胡紹磊 單良杰 孫岳琦 付經舟

（鞍鋼股份鲅魚圈鋼鐵分公司煉鐵部 遼寧省營口市鲅魚圈區 郵編 115007）

摘要：自2008年投產以來。我部受生產原料煤質量下降影響，煤粉顆粒雜物過多，沖擊嚴重加大了布袋系統內部材料的磨損，由于煤粉設備是易燃易爆區域，泄漏后污染外排，有嚴重的安全隱患。極易發生火災及爆炸事故。影響高爐生產及不利于煤粉安全生產，也不能保證相關維修職業身體健康，增加企業環保壓力，需要攻關改進。

關鍵詞：煤粉；布袋箱；磨損；火災

1  工作原理：

煉鐵煤粉機組由四臺HP1063磨煤機組成。每臺小時產量約45噸。24小時生產，機組年產量約95萬噸。每臺配套一組處理風量145000m³/h的布袋反吹系統。布袋設備正常工作時，含塵氣體與煤粉顆粒由進風口進入灰斗，一部分較粗的塵粒由于慣性碰撞或自然沉降等原因落入灰斗，其余大部分塵粒隨氣流上升進入袋室，經濾袋過濾后，塵粒被滯留在濾袋的外側，凈化后的氣體由除塵布袋內部進入上箱體，再由閥板孔、排風口排入大氣，從而達到收塵的目的。隨著過濾的不斷進行，收塵器阻力也隨之上升，當阻力達到一定值時，清灰控制器發出清灰命令，首先將提升閥板關閉，切斷過濾氣流；然后，清灰控制器向脈沖電磁閥發出信號，隨著脈沖閥把用作清灰的高壓逆向氣流送入袋內，濾袋迅速鼓脹，并產生強烈抖動，導致濾袋外側的粉塵抖落，達到清灰的目的。由于設備分為若干個箱區，所以上述過程是逐箱進行的，一個箱區在清灰時，其余箱區仍在正常工作，保證了設備的連續正常運轉。

2  設計關鍵：

1．防燃結構設計：在收塵器內易積灰處加設防塵板，消除收塵器內部所有積灰面，抑制了煤粉的自燃。為了防止收塵器內部結露及堵料，利用廠里廢氣對收塵器進行蒸汽保溫，并在灰斗上加設料位計、振動器，御防灰斗內部積灰。

2．采用大口徑脈沖閥進行多點高壓脈沖清灰，清灰強度大，清灰徹底。

3．采用導流管，清灰時，經導流后的壓縮氣體均勻地進入各布袋，使得清灰更為均勻。

4．采用帶防爆鎖的可調式防爆安全閥，可根據具體情況來調整卸爆壓力，這種形式的防爆裝置密封性能好，且釋爆壓力設置更加合理、便捷。

5．首次提出在收塵器各室的出口調整過濾氣流，當收塵器內各箱體因風量分配不均而出現負荷偏置以致阻力上升時，可以很方便地通過調整提升閥門的開度來達到氣流均布的目的。調整時，人可在不停機的情況下在室外進行操作，方便、靈活。

6．采用改進型的淺斗式回轉下料器，使得下料更為連續、流暢。

7. 在實際生產中制訂有煤粉制備系統安全生產操作規程;需要各方面技術的力量應全面保證，只要嚴格遵守操作規程，謹慎操作，并不斷總結經驗，避免發生事故。

8. 在生產中一方面應注重防止布袋結構內煤粉雜物、煤粉堆積自燃的情況發生，更應嚴格防止明火引入布袋收塵器內，避免發生火災爆炸事故。

需要特別注意的是，對于煤的揮發分高低及煤粉細度的控制應有一個綜合的認識，煤粉揮發分較高對煤粉燃燒有利，但揮發分高、細度細的煤粉著火點低、容易自燃，有些水泥廠的煤粉揮發分達到33～35%、細度達到篩余4%時，煤粉極易自燃，因此，多次發生燃爆事故。因此，建議煤粉揮發分可控制在30%左右、細度篩余6～10%、水分1～1.5%，既能滿足燒成系統的工藝要求，降低煤粉制備電耗，又能有效防止燃爆事故發生。

