天铁炼铁厂电除尘器的技术改造

姬广杰 王幸 （天津天铁冶金集团有限公司炼铁厂，河北涉县 056404)

天铁炼铁厂电除尘器的技术改造

姬广杰 王幸 （天津天铁冶金集团有限公司炼铁厂，河北涉县 056404)

针对电除尘器存在的电场电压低、卸灰阀卡死、风机轴承温度高和除尘管道堵塞的问题，详细分析了产生的原因。通过进行一系列的技术改造，电场平均电压上升，风机轴承温度控制在45℃以下，全部风机均可以在高频率下稳定运行，星型卸灰阀卡阻和除尘管道堵塞问题基本得到了解决，电除尘器各参数和性能得到了很大提高。

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1 引言

除尘器是钢铁企业必备的配套设备，电除尘器以其优越的性能和低廉的维护成本而成为炼铁厂除尘器的首选。电除尘器由电场箱体、风机、卸灰系统、收尘系统等构成。

天铁炼铁厂现有电除尘器8台，其中6台用于原料系统的粉尘除尘，2台用于炉前出铁场的烟气除尘。使用中发现设备存在如下问题：除尘器电场电压低，而且经常烧毁硅整流变压器;风机轴承温升高，无法进一步提高风机频率;星型卸灰阀经常卡死，造成电场灰仓无法正常卸灰;现场除尘管道经常堵塞，造成部分除尘点除尘效果不好。针对设备存在的问题，必须进行技术改造。

2 原因分析

2.1 电场电压低的原因分析

电除尘器的工作原理是：电除尘器内部阴极排和阳极排交叉排列，高压硅整流变压器产生高压直流电释放于阴极排，使阴极排和接地的阳极排之间形成强大的电场。当含尘气体通过两极排中间时，含尘颗粒在电场作用下分别带正负电荷，并且分别向两极排移动，并沉积在收尘极形成灰尘层，再利用振打机构，使灰尘颗粒离开极排降落到除尘器灰斗。除尘器电场电压低会造成电场不够强大，收尘不完全、不彻底，甚至不收尘。同时，电场电压低还容易造成微机控制器和变压器烧毁。

造成电场电压低的主要原因是电除尘电场采用微机控制器控制，一旦电场内有放电，微机控制器跟踪此电压达到最佳放电效果。电场内如有漏电部位，会造成阴极排与阳极排之间的电压达不到极距要求的极限放电电压而放电，从而造成微机控制器跟踪此电压，导致电压升不起来。通过对电除尘器停机检查，确定造成电场电压升不起来的3个主要原因如下。

2.1.1 吊挂瓷瓶系统粘灰

电除尘器由两个以上电场构成，电场的阴极排安装在阴极大框架上面，阴极大框架依靠四套阴极吊挂系统支撑在除尘器箱体上方，吊挂系统通过电瓷支柱实现阴极大框架与箱体的绝缘。阴极吊挂系统由横梁、吊挂轴、电瓷支柱、透盖和瓷套筒构成。电瓷支柱支撑吊挂主轴和横梁，吊挂主轴外侧安装瓷套筒，瓷套筒上方安装透盖，阴极排通过其中一个吊挂系统的主轴连接隔离开关和变压器。瓷套筒上方为一个带透气孔的盖，灰尘由此盖上透气孔进入吊挂系统箱体内，并粘在瓷套筒和绝缘支柱表面。由于我厂除尘灰中含有大量的金属氧化物，这些物质粘在瓷套筒和绝缘支柱表面形成半导体。高压电沿着瓷套筒和绝缘瓷支柱表面的灰尘放电，俗称“爬电”，会导致电场电压降低。通过对吊挂系统检查还发现，部分吊挂瓷瓶因为“爬电”严重而导致开裂，含有氧化铁的除尘灰充斥在裂缝中形成一条导电带，导致电场电压更低，甚至无法形成电压。阴极吊挂系统如图1所示。

图1 阴极吊挂系统

2.1.2 隔离开关密封不好

隔离开关位于电除尘器顶部吊挂箱体与变压器之间，控制变压器和吊挂系统的开闭。隔离开关箱体内主要是一个刀开关，工作时刀开关将电场与变压器电源连接，不工作时将电场阴极接地。隔离开关正面是门，由于隔离开关门受到腐蚀变形，导致门密封不严，同时门上有机玻璃观察孔在开关内外巨大压差作用下被压坏，产生缝隙，更换新有机玻璃后使用时间较短。在雨雪天气，雨水沿着门上缝隙进入隔离开关，隔离开关与吊挂箱体和电场相通，雨水被大量吸入除尘器内，造成漏电，使电场电压低甚至电场无法启动。

2.1.3 极排故障处理不及时

每个电场都是由许多组阴极排和阳极排构成，当其中一组极排出现问题，会造成该组极排之间的电场提前放电，微机控制器控制跟踪此电压，导致电场电压低。极排常见故障是由于振打锤脱落，造成部分极排不能振打清灰，灰层厚度增加，导致该组极排距离减小，局部被击穿，使电场电压升不起来。

