倉(cāng)泵濃相輸灰在高爐煤氣布袋除塵系統(tǒng)的應(yīng)用

李真發(fā),李全權(quán),石 偉

（中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶 401122）

引言

高爐煤氣布袋除塵的輸灰方式主要有機(jī)械輸灰和氣力輸灰。機(jī)械輸灰一般采用刮板機(jī)或斗提機(jī)，其機(jī)械故障率高、非密閉輸送、揚(yáng)塵污染嚴(yán)重；而氣力輸灰方式解決了機(jī)械輸灰的諸多缺點(diǎn)，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，成為目前高爐煤氣布袋除塵輸灰的主要選擇。而采用倉(cāng)泵的濃相氣力輸灰方式因其對(duì)輸灰管道磨損小、氮?dú)夂牧康偷葍?yōu)點(diǎn)在高爐煤氣布袋除塵輸灰系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用前景。

1 高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)氣力輸灰方式

在高爐煤氣布袋除塵系統(tǒng)中，按輸送固氣比的不同，應(yīng)用較多的氣力輸灰方式有正壓稀相氣力輸灰和正壓濃相氣力輸灰。

稀相氣力輸灰沒(méi)有流化過(guò)程，高爐除塵灰在氮?dú)獾闹苯幼饔孟拢蓱腋顟B(tài)，輸灰的固氣比＜15：1。其特點(diǎn)為物料輸送速度快、輸送量小、輸送距離短、耗氣量大、輸灰管道磨損嚴(yán)重等。

采用倉(cāng)泵的濃相氣力輸灰是邊流化邊輸送，輸灰的固氣比＞15：1，其有輸送管徑小、管內(nèi)速度低、輸送量大、輸送距離長(zhǎng)、耗氣量小、輸灰管道和彎頭磨損量小等特點(diǎn)。在電廠、石灰、燒結(jié)等系統(tǒng)有著較為廣泛的應(yīng)用。為解決稀相氣力輸灰存在的諸多問(wèn)題，近年逐漸在高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)得到推廣應(yīng)用，是一種可靠、節(jié)能的氣力輸灰方式。

2 倉(cāng)泵濃相氣力輸灰工藝流程

某海外高爐工程高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)即采用了倉(cāng)泵濃相氣力輸灰的方式。

系統(tǒng)共10個(gè)筒體，每個(gè)筒體各設(shè)置一臺(tái)容積為1 m3的下引式倉(cāng)泵，每5 臺(tái)倉(cāng)泵為一排，共兩排倉(cāng)泵、兩條輸灰管線。輸灰介質(zhì)采用氮?dú)狻?/p>

倉(cāng)泵設(shè)于布袋除塵器灰斗正下方地坪上，每臺(tái)倉(cāng)泵進(jìn)料口配置1 臺(tái)DN200 氣動(dòng)耐磨擺動(dòng)閥，出料口配置1 臺(tái)DN125 氣動(dòng)耐磨雙閘板閥，氮?dú)馔ㄟ^(guò)進(jìn)氣閥門組件（含1 臺(tái)DN50 氣動(dòng)球閥、減壓閥及手動(dòng)閥門等）進(jìn)入倉(cāng)泵與物料混合，使物料成流態(tài)化狀態(tài)輸送。為使除塵器灰斗的灰均勻穩(wěn)定地落入倉(cāng)泵內(nèi)，在每臺(tái)倉(cāng)泵和除塵器筒體之間設(shè)均壓管路，均壓管路上設(shè)1 臺(tái)DN50 氣動(dòng)耐磨雙閘板閥。在每排倉(cāng)泵的輸灰管道上設(shè)1 臺(tái)DN40 輸灰助吹氣動(dòng)球閥和1 臺(tái)DN50 氣動(dòng)防爆雙閘板排堵閥。倉(cāng)泵本體上還設(shè)有料位計(jì)和壓力變送器。