需要在實際生產中，維修需要遵循煉鐵部的煤粉制備系統安全生產操作規程;根據系統的工藝要求，制度作業，才能有效防止燃爆事故發生。還需要發動員工進行管理維護，實行專人管理與員工維護相結合。嚴格執行操作管理制度，充分發揮除塵器的效能。實踐證明，如果除塵器管理不當，即使好的除塵器，也收不到預期的效果。就布袋除塵器而言，如果管理不善，在運行期間不能保證清灰，除塵效率就大大降低，以至于布袋除塵器失靈。所以在布袋除塵器投產時，就要向操作人員講明除塵器維護管理的重要意義。只有發動員工把除塵器維護管理工作做好，充分發揮設備的效能。選擇了合適的除塵器，如不進行科學的維護和管理，除塵器就不可能長期的正常運轉。只有 對除塵器進行認真的維護和管理，才能使除塵器處于好的運轉狀 態，并可延長其使用壽命。

3  理論指標與環境條件

對比現有技術更新材料的強度的辦法，需要滿足一定的生產指標與環境條件：

溫度：煤磨袋收塵器對于進口風溫有較嚴格的限制，既要防止超溫引起煤粉燃爆，又要防止低溫引起結露，合適的使用溫度范圍是55～75℃。

阻力損失：收塵器阻力有濾袋阻力及風道、閥門阻力兩種，其中濾袋阻力隨過濾收塵清灰過程中發生的變化，總體的阻力損失約為1500～1800Pa。

過濾風速：過濾風速是袋收塵器的重要技術參數，直接影響到收塵器的運行效果和濾袋使用壽命。一般在含塵濃度高時，過濾風速應取較低速，反之應取較高速;粉塵顆粒細時，過濾風速應減小;因過濾風速高會加重濾袋負擔，增加系統阻力，最終導致濾袋壽命縮短，清灰效率低;風速過低時則會增加過濾面積，導致設備規格加大。在一般情況下，煤磨袋收塵器的過濾風速可選擇在0.8～1m/min左右。

過濾面積及濾袋數量：根據處理風量及風速可以推算出過濾面積及濾袋數量，選配出相應的收塵器型號規格。

壓縮空氣耗氣量：根據清灰周期、每室配置的脈沖閥數、脈沖閥噴吹氣量大致核算，收塵器設備選型樣本中也給出了耗氣量數據。當配備空壓機站壓縮空氣時，耗氣量應富余50%;采用獨立空壓機供氣時，則耗氣量應富余100%。

4   改造過程分析：

2019-2020年由于結構老化，系統內部磨損嚴重。特別是由于噴吹生產原煤因為成本的原因，在原煤中加入了10％以上的焦粉，使整個中速磨在研磨煤粉的生產過程中，生產的煤粉氣流顆粒直接沖擊在布袋箱迎風板處，在煤粉和焦粉顆粒旋流交替摩擦作用下，板材損耗極大，每次維修不足3個月就迅速磨損變薄、竄風，結構強度降低，磨損劇烈，停機檢查發現，煤粉和焦粉顆粒旋流吹壞結構，磨損造成局部潰縮變形，板材破損吹漏，布袋箱漏風失效，煤粉灰塵外逃，污染大氣環境。必須停機維修焊補后方能正常生產。由于煤粉區域是易燃易爆環境，極易發生火災及爆炸事故。影響生產及不利于煤粉穩定生產。原設計煤粉布袋箱體迎風板，材料為Q235鋼板，由于鞍鋼噴吹生產原煤因為成本的原因，在原煤中加入了10％焦粉，使整個中速磨在研磨煤粉的生產過程中，生產的煤粉氣流顆粒直接沖擊在布袋箱迎風板處，在煤粉和焦粉顆粒旋流交替摩擦作用下，板材損耗極大，不足3個月就迅速磨損變薄、竄風，結構強度降低，磨損劇烈，造成局部潰縮變形，板材破損吹漏，布袋箱漏風失效，煤粉灰塵外逃，污染大氣環境。必須停機維修焊補后方能正常生產。

因此需要設計制作一種裝置，滿足鲅魚圈煤粉設備在生產高負荷磨損狀態下，能夠可靠延長設備的使用壽命、促進設備整體安全，降低維修生產成本，提高機器性能、完善系統設計。保證高爐連續噴煤。為了不改變原布袋箱體結構的功能基礎上，增加迎風板處對煤粉的抗磨性，對內外表面結構進行耐磨材料加固、安裝抗磨損材料將摩擦顆粒和金屬板壁隔離，降低摩擦機會，大大提升布袋箱體迎風板的整體使用壽命。