极排故障维修并不困难，关键是极排位于除尘器内部，不能及时发现存在的问题，得不到及时的维护，造成电场电压低。

2.2 星型卸灰阀卡死的原因分析

星型卸灰阀位于除尘器灰仓下方，作用是均匀将灰仓内的灰卸掉。星型卸灰阀由阀壳、叶片、驱动装置构成，运行时驱动装置带动叶片匀速旋转将物料卸下。星型卸灰阀叶片卡死是星型卸灰阀常见故障。当有杂物混入物料时，杂物在叶片与阀壳之间造成卡阻，卸灰阀不转。由于阀壳与叶片之间的间隙很小，一些大的颗粒也会造成卡阻。

通过对卸灰阀不同时间卡阻清理出的杂物进行分析，确定两类物质是造成星型卸灰阀卡死的主要物质。一类是工作现场被倒入料仓或输送带上麻绳、铁丝、编织袋等垃圾，这些物质密度较低，当与原料一起经过收尘罩时被吸入除尘器内。另一类是除尘管道吸入的颗粒状块矿，由于除尘管道风量分布不均，离除尘器近的除尘罩风量特别大，一些小块烧结矿被吸入除尘器混入除尘灰内，卸灰时造成星型卸灰阀叶片卡死。研究还发现，每台除尘器的1#电场星型卸灰阀卡阻次数最多，这是因为含尘气流依次通过除尘器的1#、2#、3#电场，含尘气流进入一电场后，体积大、重量大的杂物先下沉，大部分杂物会沉积到1#电场，从而导致一电场星型卸灰阀卡阻次数远高于其它电场。

2.3 风机轴承发热的原因分析

天铁炼铁厂电除尘器所使用的风机全部为G4-73型风机，风机传动部分包括主轴、轴承箱、轴承、联轴器和风机叶轮。其中轴承是风机的核心传动部件，也是风机的主要受力部件。轴承常见故障包括轴承磨损超限、滚道点蚀、内外圈裂纹、润滑不良等。这些故障不同程度上都表现为轴承温度的升高，造成风机无法在较高频率下长时间运行。温度超限会使轴承烧损，甚至造成主轴抱死的重大事故。造成风机轴承温度高的原因主要有以下几个方面：

（1) 长时间承受载荷，轴承磨损使轴承游隙增大，轴承箱前后轴承不同心;

（2) 风机轴承座密封不好，造成润滑油泄漏，润滑不良，导致轴承发热;

（3) 膜片联轴器安装达不到精度，造成轴承负荷增大，导致轴承发热;

（4) 叶轮沾灰造成风机叶轮失去平衡，轴承负荷增大，导致轴承发热;

（5) 叶轮磨损造成风机叶轮失去平衡，轴承负荷增大，导致轴承发热。

2.4 除尘管道堵塞的原因分析

除尘管道堵塞主要集中在原料除尘系统，原料系统空间狭小，除尘管道受现场空间限制安装不合理，同时原料系统灰尘多密度大，灰尘在除尘管道内流动，当通过大的拐弯处或较长的细管道时，大颗粒灰尘不断沉积，造成该处管道堵塞。

3 处理措施

3.1 电场电压低的处理措施

3.1.1 吊挂系统的处理措施

更换吊挂瓷瓶需要长时间停除尘设备进行大修，这需要在高炉大修时才能进行。经过研究确定，将表面氧化严重及开裂的吊挂瓷瓶砸碎拆除，并把瓷套筒透盖提到最高位置，从而使带电吊挂主轴与除尘接地箱体绝缘距离达到最大，避免主轴与箱体之间产生放电现象。对绝缘电瓷支柱表面氧化物使用砂纸清除，并且定期使用棉布擦除电瓷支柱上面的灰尘，清扫吊挂系统箱体，保持箱体内清洁。

3.1.2 隔离开关密封的处理措施

鉴于隔离开关密封不严主要是由门和门上观察孔两个地方造成的，改造主要是对隔离开关门进行密封，避免水进入开关内。具体方案是：设计一个防雨罩直接罩住隔离开关门和开关上方，使雨水沿防雨罩流下而不会进入隔离开关内。防雨罩采用4 mm钢板焊接而成。为提高密封效果，先使用塑料布对隔离开关进行包裹密封后，再安装防雨罩。

要预防鸡痘的发生，可以在雏鸡10日龄的时候进行鸡痘弱毒疫苗的刺种首免，随后在其满100日龄之后再进行一次加强免疫。具体步骤是先将疫苗500羽份，并加入稀释液5ml，稀释后通过鸡痘刺种针蘸苗，并在鸡翅内测无血管位置进行皮下刺种，对于不满一月龄的鸡刺种一针，超过一月龄的鸡要刺种两针。需要注意的是，每次进行免疫刺种之后的5d，要对刺种的部位进行检查，确认其是否存在红肿或结痂现象的发生，如果存在则说明免疫成功，不存在则是免疫失败，需要进行补免。

