胡紹磊 單良杰 孫岳琦 付經(jīng)舟
（鞍鋼股份鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司煉鐵部 遼寧省營(yíng)口市鲅魚(yú)圈區(qū) 郵編 115005）
摘要：在高爐煤粉噴吹過(guò)程中，噴煤管道過(guò)濾器是不可缺少的關(guān)鍵質(zhì)量設(shè)備，它過(guò)濾噴煤管道內(nèi)的煤流內(nèi)的雜物，保持高爐噴煤煤流暢通無(wú)阻。針對(duì)鲅魚(yú)圈煤粉系統(tǒng)高爐噴煤生產(chǎn)中噴煤管道上的原有匯合管過(guò)濾器生產(chǎn)出現(xiàn)的雜物顆粒排渣污染問(wèn)題進(jìn)行改造，分析外排污染原因，此處的人工作業(yè)有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，需要我們完善工藝，改進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)操作的安全缺陷。制定合理的改造方案。
關(guān)鍵詞：過(guò)濾雜物；匯合管過(guò)濾器；排渣污染；改造
0 前言
鞍鋼股份鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司煉鐵制粉系統(tǒng)由干燥氣發(fā)生爐系統(tǒng)、煤粉制備系統(tǒng)、煤粉收集與輸送系統(tǒng)組成。輸送系統(tǒng)煤粉倉(cāng)下設(shè)二個(gè)并聯(lián)的噴吹罐，交替噴吹煤粉，不間斷產(chǎn)出小時(shí)量為108t/h、粒度為200目≥80%的煤粉。
因?yàn)閲娒哼^(guò)程是24小時(shí)不間斷的連續(xù)生產(chǎn)，相應(yīng)的過(guò)濾器工作時(shí)，其長(zhǎng)期生產(chǎn)在累計(jì)內(nèi)部空間內(nèi)雜物需要定期開(kāi)啟清理，必然要求其工作流程快速可靠，因?yàn)楦郀t煤粉噴吹是高危行業(yè)，有易燃易爆的火災(zāi)危險(xiǎn)，人工清理反復(fù)加壓生產(chǎn)的過(guò)濾器設(shè)備涉及因素過(guò)多，人工操作稍有不慎產(chǎn)生泄漏，必定直接影響整個(gè)高爐煤粉噴吹的生產(chǎn)，直接危害職工身心健康停煤直接影響高爐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。提高過(guò)濾器設(shè)備自身的安全可靠程度，最大程度減小人工操作的危險(xiǎn)程度，是實(shí)現(xiàn)高爐噴煤安全生產(chǎn)長(zhǎng)治久安的關(guān)鍵所在，因此能否設(shè)計(jì)一種具備自清潔功能的煤粉過(guò)濾器，安全回收煤粉過(guò)濾器生產(chǎn)過(guò)程中的排渣污染，滿足生產(chǎn)的安全要求從而達(dá)到高爐的安全高產(chǎn)、噴煤高效、節(jié)能減排、低碳環(huán)保的目的。
1 原有匯合管過(guò)濾器工作流程
噴煤管道過(guò)濾器是煤粉設(shè)備中不可缺少的關(guān)鍵質(zhì)量設(shè)備，它過(guò)濾噴煤管道內(nèi)的煤流內(nèi)的雜物，保持高爐噴煤煤流暢通無(wú)阻，安裝在煤粉噴吹罐出口的噴煤總管道補(bǔ)氣調(diào)節(jié)器之后。因?yàn)閲娒哼^(guò)程是24小時(shí)不間斷的連續(xù)生產(chǎn)，在噴吹煤粉生產(chǎn)中管道堵塞時(shí)常隨機(jī)發(fā)生，其長(zhǎng)期生產(chǎn)是需要定期開(kāi)啟內(nèi)部空間清掏內(nèi)雜物。設(shè)計(jì)初,中冶賽迪設(shè)計(jì)院按照行業(yè)以往的經(jīng)驗(yàn)在系統(tǒng)噴煤總管上，增設(shè)了一組雙曲線結(jié)構(gòu)的雙道煤粉過(guò)濾器，原理是定期手動(dòng)開(kāi)關(guān)兩側(cè)閥門(mén)，一路工作，一路清理，使煤粉氣力輸送時(shí)暢通無(wú)阻，就能使輸煤管道正常暢通工作，用于過(guò)濾煤粉中的含有大顆粒物及其它編織纖維、木屑雜物等，確保雜物無(wú)法進(jìn)入噴吹管網(wǎng)，保護(hù)高爐噴槍和支管上的閥門(mén)等。其理論過(guò)濾面積設(shè)計(jì)為總管面積4倍以上。如下圖所示，交替切換，始終保證一條噴煤管線暢通，起到連續(xù)噴煤的目的。
2 外排污染分析
