轉(zhuǎn)爐濕式除塵系統(tǒng)一次風機穩(wěn)定性的研究與探討

摘 要 對煉鋼廠轉(zhuǎn)爐濕式除塵系統(tǒng)結構的研究，解決濕式除塵系統(tǒng)中一次風機掛灰嚴重造成的穩(wěn)定性差，風機振動大，頻繁切機的問題，保證轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定生產(chǎn)。

關鍵詞 濕式除塵;一次風機;振動;切機

1應用背景

1.1 除塵系統(tǒng)的構成

某企業(yè)煉鋼總廠四分廠煉鋼區(qū)域有三座轉(zhuǎn)爐，采用濕法除塵系統(tǒng)，這種除塵方式主要為有一次除塵、二次除塵兩部分，其中一次除塵風機對整個除塵系統(tǒng)至關重要，是整個系統(tǒng)的動力源。該分廠轉(zhuǎn)爐對應三套一次風機除塵系統(tǒng)，一次除塵系統(tǒng)電機為高壓三相交流高壓、大功率電機，采用的風機葉輪為歐洲進口。

1.2 系統(tǒng)安全運行的聯(lián)鎖條件與影響

轉(zhuǎn)爐冶煉過程對風機系統(tǒng)要求極高，風機運行過程所有的系統(tǒng)參數(shù)與轉(zhuǎn)爐吹氧冶煉進行聯(lián)鎖，在風機系統(tǒng)運行過程中：風機轉(zhuǎn)速、風機振動、風機軸承溫度、風機潤滑油壓力等參數(shù)均與轉(zhuǎn)爐氧槍冶煉進行聯(lián)鎖，任何參數(shù)狀態(tài)異常，都會導致轉(zhuǎn)爐冶煉過程中斷，氧槍抬槍，影響轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)。

1.3 影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行的首要條件

風機安全運行條件與轉(zhuǎn)爐冶煉槍聯(lián)鎖控制，其中，出現(xiàn)問題最多的就是風機振動問題，由于一次除塵系統(tǒng)是一套除塵凈化系統(tǒng)，風機采用大吸力將除塵灰吸出，必然發(fā)生風機葉輪大量積灰，積累灰量超限會導致風機振動量大于>5.5mm/s，風機轉(zhuǎn)子組動不平衡發(fā)生風機電機切機，長期振動大對風機軸瓦造成損害，需要經(jīng)常清灰、做動平衡，并且頻繁更換軸瓦。對生產(chǎn)造成影響非常大，同時由于風機也為轉(zhuǎn)爐煤氣吸入煤氣柜提供動力，所以如果風機振動大，發(fā)生葉輪破裂刮煙箱打火，在煤氣環(huán)境中發(fā)生爆炸進而聯(lián)鎖反應造成燃氣廠煤氣柜爆炸等重大安全事故。2018-2019年度煉鋼總廠13座轉(zhuǎn)爐共停爐117次，直接經(jīng)濟損失846萬元，全行業(yè)每年損失在數(shù)億元。所以，轉(zhuǎn)爐一次風機除塵系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行，直接關系到鋼鐵企業(yè)的本質(zhì)安全，除塵系統(tǒng)的故障率過高成為主要限制因素亟待解決[1]。

2解決轉(zhuǎn)爐風機高頻次振動超標的有效策略

2.1 采用新式噴涂技術的葉輪在一次風機的應用

隨著風機葉輪生產(chǎn)工藝的進步，風機葉輪上采用防黏結材料的方法得到廣泛應用，葉輪表面高分子陶瓷-金屬材料的涂層，以及設在除塵風機進風口和前盤腹板的反沖洗水裝置。使葉輪運行中與介質(zhì)的黏結明顯減少，減緩積灰，且易清洗，降低了葉輪的掛灰率，保證系統(tǒng)的使用效率。

2.2 葉輪沖洗技術的應用

現(xiàn)有技術存在嚴重的缺陷，在新葉輪投入運行初期，在系統(tǒng)外部安裝了一套手動控制的噴水沖淋的水閥，手動打開進水閥保持一定水量，清洗葉輪效果較好;但是，當葉輪運行一段時間，風機振動上升明顯。經(jīng)過分析為：葉輪表面積灰量增加，噴水清洗不能達到清洗效果，反而加劇了風機振動量。

