在轉速比i=0.66 點，最大發熱功率損耗為電機額定功率的15%，因此必須避免設備在最大發熱點附近長期運行，對應風機換算為“嚴禁在600r/min--800r/min區間進行運轉”，因此除塵系統根據現場生產工況條件運行參數受嚴重限制。

（3）根據調速形式的改變調整運行參數。調速系統舍棄液力耦合器后，在不改變任何設備基礎尺寸的情況下，將電機、風機的鏈接方式改為：長軸式直鏈接（L=1780mm)。

液力耦合器高轉速狀態下存在5%-15%的轉速損失。例如：其在線使用時電機900r/min 長期運行，風機實際轉速對應是765r/min-850r/min 區間運行。目前改為電機輸入直接進行調速后，風機實際轉速等于電機轉速，也就是說在其他系統工況條件未改變的情況下，風機的運行應做出適當調整。

（4）統計鐵水脫硫除塵系統薄弱點，制定針對性內部加固和處理方案，提高薄弱環節的可靠性。例如：柔性連接器在線評估修復、除塵風道內部分流板加固、風機入口風道扇面加固、大型鋼結構支撐加固等。

（5）觀察鐵水脫硫站在冶煉過程中整個煙氣外溢狀態，通過對煙氣外溢的形狀、煙氣外溢流速、方向與路徑的對比和分析，分別在1#2#鐵水脫硫站冶煉工位正上方西側加裝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，增強除塵環保效果。

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

（7）將1#2#鐵水脫硫共兩套的“聯合型除塵罩”進行適應性改造，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，這樣的設計影響了系統的除塵和風量。根據截面積的計算，將變徑段改為“直通等徑”，且將1100mm×1100mm 改為1200mm×1600mm，將吸風口截面積增大。

6 故障解決后效果對比

（1）風機降速至合適轉速后，除塵器進口負壓值由入口壓力-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，負壓值均恢復正常，提高長袋低壓脈沖袋式除塵器（LLP12500，過濾面積12500M2，湖北潛江設備公司）的運行效果。

可大幅延長除塵器5992 條除塵布袋的更換周期，如從現在的兩年周期延長至三年周期，可節省一個更換周期內布袋材料總資金479360 元，人工成本資金89880 元，節省單次周期性檢修資金共：569510 元。

（2）所有發生風道、風機外殼、鋼結構支架、基礎、柔性連接器等收縮、拉伸、呼扇的劇烈震動和異常全部消除，不再威脅設備的安全運行，設備因震動而造成的高空傾倒及墜落的重大安全隱患消除，大幅度延長設備的在線運行周期，縮小檢修頻率，降低頻繁檢修的備件及人工費用。

（3）“KYY710-6，P=2000KW，電壓10KV”主電機電流由96A 降低為65A，平穩運行。根據運行觀察進行比較，以節省運行電流差為基礎，對應耗電量的減少，在保證設備性能和環保效果的基礎上，每小時節約310 度，結合目前工業用電成本計算，每月節省電費約259200 元，大幅度降低和節省用電量。

（4）生產現場除塵用戶點效果增強，外溢煙氣明顯減少，滿足各種參數需求。

（5）為鐵水脫硫高效化穩定運行提供有力的設備支撐。

7 結束語

在本次檢修中對鐵水脫硫除塵系統頻繁出現故障的原因進行分析與查找，制定故障解決方案。在檢修后經多次調試，脫硫除塵系統運轉良好，不僅滿足了生產需求，而且還大大提高了運行效率，節約了電能。