外排污染的產(chǎn)生原因：原設(shè)計(jì)取至PW公司的原工藝，因原設(shè)計(jì)根本不允許原煤含有雜物，由于我國(guó)引進(jìn)轉(zhuǎn)化后的實(shí)際生產(chǎn)中的工藝設(shè)計(jì)缺陷，并沒(méi)有對(duì)管網(wǎng)中產(chǎn)生的劣質(zhì)煤雜物殘留有特殊處理辦法。特別是人工開(kāi)啟關(guān)閉的操作使閥門(mén)吹損，內(nèi)壁密封元件浪費(fèi)極大，伴隨著一定壓力的氮?dú)忉尫?，殘余煤粉也排放在大氣中，廠房?jī)?nèi)瞬間氮?dú)饬吭黾樱耙装l(fā)生窒息傷害，另外造成大量懸浮煤粉飛揚(yáng)，大量接觸空氣。由于煤的理化性能特點(diǎn)，煙煤粉揮發(fā)大于10%，就及易發(fā)爆炸事故。后果十分嚴(yán)重、嚴(yán)重危害職工身心健康，并且造成環(huán)境污染，安全危害明顯。
但實(shí)際的生產(chǎn)工作中，由于雙道煤粉過(guò)濾器切換時(shí)內(nèi)部始終帶有一定壓力的氮?dú)饧皻堄嗝悍郏?0kg），每班需要3-4次的清理工作，現(xiàn)場(chǎng)操作的工人需要帶壓操作開(kāi)關(guān)過(guò)濾器閥門(mén)，清理內(nèi)部空間內(nèi)的雜物，清理直接550mm的孔篩，此處的人工作業(yè)有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，需要我們完善工藝，改進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)操作的安全缺陷?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)物制造圖紙與實(shí)物照片如下。
3 改造方案的研究
我部煤粉系統(tǒng)相繼投產(chǎn)后，隨即就發(fā)現(xiàn)過(guò)濾器上述缺陷，然后經(jīng)過(guò)幾次年修對(duì)過(guò)濾器的試驗(yàn)及改進(jìn)并不斷摸索，我們?cè)跀M改造改進(jìn)為模塊化結(jié)構(gòu)，移動(dòng)到噴吹管網(wǎng)中，利用系統(tǒng)中的自動(dòng)閥的開(kāi)關(guān)間隔時(shí)間來(lái)清掏過(guò)濾器。
其可以利用磨煤機(jī)系統(tǒng)，使過(guò)濾器內(nèi)殘余煤粉進(jìn)入負(fù)壓煤粉收集系統(tǒng)，可以有效回收逃逸的煤粉。
具體改進(jìn)方法如下:
1. 在過(guò)濾器與中速磨煤機(jī)排石箱之間安裝一條安裝DN50的大顆?；厥展?，
2. 在過(guò)濾器管道上安裝有手動(dòng)閥門(mén)4，利用系統(tǒng)負(fù)壓將回收管5作用為回收過(guò)濾器內(nèi)殘余煤粉的通道。
3. 在過(guò)濾器清掃室安裝一條氮?dú)夤艿兰笆謩?dòng)閥門(mén)3和4，此管道其作用為清掃過(guò)濾器內(nèi)殘余煤粉和泄壓通路。
這樣就形成一套完整煤粉過(guò)濾器回收裝置，實(shí)現(xiàn)用回收管道將以前無(wú)用的只能露天排放的易爆粉塵送回到煤粉收集系統(tǒng)。系統(tǒng)改造如下圖
安裝在自動(dòng)閥門(mén)間的2#過(guò)濾器與沖掃和負(fù)壓回收管
具體操作順序如下：
1：當(dāng)原噴吹程序切換1#噴吹罐的工作流程時(shí),2#噴吹罐的噴吹管閥門(mén)1和2自動(dòng)關(guān)閉待機(jī)，此時(shí)使煤粉過(guò)濾器裝置整體形成為密封的帶壓力空間，具備了其清理排渣作業(yè)的工作條件，時(shí)間30分鐘。
2：第一步：開(kāi)啟手動(dòng)閥門(mén)4，其作用為：通過(guò)回收管5，利用磨煤機(jī)負(fù)壓，把過(guò)濾器內(nèi)顆粒與氮?dú)鈮毫︶尫诺簦獨(dú)馕肽C(jī)布袋系統(tǒng)中，內(nèi)顆粒送入磨機(jī)排石系統(tǒng)中，安全排放。
3：第二步：手動(dòng)反復(fù)開(kāi)啟閥門(mén)3，其作用為：短時(shí)間通入氮?dú)猓蛏F(tuán)聚物，進(jìn)一步掃凈過(guò)濾器連接室空間的殘余煤粉，通過(guò)回收管5，顆粒送入磨機(jī)排石系統(tǒng)中，安全排放。
4：第三步：手動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)3和4，開(kāi)啟過(guò)濾器清灰門(mén)，其作用為：人工確認(rèn)過(guò)濾器圓孔篩，清理篩盤(pán)表面纖維雜物，清理煤粉中粗、大顆粒物及其它木屑鐵絲等頑固雜物等。
5：第四步，清理結(jié)束，關(guān)閉過(guò)濾器門(mén)，確認(rèn)關(guān)閉閥門(mén)3和4，確認(rèn)關(guān)閉回收管5，完成過(guò)濾器清掏工作流程。系統(tǒng)等待下一次使用。
煤粉系統(tǒng)負(fù)壓的產(chǎn)生原理如下：
煤粉原煤靠中速磨煤機(jī)壓制干燥破碎后產(chǎn)生不大于200目的顆粒粉，其磨煤機(jī)的負(fù)壓動(dòng)力源在煤粉系統(tǒng)中靠一臺(tái)負(fù)壓布袋排煤風(fēng)機(jī)帶動(dòng)，布袋排煤風(fēng)機(jī)M6-21.5D型，工作負(fù)壓14000pa，轉(zhuǎn)速為1450轉(zhuǎn)／分，流量145000立方/小時(shí)，如下圖：