3.1.3 阴极排与阳极排故障处理措施

将除尘器内部设备的检修工作纳入高炉重要休风项目，利用高炉休风时间及时打开除尘器箱体人孔检查除尘器内部，发现问题及时进行维修。

3.2 星型卸灰阀卡死的处理措施

3.2.1 将电除尘器1#电场星型卸灰阀改为半球阀

经过研究决定，将1#电场星型卸灰阀改为DN250双偏心半球阀，由工作人员现场操作阀门卸灰，控制阀门开度，避免放灰量过大造成的输灰系统过载。为避免杂物进入下一级输灰系统造成输灰系统故障，在球阀下方安装一个网格大小为50 mm×50 mm过滤网，定期清理过滤网上的杂物。

3.2.2 星型卸灰阀改造

图2为星型卸灰阀内部结构，卡阻主要发生在叶片和壳体之间。研究决定在星型卸灰阀壳体上方开一个80 mm×160 mm的人孔，安装盲板。原阀叶片旋转没有方向要求，改进后要求叶片必须向人孔所在的方向旋转（如图2所示)，这样杂物就被卡在叶片与人孔盲板之间，当叶轮被卡阻后，打开人孔盲板就可以轻松将杂物取出，而且不会造成大量除尘灰倾泻到平台，造成二次扬尘污染。

图2 星型卸灰阀结构图

3.2.3 灰仓增加人孔的改造

除尘器发生故障导致一些零部件脱落是难以避免的，有些零件体积较大，无法从星型卸灰阀人孔取出，因此在除尘器灰仓上面一侧距离卸灰阀大约600 mm高的地方开一个直径400 mm的人孔，可以将除尘器本体脱落的零件取出。

从源头控制进入除尘器的杂物可以起到良好的效果，由于大部分杂物是从除尘收尘罩吸入的，容易吸入杂物的收尘罩主要集中在原料系统。在收尘罩内安装网格规格为50 mm×50 mm过滤网，可以阻挡部分杂物吸入除尘器。

3.2.5 除尘管路风量调整

适当减小离除尘器较近的除尘点的阀门开度，使除尘系统管路风量平衡，可以避免风量分布不均吸入杂物，同时可以改善距离除尘器较远除尘点的除尘效果。

3.3 风机轴承发热的处理措施

轴承过热往往会引起润滑不良、磨损加剧。针对我厂风机存在的问题主要进行以下方面的改进。

3.3.1 轴承箱润滑的改造

将稀油润滑轴承箱改为干油润滑轴承箱，其做法是将原来轴承箱内的32#汽轮机油放尽，并使用煤油清洗干净;拆掉轴承箱内甩油环，加入2#锂基脂，润滑脂不可以加满，加到轴承箱2/3即可，每月定期添加新脂。2#锂基脂流动性能差，加入轴承箱后，在轴承滚珠和内外圈形成一层油膜，起到良好的润滑效果，并且不容易造成油脂泄漏。去掉甩油环可以避免甩油环搅动造成的润滑脂发热。改造后轴承箱泄漏得到控制，并且润滑效果良好。

3.3.2 联轴器改型

由于膜片联轴器安装精度要求较高，因此将膜片联轴器改为弹性柱销联轴器。弹性柱销联轴器的安装精度相对膜片联轴器精度低，容错性好，可以避免联轴器安装精度达不到要求导致的轴承发热。

3.3.3 叶轮平衡处理措施

针对叶轮失去平衡造成的轴承温度升高，应首先停风机清理叶轮灰尘，如果轴承温升仍然很高，应更换风机叶轮。

3.4 现场除尘管道堵塞的处理方法

针对这一常见问题，我厂研究制定了符合自身情况的处理方法，即在容易发生堵塞的的管道部位开人孔，利用高炉休风机会使用专用工具定期清理堵塞的灰尘，清理完成后，采用废皮带包住人孔部位，并用铁丝捆绑。采用皮带包裹的好处是皮带耐磨，并且拆装容易。每次高炉休风对现场容易堵塞的管路进行清理疏通，确保了我厂除尘系统管道畅通。

4 总结

通过对设备进行技术改造，使天铁炼铁厂电除尘设备性能得到很大提升，电场平均电压由原来的不到35 kV上升到50 kV以上，部分电场电压达到60 kV以上;风机轴承温度控制在45℃以下，全部风机均可以在高频率下稳定运行;星型卸灰阀卡阻与现场除尘管道堵塞问题基本得到解决。

[1]唐国山.工业电除尘器应用技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

Technical Improvement of Electric Precipitator at Tiantie Iron-making Subsidiary

Ji Guangjie,Wang Xing

Aiming at the problems of lowfield voltage,dust valve seizing,high fan bearing temperature and dedusting pipeline clogging of electric precipitator at Tiantie Iron-making Subsidiary,the authors analyze their causes in detail.A series of technical improvement were made.Consequently,average field voltage rose;fan bearing temperature was controlled under 45℃;all fans can run stably with high frequency;the problems of star type dust valve seizing and dedusting pipeline clogging were basically solved;the parameters and performance of electric precipitator were improved greatly.

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（收稿 2011－10－21 责编 潘娜)

姬广杰，1990年毕业于北京科技大学机械系，高级工程师，现从事冶金设备管理工作。