冷连轧机烟雾净化系统的技术改造

2014-04-10孙妍李俊丰

有色金属加工 2014年6期

孙妍，李俊丰

(烟台南山轻合金有限公司，山东龙口 265706)

南山轻合金公司引进的冷轧三连轧机组由德国西马克(SMS-SIEMAG)公司和瑞典ABB公司联合制造。三连轧机组可加工1系、3系、5系和8系的纯铝及铝合金产品，机组设计最高速度1800m/min，最大产品宽度2100mm，最大卷材外径2800mm，最小产品厚度0.15mm，设计年产能36万t。机组采用六辊CVC+工作辊传动、中间机架轧制油强制冷却、热边喷射等多项先进技术，是目前亚洲最先进的铝板带冷连轧机组。

设备运行中，发现烟雾净化系统在其设计结构、工艺方面存在较大问题，分馏塔的抽真空系统螺杆泵频繁出现卡阻，导致系统停运；由于循环水质较差，导致螺杆泵的循环水泵磨损频繁，循环水进入轴承箱使轴承锈蚀，这些问题不但严重影响生产效率且对车间环境造成危害。因此，我公司成立了烟雾净化系统技术改造攻关小组，针对烟雾净化系统存在的问题进行攻关，以提高设备性能，满足公司快速发展需要。本文重点介绍烟雾净化系统功能、关键部位存在的问题并提出详细的技改方案。

1 烟雾净化系统的功能介绍及主要参数

1.1 功能介绍

轧制过程中产生的轧制油烟雾经排烟系统的烟道及风机，排入吸收塔，上升的轧制油烟雾被塔顶喷淋下来的清洗油颗粒吸附落回塔底，经泵及换热器预热后进入除汽塔，除汽塔顶部连接管路配备了一台真空泵，将塔内产生的水蒸汽抽吸排废，为进入分馏塔、提高轧制油的纯度做好充分准备。去除水蒸汽后的清洗油和轧制油混合介质经泵及换热器升温后进入分馏塔并再次加热，利用清洗油和轧制油的馏点不同，馏点低的轧制油气经塔顶部的抽真空系统抽吸上升，与塔顶的水冷凝器接触后凝结滴落在收集盘中，经储存罐排到轧制油系统的回油箱，实现轧制油的回收利用，分馏后的高温清洗油经泵及换热器排回吸收塔重复再利用(图1)。

1.2 烟雾净化系统的主要参数

烟雾净化系统设计最大通风量为340 000 m3/h；烟雾吸收塔入口处烟气中含轧制油最大浓度1600mg C/m3(<40℃, 1.013 bar，90%相对湿度)；经蒸馏后回收的轧制油最多约480kg/h；净化后排放的轧制油浓度≤ 50 mg C/m3，达到环保部门的排放要求。

2 系统运行中存在的问题及改进措施

2.1 分馏塔螺杆真空泵卡阻

分馏塔配置的真空抽吸泵组由AERZEN公司提供的型号为GMa 13.f 7 HV罗茨泵和德国BUSCH公司提供的NC0300螺杆泵两级泵组成，呈上下布置。经运行发现，下游的NC0300螺杆泵频繁卡阻。分析原因为GMa 13.f 7 HV泵运行温度低(高于室温约20℃)，且出口在泵下方，液、气状态的抽吸介质不在泵内存留，故未出现卡阻情况。而下游的卧式NC0300螺杆泵由于运行时泵内部温度>100℃，螺杆间及螺杆与泵腔体间配合间隙小，高碳链的添加剂在长期高温条件下容易凝结并焦化，聚集在泵腔体内，导致泵体内温度越来越高，随着抽吸介质的焦结速度逐渐加快，螺杆间及螺杆与腔体配合间隙越来越小，最终使泵螺杆卡阻，电机负荷骤增导致跳闸，整个气洗系统停运。

图1 烟雾净化系统原理图

清理焦结介质后发现，焦结物严重腐蚀泵腔内壁及螺杆，使之出现点蚀的小坑，螺杆配合间隙加大，抽吸效果明显下降，不能满足生产需要，必须更换新泵，该问题导致每年需更换两台新泵，大大增加了运行成本。此外从气洗系统停运、处理泵卡阻到系统重新启动需要约8～10h，这意味着冷连轧机连续轧制时将有大量轧制油烟气排空，不能回收再利用，既增加运行成本又对环境造成一定程度的污染。

经讨论分析，决定在真空泵组前抽吸管路上加装精密过滤器，将轧制油及高碳链的添加剂提前分离出来，并定期经过滤器下方的排污阀排空。排废的轧制油和添加剂混合物暂时储存在废油桶中，积攒到一定量后，请专业废油处理厂进行后续处理。总体布置见图 2。

