摘要：介绍福建三明钢厂100 t转炉二次除尘系统采用气力输灰的工艺，减少了转炉二次除尘积灰二次扬尘对环境的污染，解决除尘灰循环再利用问题。

关键词：二次除尘；气力输灰

      福建(三钢)集团有限公司新转炉炼钢厂(以下简称三钢)分两期进行建设，其中一期为1座100 t的转炉，配LFl座，6机6流的小方坯铸机1台，已于2004年8月建成投产。二期第2座100t转炉目前正加紧建设。100 t转炉二次除尘器共2座(一期已上1座，二期再上1座)。三钢新100t转炉一期工程二次除尘器含除尘器本体及埋刮机输灰系统。目前埋刮机输灰系统主要存在卸灰阀和刮板机操作维护不方便；加湿机喷水量不易控制，喷头易堵，水少二次扬尘大；且加湿机卸料易堵塞，易造成各接手折断，设备维护量大；另受厂房楼层标高限制(地面净空只有2．7 m)，汽车出灰运料进出困难。同时二期预留的钢灰仓，因场地窄小，且西侧受南北铁路线所限，无顺畅进出通道(农用车勉强通行)，若仍采用拉灰汽车运送，运输困难将给生产组织带来很大不便。

    用气体沿着管道输送散料(即气力输送)已有一百多年的历史，至今气力输送已取得了长足的发展，广泛地应用于现代工业中的散料输送，并起着重要的作用。这主要归功于气力输送系统对环境无污染(由于全封闭式的)、系统安全可靠、投资低、输送路径不受限制、容易安装及易实现自动化等优点。

1  改造措施

    二期输灰系统改用气力输送，取消原刮板机及加湿机等传统出灰方式，采用仓泵压力容器，首先将干灰流化，而后用压缩空气通过管线输送到烧结厂，同时预留一期输灰系统的改造接口。该系统投用不仅降低工人劳动强度，同时有利于环保。

1．1  二次除尘灰成分

  二次除尘灰成分见表1。

  从表1可看出二次除尘灰中TFe、C、CaO的质量分数较高，干灰易粘结。

1．2除尘系统工艺参数

  除尘器：24个灰斗布袋收尘

  烟气温度：120℃

  飞灰量：0．42 t／h(10 t／d)左右

  灰堆密度：0．8×10³kg／m。

1．3  系统要求

    (1)转炉二次除尘采用1台布袋除尘器，24个灰斗，每一灰斗出口安装1台仓泵；

    (2)输送距离：水平距离约900m，输送高度30m，90⁰弯头约16个(根据现场输灰路线)。

1．4  系统参数

  输灰系统的选型主要考虑3个关键参数是：粒度、出力、距离。

    在系统中最为重要的是确定管道内的参数：压力损失和耗气量。确定压力损失和耗气量主要是确定管径。管径根据有关工程经验及出料速率加以确定。我们采用1套可靠的管道压力损失计算软件包以及飞灰最小输送速度，只需把有关参数如出力、距离等输入，就可得到1个压损和气量的二维图表，即气力输送特性图。调整管道直径，包括变径，马上就可以优化沿程管道压力损失及总压力损失，从而可确定管道耗气量、灰气比等。

  经过计算该积灰输送系统24台仓泵共用1根输灰管。具体参数经计算软件计算如下：

  灰管管径：80／100／125 mm

  当量长度：890m左右

  压  损：225 kPa

  输送量：2．5 t／h以上

  输送空气量：10．4一／min(标准状态下)

  输送速度：11．5～22．5 m／s

  灰气比：3．3

1．5输送量

  将灰料输送到现有的烧结灰库，由于实际灰量较少，不需每天24 h运行。灰料长时间堆积易板结，不宜长时间存放在布袋除尘器灰斗内而作集中输送。为此假设每天只输送6 h，此时要求出力达到2．5 t／h(150％的安全余量)。当灰量增加时，只要稍微延长输送时间即可满足要求；因此设计输送量选取2．5 t／h。

1．6输送管径

  由于所送物料具有“弹性”，且颗粒较“粗”或粗细非常不均，流动性不如烧结粉，从而所选的管径应偏大些。经计算采用变径(DN 80／100／125mm)输送管，其输送量可大于2．5 t／h。

