安钢二炼轧铁水脱硫除尘系统故障攻关及低成本运行

尹丁南，郭 琨

（河南省安阳钢铁集团有限责任公司，河南 安阳 455000）

目前安钢集团是河南省最大的钢铁生产企业，年产量已经超过了1000 万吨，自改革开放以来一直保持着良好的发展态势。安钢第二炼轧厂成立于2005 年，代表着安钢集团向着现代化大型钢铁企业迈出了重要一步。一直以来，钢铁生产企业都以能源消耗高、污染严重而受到社会的广泛关注，“节能、降耗、减污、增效”生产成为国家对钢铁企业提出的重要要求。二炼轧铁水脱硫除尘系统是企业生产的重要设备之一，但是频繁出现的设备故障严重影响到了企业的安全生产，后在维检部的努力下，使问题得到了有效的解决，既提高了设备安全运行的能力，以降低了设备运行的成本。

1 脉冲除尘回收工艺流程

工艺流程简介：l#、2#、3#转炉炉前、炉后及上料系统的灰尘经除尘器过滤后通过风机加压使干净空气排放到大气中，风机由电机驱动通过液力耦合器调速。除尘器的灰尘通过脉冲阀的喷吹落入除尘器灰仓，再经过卸灰阀卸人刮板机，刮板机将灰切出至储灰仓，通过放灰装置将灰放出。

1.1 除尘原理分析

除尘工作原理：含尘气体进入除尘器灰斗后，由于气流断面突然扩大及气流分布板作用，气流中一部分粗大颗粒在重力和惯性力作用下沉降在灰斗，粒度细、密度小的尘粒进入滤尘室后，通过布朗扩散和筛滤等组合效应，使粉尘沉积在滤料表面上，净化后的气体进入净气室由排气管经风机排出。滤筒式除尘器的阻力随滤料表面粉尘层厚度的增加而增大。阻力达到某一规定值时进行清灰。

1.2 除尘原理运行状态

此时PLC 程序控制脉冲阀的启闭，首先一分室提升阀关闭，将过滤气流截断，然后电磁脉冲阀开启，压缩空气以很短的时间在上箱体内迅速膨胀，涌人滤筒，使滤筒膨胀变形产生振动，并在逆向气流冲刷的作用下，附着在滤袋外表面上的粉尘被剥离落入灰斗中。清灰完毕后，电磁脉冲阀关闭，提升阀打开，该室又恢复过滤状态。清灰各室依次进行，从第一室清灰开始至下一次清灰开始为一个清灰周期。脱落的粉尘掉入灰斗内通过卸灰阀排出。

2 脱硫除尘系统故障分析

由于二炼轧铁水脱硫除尘系统故障频繁，设备运行效果不佳，整套系统设备故障率频发，严重影响到了企业的安全生产，经过检查设备后发现存在以下主要故障。

（1）900000m3/H 风量功率主风机外壳震动剧烈，风机本体及机壳固定基础及外壳由于震动多次脱落裂纹开焊；风机转子运行平稳可靠，风机负荷端及尾端轴承振动值长期处于0.4mm/0.5mm，2000KW 主电机长期运行平稳。

（2）除尘器系统方形风道故障：①除尘器出口方形风道弯头（4420mm×4000mm，R=3200mm)收缩震动严重，多次加固及补焊钢结构本体仍无效，多处开焊及撕裂，以风道弯头两侧扇面最为严重,出现严重两侧扇形面“呼扇”的现象。②除尘器出口4420mm×4000mm 方型风道由300 型工字钢为立柱制作设置的方型框架支撑由于震动剧烈，多处焊缝、母材撕裂。③风机入口三通固定基础失效风道下沉约100mm。

（3）除尘器柔性连接器故障：①除尘器出口柔性连接器XBJ4420×4000-D，L=350 拉伸变形，漏气严重。②风机入口柔性连接器XBFa3643×926，L=350压缩变形严重，已压缩至极限，失去柔性链接性能，无法令设备起到“震动隔断”和其他功能，造成“共震联动甩鞭”效应。

（4）YOTGCD1050 调速型液力偶合器频繁损坏，烧损。

（5）风道内部多处支撑收缩震动开焊，且在风道内部增加20余处梁、柱支撑后仍无效开焊、撕裂。

（6）除尘器内部烟气与净风6mm 厚分流钢板和100 型加固槽钢大面积撕裂及开焊，多次补焊加加设置支撑仍无效，此现象可造成“连锁反应”，一处开焊便可引起大面积分流板及筋板支撑撕裂（分流钢板尺寸为32480mm×4800mm）。

（7）除尘器压差保持在1.75KPA 左右，入口压力-2.61KPA至-3.0KPA 左右，出口压力-4.41KPA 至-5.0KPA 左右，系统进、出口负压值异常。

（8）除尘器压差偏大，共28 个除尘仓，单仓214 条除尘布袋，除尘布袋规格为θ131mm×6000mm，共5992 条。整体更换周期偏短，需大面积更换除尘袋来改善除尘器压差值，检修工作量超大，消耗资金大。

3 故障原因分析

通过对现场实际情况的检查与调研，并对铁水脱硫除尘系统图纸结构分析，初步确定了系统多处出现的异常是由于脱硫站及其他用户点的除尘进气量和风机本身功率不匹配造成。

风机在800r/min 运行时，以上描述的异常故障现象表现最为严重。结合除尘器总入口管道直径、除尘系统现场用户点等多方面数据，通过检测与初步计算得出：

除尘系统用户点进风量估算：

通过初步的估算，可以看出系统目前设计最大吸风量为365288m3/H，再结合标况与工况因素、现场实际风门开度、烟气温度、烟气含硫量等等因素，测的实际烟囱出口净风总流量为260000m3/H，风机处于满做工、高转速区间实际做工效率低，导致二炼轧铁水脱硫除尘系统故障频繁、剧烈。