精密过滤器筒体及附件全部采用国标S30408不锈钢板和型材加工制造，过滤器内滤芯采用纯度为99.7%的工业钛粉末高温烧结而成，外观为圆柱棒形(无缝管状)，过滤精度为3μm，在滤芯上分布有大量微型气孔，具有孔隙度高、过滤阻力小、渗透性好、过滤精度高、不会产生二次污染等优良特性，具有优异的机械性能、耐高低温和耐腐蚀性能。

过滤器使用过程中需经常检查过滤效果，发现达不到技术指标时，及时进行滤芯的再生处理。为保证气洗系统的连续运行，在过滤器处设置旁路，当需要清理滤芯时，将旁路阀门打开，过滤器前后的蝶阀关闭，先将过滤器顶部的排空阀打开，使空气进入过滤器达到常压后，开启底部阀门将过滤器内积液排空，方可进行滤芯的再生处理。滤芯堵塞严重需离线再生时，打开顶部端盖替换为备用滤芯，恢复完毕后各阀门切换至正常工作模式，保证系统的连续运行。

滤芯的再生处理分为物理方法和化学方法。滤芯堵塞程度较轻、过滤的介质颗粒和杂质少时可采用物理方法再生：

(1)反吹(反冲)方法(无需拆除滤芯)。用纯净水(去离子水)反向反冲15min，其反冲压力应小于0.3MPa,或用洁净空气(蒸汽)吹扫，反吹压力小于0.3MPa；

(2)超声波清洗方法(拆除滤芯)。将钛棒滤芯放入超声波清洗机中，消洗1h后取出，用纯净水(或蒸馏水)冲洗15min，经干燥灭菌后即可安装使用。

钛粉末烧结滤芯堵塞较严重或过滤介质成份比较复杂时，可采用化学处理方法进行再生：

(1)碱洗。先用水浸润钛粉末烧结滤芯，然后再用3%～5%氢氧化钠分析溶液浸泡30min，浸泡后用去离子水或纯净水内外冲洗两遍以上，每遍时间不少于30min，水压0.2～0.3MPa，冲洗后放入静水中检查无漂浮物且测试pH值为中性方为合格；

(2)酸洗。用5%硝酸或盐酸溶液浸泡8h，浸泡后用纯净水或去离子水内外冲洗两遍以上，每遍浸泡时间不得少于30min，水压力0.2～0.3MPa，冲洗后放入静水中检查无漂浮物且测试pH值为中性方为合格。也可采用物理与化学方法交替进行。

安装精密过滤器后，真空泵组的故障率明显降低，缩短了系统停运时间，提高了轧制油回收效率，减少了轧制油烟雾的排放，大大提高了经济效益和社会效益。

图2 改造后过滤器图

2.2 真空泵循环水泵频繁磨损，水腔体内结垢较厚，冷却效果差

改造前(图3 )，真空泵腔体采用循环水直接冷却的方法降低运行温度，在真空泵的螺杆轴头部设计安装有一个微型叶片式循环水泵，螺杆转动驱动循环水泵运行，促进冷却水的循环。因循环水质较差，虽然在冷却水的进水管路安装有粗过滤器，但细颗粒的泥沙仍可以透过滤网进入循环水泵及泵水腔体内，泥沙进入循环水泵内，将泵外壳磨漏，冷却水泄露入轴承腔，使轴承锈蚀损坏。泥沙在真空泵水腔体内壁结垢，使冷却效果降低。据不完全统计，平均每4～5个月更换一次循环水泵及轴承，大大增加了运行成本。真空泵冷却系统的改造已迫在眉睫。

将循环水直接冷却改造为循环水间接冷却系统。在真空泵的水路上安装一个蓄能器性质的冷却液储罐，上腔充入压缩空气压力为2.5bar，下腔用于盛放冷却液(或去离子水)的压力为2bar。真空泵的循环水泵实现冷却液的循环，将真空泵的冷却液管路接至一台换热器，换热器的另一种介质接口接到原来的循环水管网中，使水质较差的循环水不接触真空泵，仅与冷却液进行热交换以达到真空泵的运行温度要求(图4)。改造后，真空泵出口温度由改造前的90℃以上降低到改造后的60～70℃，真空泵水腔的淤泥结垢情况消失，优化了运行条件，降低泵抽吸腔内运行温度，一定程度上减少了结焦，延长了循环水泵和轴承的使用寿命，大大减少了运行成本。