1．7  输送方式

    由于布袋除尘器每个灰斗的灰量基本是均匀分配的，因此所有仓泵的容积取为0．1 5 m³，为了适应灰份的变化，方案采用下引式仓泵(下引式仓泵输送原理见图1)。进料阀选用DN200金属双闸板阀，出料阀均为DN80金属双闸板阀，平衡阀为DN40金属双闸板阀。仓泵采用下部整体流化锥流化的结构，保证灰在仓泵内得到充分的流化，从而能保证灰的顺利输送。

1．8  气源

    (1)本工程输送、控制用气共用气源。输送耗气量(在标准状态下，以下均同)为10．4 m³／min，控制用气量为1．0m³／min；考虑110％出力余量，要求气源供气量不小于13 m³／min。可选用13 m³／min空压机或由空压气系统提供；设1个6m³储气罐，装在仓泵现场。

    (2)空气品质要求：压缩空气需经过干燥、过滤处理，其品质应达到干燥度在一23℃(常压露点)下不结露；含油量≤1×10^-6；含尘粒径≤0．1μm；储气罐气源压力>0．45 MPa。

2  系统配置

    (1)仓泵选型：在每个灰斗下配1台0．15m³的下引式仓泵；仓泵应按输送空压机的设计压力设计，出厂前应按压力容器标准检验。在自由空间离设备外壳1．53 m和离地面1．5 m处的噪音，应在85 dB(A)及以下。

    (2)仓泵配置：每个仓泵配置1个手动检修阀、气动进料阀、出料阀、平衡阀、进气阀和流化装置。

    (3)仓泵接口工艺：灰斗→手动检修阀→进料阀→流化仓泵→气动出料阀→灰管。

    (4)料位计配置：每个灰斗设料位计1只(业主供)，每个仓泵配1个料位计。

    (5)灰管配置：根据以上设计，本工程采用1根输灰管；直管部分采用厚壁无缝钢管，管径为DN80／100／125 mm；管路弯头均采用内衬陶瓷复合耐磨弯头，弯头曲率为7倍管道直径，输送管16个弯头(根据现场输送路线确定)；灰管外壁不设保温。

    (6)灰仓配置：灰仓利用原烧结灰库；仓顶设备，灰仓设备利用原设备，但灰库料位计信号必须接入二次除尘灰输送系统的控制，以保证灰库的安全。

3  控制系统配置

3．1  控制范围

    控制系统的监控范围包括：飞灰输送部分；灰仓部分；气源部分。

3．2  系统的I／O点数统计

    系统的I／O点数统计如表2。

3．3  系统控制方案

    根据现场工艺及设备布置，控制系统组成如下：

    PLC柜放置于除尘控制室，灰库顶设置1个现场操作箱，每个仓泵旁设置1个现场操作箱。

    控制系统具4种控制方式，便于运行人员灵活操作：就地手动；远方软手操作；料位(压力)自动控制；时间自动控制。

3．4控制系统设备选型和配置

    (1)PLC控制站

    PLC选用SEIMENS S7—300系列；所有DI、DO模块选用低电压模块(24VDC)。

    (2)盘、台、柜

    在除尘控制室放置1个控制台和1面PLC主控柜，PLC柜内采用的器件为电机断路器、直流电源、中间继电器、魏德米勒端子；另外为了方便检修调试，在每个仓泵旁和灰库顶设置了现场操作箱，可实现远方／就地控制。

4投资比较

    气力输灰投资概算见表3，刮板输灰系统投资概算见表4。此项技术仅多投资约58万元(不包含刮板输灰系统所需的购车费等)。

5改进后效果

改进后，输灰系统运行成本大大降低，具体见表5。

    运行成本气力输送比刮板输灰每吨钢节约成本0．25元，按每座转炉年产钢100万t，则1年节约成本25万元。

    人工成本大大减轻，环境改善，路上无湿灰，除尘站无二次扬尘。

6结论

    气力输灰该套系统安全可靠、环保、投资低、尤其输送路径不受限制、容易安装和实现自动化控制。目前该系统已在我厂试运行半年多，基本无故障，不仅节约大量的设备维修费用，同时降低除尘系统操作人员的劳动强度，今后将在我厂各输灰系统中推广运用。