4 故障解决思路

①尽可能增加系统烟气抽入量，增加风量摄入，根据计算和现场实际测量加大截面积。②随时根据现场生产工况调节风机转速，使风机入口系统、风机出口系统风量匹配，达到最佳运行状态，改变风机调速条件和工况。③观察铁水脱硫站在冶炼过程中整个烟气外溢状态，通过对烟气外溢的形状、烟气外溢流速、方向与路径的对比和分析，在不改变原设备的基础上进行适应性改造，保证除尘效果。

5 故障解决方法的实施步骤

（1）将铁水脱硫除尘系统3620mm 总管与混铁炉除尘系统设置直径为3620mm 连通管（L=15m)，并在联通管道上设置连锁式调节风阀，目前可实现混铁炉除尘、铁水脱硫除尘系统互为备机，而且可以提高各系统现场抽风能率或可根据生产工况的变化进行风量调节，加强环保除尘效果。

（2）改变风机调速形式，降低故障率。由于YOTGCD1050调速型液力耦合器故障率高，将电机改为变频式，由电机直接输出转速，进行调速，更便捷的使系统根据现场实际生产工况调节核心部位的运行状态。

恒扭矩机械匹配用调速型液力耦合器，转速比i 等于效率，即调速越大损失功率越大，发热越大；调速型液力耦合器与离心式机械匹配，其最大发热工况在转速比i=0.66 点，最大发热功率损耗为电机额定功率的15%，因此必须避免设备在最大发热点附近长期运行，对应风机换算为“严禁在600r/min--800r/min区间进行运转”，因此除尘系统根据现场生产工况条件运行参数受严重限制。

（3）根据调速形式的改变调整运行参数。调速系统舍弃液力耦合器后，在不改变任何设备基础尺寸的情况下，将电机、风机的链接方式改为：长轴式直链接（L=1780mm)。

液力耦合器高转速状态下存在5%-15%的转速损失。例如：其在线使用时电机900r/min 长期运行，风机实际转速对应是765r/min-850r/min 区间运行。目前改为电机输入直接进行调速后，风机实际转速等于电机转速，也就是说在其他系统工况条件未改变的情况下，风机的运行应做出适当调整。

（4）统计铁水脱硫除尘系统薄弱点，制定针对性内部加固和处理方案，提高薄弱环节的可靠性。例如：柔性连接器在线评估修复、除尘风道内部分流板加固、风机入口风道扇面加固、大型钢结构支撑加固等。

（5）观察铁水脱硫站在冶炼过程中整个烟气外溢状态，通过对烟气外溢的形状、烟气外溢流速、方向与路径的对比和分析，分别在1#2#铁水脱硫站冶炼工位正上方西侧加装7000mm×600mm 烟气阻流板，改变烟气流向，使烟气二次回流，形成增加二次捕捉的功能，增强除尘环保效果。

（6）1#2#铁水脱硫铁水罐通过钢包车运送至冶炼工位后，将铁水罐正上方墙板进行适应性改造，将烟气外溢方向的三处“狭长式”吸风口修整加宽，利用这三处加宽的“狭长式”风口加强烟气外溢的捕捉效果。

（7）将1#2#铁水脱硫共两套的“联合型除尘罩”进行适应性改造，目前但脱硫除尘阀为DN1600，但阀门后方箱变径缩口至直径1200 左右，且在缩口段末端分别接出DN1000 圆形除尘管道一处、1100mm×1100mm 方型箱体除尘管道一处，这样的设计影响了系统的除尘和风量。根据截面积的计算，将变径段改为“直通等径”，且将1100mm×1100mm 改为1200mm×1600mm，将吸风口截面积增大。

6 故障解决后效果对比

（1）风机降速至合适转速后，除尘器进口负压值由入口压力-2.61KPA将至-1.78KPA左右，出口压力-4.41KPA至-2.92KPA左右，总压差1.75KPA 左右降至1.12KPA，负压值均恢复正常，提高长袋低压脉冲袋式除尘器（LLP12500，过滤面积12500M2，湖北潜江设备公司）的运行效果。

可大幅延长除尘器5992 条除尘布袋的更换周期，如从现在的两年周期延长至三年周期，可节省一个更换周期内布袋材料总资金479360 元，人工成本资金89880 元，节省单次周期性检修资金共：569510 元。

（2）所有发生风道、风机外壳、钢结构支架、基础、柔性连接器等收缩、拉伸、呼扇的剧烈震动和异常全部消除，不再威胁设备的安全运行，设备因震动而造成的高空倾倒及坠落的重大安全隐患消除，大幅度延长设备的在线运行周期，缩小检修频率，降低频繁检修的备件及人工费用。

（3）“KYY710-6，P=2000KW，电压10KV”主电机电流由96A 降低为65A，平稳运行。根据运行观察进行比较，以节省运行电流差为基础，对应耗电量的减少，在保证设备性能和环保效果的基础上，每小时节约310 度，结合目前工业用电成本计算，每月节省电费约259200 元，大幅度降低和节省用电量。

（4）生产现场除尘用户点效果增强，外溢烟气明显减少，满足各种参数需求。

（5）为铁水脱硫高效化稳定运行提供有力的设备支撑。

7 结束语

在本次检修中对铁水脱硫除尘系统频繁出现故障的原因进行分析与查找，制定故障解决方案。在检修后经多次调试，脱硫除尘系统运转良好，不仅满足了生产需求，而且还大大提高了运行效率，节约了电能。