倉(cāng)泵濃相氣力輸灰系統(tǒng)圖詳見(jiàn)圖1。

圖1 倉(cāng)泵濃相輸灰系統(tǒng)圖

3 倉(cāng)泵濃相氣力輸灰工作過(guò)程

3.1 工程過(guò)程

倉(cāng)泵濃相氣力輸灰分為進(jìn)料階段、輸送階段、吹掃階段三個(gè)過(guò)程。

（1）進(jìn)料階段

首先打開(kāi)平衡均壓閥對(duì)倉(cāng)泵進(jìn)行均壓，然后打開(kāi)倉(cāng)泵進(jìn)料閥開(kāi)始進(jìn)料，進(jìn)料過(guò)程由倉(cāng)泵料位計(jì)和時(shí)間繼電器雙重控制，如果在設(shè)定的時(shí)間倉(cāng)泵內(nèi)的灰沒(méi)有滿，執(zhí)行時(shí)間信號(hào)；如果設(shè)定的時(shí)間未到而倉(cāng)泵內(nèi)料滿，則執(zhí)行料位計(jì)信號(hào)(以確保料位計(jì)失靈或者除塵器無(wú)灰時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的等待，仍能順利完成進(jìn)料過(guò)程)。進(jìn)料過(guò)程中出料閥保持關(guān)閉。進(jìn)料結(jié)束后，平衡均壓閥關(guān)閉，進(jìn)料閥關(guān)閉。

（2）輸送階段

待氮?dú)鈿庠磯毫φ：?，延時(shí)2～5 s 打開(kāi)出料閥，再延時(shí)2～5 s打開(kāi)倉(cāng)泵進(jìn)氣組件和輸灰助吹閥，進(jìn)入輸送過(guò)程，形成邊流化邊非均相輸送的工作狀態(tài)。由倉(cāng)泵壓力變送器檢測(cè)輸送壓力，控制整個(gè)輸灰進(jìn)程。

（3）吹掃階段

當(dāng)倉(cāng)泵壓力下降到輸灰管道阻力時(shí)，泵內(nèi)物料輸送完畢，指示燈發(fā)出信號(hào)，氮?dú)庋永m(xù)通氣一定時(shí)間（～20 s），用以清掃管路以保證管路中不積灰。然后關(guān)閉倉(cāng)泵進(jìn)氣組件和出料閥，一定時(shí)間后(5～10 s)關(guān)閉輸灰助吹閥，完成一次輸送循環(huán)，進(jìn)入下一工作循環(huán)。

3.2 其它說(shuō)明

在輸灰過(guò)程中若檢測(cè)到實(shí)際輸灰壓力超過(guò)正常輸灰壓力一定值出現(xiàn)堵管征兆時(shí)，保證所有倉(cāng)泵出料閥均為關(guān)閉狀態(tài)的前提下，依次開(kāi)啟輸灰支管上的輸灰助吹閥和氣動(dòng)排堵放散閥，5 s 后再關(guān)閉該輸灰支管上的輸灰助吹閥和氣動(dòng)排堵放散閥；若輸灰壓力值仍然偏高，則重復(fù)開(kāi)啟、關(guān)閉（5 s 后）該閥，直到實(shí)際輸灰壓力恢復(fù)到正常值為止。

布袋除塵器的輸灰有兩種方式：定時(shí)輸灰、高料位輸灰，操作人員可以根據(jù)具體的情況選中其中的一種方式進(jìn)行輸灰。

（1）定時(shí)輸灰

10 個(gè)布袋除塵器定期輸灰，時(shí)間到了就啟動(dòng)輸灰程序。定時(shí)輸灰模式下，單個(gè)布袋除塵器兩次輸灰間隔時(shí)間由操作人員根據(jù)實(shí)際操作數(shù)據(jù)確定。10個(gè)布袋除塵器可以依次按1～10號(hào)進(jìn)行輸灰，亦可以分兩組1～5號(hào)、6～10號(hào)依次進(jìn)行輸灰。

（2）料位輸灰

每個(gè)布袋除塵器都設(shè)置有高料位檢測(cè)單元和低料位檢測(cè)單元，當(dāng)某一個(gè)布袋除塵器出現(xiàn)高料位信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)輸灰程序。