2.3 在線清洗葉輪技術面臨著兩個突出問題

（1）清洗水量過小時，對風機葉輪沖洗效果差，葉輪積灰多，葉輪清洗效果下降明顯，振動上升快，風機電機頻繁切機。

（2）調(diào)高葉輪沖洗閥水量時有一定效果。但同時產(chǎn)生兩個嚴重后果。①水量過大，導致煙氣管道含水量激增，從煙氣管道噴出，浪費水，而且噴出水混入風機軸瓦潤滑油路內(nèi)，致使軸瓦內(nèi)潤滑油變質(zhì);②大量水進入氧氣分析儀管路，導致管路濾網(wǎng)堵塞，轉(zhuǎn)爐煤氣回收時氧氣數(shù)值不準（煤氣回收條件要求煤氣回收時，煤氣中氧含量必須小于1.5%），影響氧氣監(jiān)測值的準確性，煤氣柜將氧氣含量大于1.5%的煤氣收入，柜內(nèi)氧氣含量過高產(chǎn)生爆炸，存在著巨大安全風險[2]。

3新式葉輪自動沖洗技術的研發(fā)

針對上述問題，為了保證除塵風機穩(wěn)定運行，保證設備的本質(zhì)安全，從風機清洗水量上控制、調(diào)節(jié)方式入手，調(diào)節(jié)噴水量，設定噴水控制模型，解決風機葉輪由于積灰嚴重，振動過大，頻繁切機的問題。

3.1 控制方案

①將手動閥門開關調(diào)到最大100%，手動閥門后安裝流量-壓力雙調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)壓力-流量雙閉環(huán)串級控制方式。②設定調(diào)節(jié)水系統(tǒng)操作模式選擇，閥體的儀表信號通過HMI畫面進行狀態(tài)顯示，便于人員監(jiān)控。③創(chuàng)建雙調(diào)節(jié)閥串級控制模型，精確控制流量-壓力雙調(diào)節(jié)閥，操作方式選擇全自動模式后，將冶煉過程中氧槍的吹氧信號取入風機水調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中，將風機高速運行信號（風機轉(zhuǎn)速為>1300r/min）引入閉環(huán)控制程序，氧槍吹氧信號來，風機高速運行時，水閥門進行噴水作業(yè)。在全自動葉輪清洗模式下，當冶煉過程中氧槍吹氧信號或者風機高速信號突然消失，為了保證清洗環(huán)境不惡化或突變，自動關閉雙量調(diào)節(jié)模型，自動清洗模型進入待命狀態(tài)。實時監(jiān)控風機振動信號，風機振動值與雙閉環(huán)變量調(diào)節(jié)比例控制，風機振動值線性增長時，雙環(huán)調(diào)節(jié)模型也線性調(diào)節(jié)，且必須有良好的跟隨性，保證除灰效果，當風機振動運行中突變超過聯(lián)鎖值（>5.5mm/s）持續(xù)3秒以上時，風機緊急切機，雙環(huán)調(diào)節(jié)緊急停止[3]。

4結束語

隨著有著智能控制系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)在各鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中大量的應用，為將來進一步提高控制精度和控制方式奠定了基礎。自動葉輪清洗技術應用于轉(zhuǎn)爐采用濕法除塵系統(tǒng)中，這套系統(tǒng)煤氣除塵系統(tǒng)運行故障全部集中在風機積灰導致的切機事故，嚴重影響生產(chǎn)穩(wěn)定運行。對一次除塵系統(tǒng)增加葉輪涂層和設計在線自動清洗，實施了葉輪的全自動清洗，自動模型中雙閉環(huán)調(diào)整沖洗水流量和壓力，保證水對風機葉輪的沖洗效果;同時避免因清洗流量過大造成水反灌回氧氣分析儀管路，影響氧氣監(jiān)測值準確性和轉(zhuǎn)爐煤氣回收，保證風機穩(wěn)定運行，徹底消除了風機頻繁切機的事故。

參考文獻

[1] 于洋洋.轉(zhuǎn)爐一次煙氣干法除塵工藝簡介[C].第六屆中國金屬學會青年學術年會.第六屆中國金屬學會青年學術年會論文集.北京：中國金屬學會，2012：428-430.

[2] 時彥林. 冶煉設備維護與檢修[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社， 2005：215.

[3] 王雅貞，張巖，張紅文. 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設備[M].2 版. 北京：冶金工業(yè)出版社，2007：409.

作者簡介

彭東東（1985-），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人;學歷：本科（研究生在讀），職稱：工程師，大連工業(yè)大學在讀，研究方向：工程自動化技術的研究與應用。