系統(tǒng)通過(guò)回收管5連接的過(guò)濾器本體與磨煤機(jī)，這樣就可以為清掏工作時(shí)打開(kāi)閥門(mén)4，閥門(mén)3。一推一送、使過(guò)濾器內(nèi)的雜物空間和外界大氣壓形成負(fù)壓差，合理利用其負(fù)壓吸附的作用，在此壓差下，吸塵效應(yīng)明顯。將過(guò)濾器內(nèi)的煤粉顆粒物與雜物吸進(jìn)回收管5，安全排放到磨機(jī)排石閥箱中，安全排放。
此系統(tǒng)，具有吸塵范圍廣、吸凈率高（吸凈率 ≥99%）、無(wú)二次揚(yáng)塵、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)，并且達(dá)到了零排放，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)之初的安全回收功能。改進(jìn)后安全回收煤粉過(guò)濾器可以完成雜物的生產(chǎn)排渣，過(guò)程簡(jiǎn)單，便于工人操作，優(yōu)勢(shì)在于:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：利用現(xiàn)有自動(dòng)閥門(mén)的空間結(jié)構(gòu)，沒(méi)有增加如何多余設(shè)備 。操縱便捷：只需人工開(kāi)啟3個(gè)閥門(mén)就可進(jìn)行基本的操作步驟。安全回收：裝置清理過(guò)程中無(wú)二次揚(yáng)塵，人工接觸的雜物大部分是纖維類(lèi)，不怕暴露在大氣中形成過(guò)氧易燃的煤粉燃燒火災(zāi)事故：負(fù)壓吸塵式作業(yè)，確保只進(jìn)不出。利用相鄰系統(tǒng)的負(fù)壓結(jié)構(gòu)，使用成本極低：且回收的煤粉可以再次循環(huán)進(jìn)入磨機(jī)制備生產(chǎn)流程中繼續(xù)使用，達(dá)到安全可控降低煤粉外排，處理污染成本的目的。
該系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行于鞍鋼股份鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司煉鐵制粉系統(tǒng)2年時(shí)間，得到了現(xiàn)場(chǎng)崗位工人的一致好評(píng)，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，具體計(jì)算如下: 過(guò)濾器由3個(gè)月更換一次改為18個(gè)月更換一次。18個(gè)月節(jié)約五臺(tái)。過(guò)濾器價(jià)格為0.7萬(wàn)元，計(jì)創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益3.5萬(wàn)元，一個(gè)系統(tǒng)為兩臺(tái)過(guò)濾器，共計(jì)創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益7萬(wàn)元。
4 結(jié)束語(yǔ)
噴煤管道過(guò)濾器是不可缺少的關(guān)鍵質(zhì)量設(shè)備，它過(guò)濾噴煤管道內(nèi)的煤流內(nèi)的雜物，為了保持高爐噴煤煤流暢通無(wú)阻。就需要崗位工人每天清理排渣工作，必定伴隨著一定壓力的氮?dú)忉尫诺臍堄嗝悍垡才欧旁诖髿庵校看螝堄嗝悍蹫?0-20kg左右，稍有疏忽使殘留的煤粉暴露在大氣中形成過(guò)氧易燃的煤粉燃燒火災(zāi)事故，損失就無(wú)法有效控制：我們針對(duì)鲅魚(yú)圈煤粉系統(tǒng)高爐噴煤生產(chǎn)中噴煤管道上的原有匯合管過(guò)濾器生產(chǎn)出現(xiàn)的雜物顆粒排渣污染問(wèn)題進(jìn)行的攻關(guān)改造，分析出外排污染原因，希望消除人工作業(yè)的一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)改造完善自動(dòng)生產(chǎn)的工藝，改進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)操作的安全缺陷。達(dá)到安全可控降低煤粉外排，解決了粉塵爆炸和污染排放問(wèn)題，并使設(shè)備具有一定的自清洗功能。延長(zhǎng)了備件的使用壽命，此技術(shù)在高爐噴吹中的應(yīng)用獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益及安全效益，值得在冶金行業(yè)與噴吹裝置生產(chǎn)企業(yè)中推廣。
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