定時(shí)輸灰過(guò)程中，允許當(dāng)某個(gè)布袋除塵器灰位達(dá)到高料位時(shí)優(yōu)先進(jìn)行輸灰。

每個(gè)布袋除塵器的停止輸灰是通過(guò)布袋除塵器的低料位檢測(cè)單元來(lái)控制的，低料位信號(hào)到時(shí)就停止輸灰。

4 倉(cāng)泵輸灰的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

此項(xiàng)目干法除塵系統(tǒng)已于2018 年3 月建成并投產(chǎn)，至今運(yùn)行良好，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，采用非均相流態(tài)化技術(shù)的倉(cāng)泵濃相氣力輸灰系統(tǒng)與稀相氣力輸灰本質(zhì)的差別就是在輸灰管路中氣固兩相流的流型是不同的，倉(cāng)泵輸灰時(shí)，物料在氮?dú)獾膭?dòng)靜壓作用下處于“靜壓推動(dòng)+流速帶動(dòng)”的低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，呈現(xiàn)出典型的密相栓流[3]。從倉(cāng)泵輸灰系投產(chǎn)以來(lái)，在輸灰氣源壓力≤0.45 MPa 的情況下，此種流態(tài)下的輸灰具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

（1）固氣比高

濃相輸灰固氣比達(dá)到了25～35 kg/kg，輸送效率高。因此，輸灰所需的氮?dú)饬繙p少很多，降低單位能耗；同時(shí)輸送同樣的灰量時(shí)輸灰管道較稀相輸灰小很多，本系統(tǒng)中即采用了DN125 的管道；并且，輸灰氮?dú)獾暮牧繙p少也降低了灰罐中布袋的過(guò)濾負(fù)荷，至今為止灰罐中布袋前后基本能保持在3 kPa以下，未出現(xiàn)損壞導(dǎo)致更換的情況。

（2）輸送流速低

本系統(tǒng)中輸灰速度低至2～12 m/s，管道輸送物料時(shí)的磨損程度與表觀氣速的2～3 次方成正比[4]。因此，輸送速度的降低大大減小了輸灰管道和彎頭的磨損，輸灰管道甚至可以直接采用加厚的碳鋼管?？紤]到高爐灰堅(jiān)硬、密度大且外形不規(guī)整等原因，為保證穩(wěn)定生產(chǎn)，本系統(tǒng)中采用了有耐磨陶瓷襯里的輸灰管道，并且在彎頭部分的外側(cè)增加了耐磨材料，至今為止未出現(xiàn)磨損導(dǎo)致泄露的情況。

（3）PLC集控程度高，系統(tǒng)穩(wěn)定

此套倉(cāng)泵輸灰系統(tǒng)，采用了遠(yuǎn)程全自動(dòng)輸送機(jī)制，含遠(yuǎn)程監(jiān)控及報(bào)警。在系統(tǒng)全部投入自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)，操作人員只需通過(guò)遠(yuǎn)傳的流量、壓力等參數(shù)判斷系統(tǒng)是否處于正常工作，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，也保證了操作人員的人身安全。

4）倉(cāng)泵本體性能優(yōu)良，系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)合理

本系統(tǒng)倉(cāng)泵本體無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，因此磨損較小，且按照壓力容器標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可承受較高的壓力；實(shí)現(xiàn)了多泵并聯(lián)但共用一套輸灰管道，氣源分布合理，節(jié)約了能源和材料；輸灰管道上設(shè)計(jì)了助吹和排堵閥，使輸灰順暢且能自動(dòng)排堵。

5 結(jié)束語(yǔ)

采用倉(cāng)泵的濃相氣力輸灰方式徹底解決了以前機(jī)械輸灰故障率高、揚(yáng)塵污染嚴(yán)重的諸多缺點(diǎn),同時(shí)解決了稀相氣力輸灰管道磨損嚴(yán)重、氮?dú)夂牧看蟮热秉c(diǎn)。因此，從工藝高效、環(huán)保節(jié)能、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便和運(yùn)行安全等方面考慮，宜于在鋼鐵企業(yè)的高爐煤氣干法布袋除塵輸灰系統(tǒng)中推廣使用。