（一）對內外表面增加多組外部框架分層，加強結構強度，防止潰縮變形。

（二）在重點氣流沖擊板體表面上增加菱形龍骨并外涂耐磨材料。在磨損位置設計增加了多處框架結構，保證耐材整體強度。

（三）板壁內外涂抹耐磨材料，涂抹一層15-20mm厚耐磨材料，高于龍骨5mm。（如下圖1）抹平并40小時干燥定型，使材料達到預計的耐磨強度。

圖1  板壁內外涂抹耐磨材料方法施工案例

（四）耐磨材料中增加混合多種高強度金屬合金絲、進一步提高板體表面耐磨材料的抗磨性。

（五）結構加強，每隔500mm增加50角鋼加固，增加結構強度，防止板材變形，耐材開裂。

圖2  板壁內壁涂抹耐磨材料后的施工照片

圖3  板壁外壁涂抹耐磨材料后的施工照片

改造后的板壁（如圖2、圖3）表面被耐磨材料覆蓋，保護、可以杜絕顆粒塵流沖刷壁板，抑制布袋箱板壁磨損穿孔引起的停產事故，杜絕此類事故。安裝了這種保護裝置后，有效降低了更換箱體備件的維修成本，提高了布袋箱設備的開動率。降低維修成本，提高設備開動率，減少職業疾病的危害，減少生產損失。

5  改造方案簡介

2020年，我們利用以往的經驗，希望采用簡單方案，可以滿足煤粉生產高負荷磨損狀態下的使用壽命，在不改變原布袋箱體結構的功能基礎上，采納了對內外表面結構進行加強的耐磨材料加固方案。

設計安裝抗磨損材料將摩擦顆粒和金屬板壁隔離，降低摩擦機會，大大提升布袋箱體迎風板的整體使用壽命。可以延長設備的使用壽命一倍以上、增加迎風板處對煤粉的抗磨性。

我們制作一種裝置，希望滿足鲅魚圈煤粉設備在生產高負荷磨損狀態下，能夠可靠延長設備的使用壽命、促進設備整體安全，降低維修生產成本，提高機器性能、完善系統設計。保證高爐連續噴煤。為了不改變原布袋箱體結構的功能基礎上，增加迎風板處對煤粉的抗磨性，對內外表面結構進行耐磨材料加固、安裝抗磨損材料將摩擦顆粒和金屬板壁隔離，降低摩擦機會，大大提升布袋箱體迎風板的整體使用壽命。

第一步對內外表面增加多組外部框架分層，加強結構強度，防止潰縮變形。

第二步，在重點氣流沖擊板體表面上增加菱形龍骨并外涂耐磨材料。在磨損位置設計增加了多處框架結構，保證耐材整體強度。

第三步，板壁內外涂抹耐磨材料，涂抹一層15-20mm厚耐磨材料，高于龍骨5mm。（如下圖1）抹平并40小時干燥定型，使材料達到預計的耐磨強度。

效益計算：

按事故成本計算，漏粉停機一次處理檢查調整時間為5個小時，影響高爐停止噴煤4個小時以上，造成焦比上升，按2018年度一座高爐每天產鐵9000噸計算，每小時產鐵375噸，全焦冶煉與焦炭加噴煤冶煉，每噸鐵多用0.14噸焦炭，每小時共用焦炭為0.14×375=52.5噸，焦炭平均價格為1350.53元∕噸，計每小時損失成本大約為1350.53×52.5=70902.825元.4小時損失成本大約28.36萬。如果按照每年一座高爐平均事故為1次。兩座高爐平均淌煤停機事故為2次計算。公式：28.36萬元×2座×1次=56.72萬元   年產生效益為56.72萬元。

6  整改及思考

通過對煤粉系統的應用環境的剖析得知。一個良好的持續性的維修需要可控量化寬松的生產使用環境，平穩的運行環境、可靠可控的磨損，合理安排的使用按點檢標準定期檢查制度，形成的穩定開放的檢修環境，都是保證磨煤機布袋系統安全長壽使用的必要條件。同時考慮設備高溫使用環境，應該避免并且減少雜物進入布袋結構，避免火災，與不必要的停機檢查，提高整體生產效率。抑制火災保證設備使用安全。

7  結束語

通過布袋系統使用狀態分析，分析布袋結構失效的原理，了解到布袋系統作為磨煤機系統設備中的重要零部件，需要控制產能，穩定溫度，選擇正確的風量，監控出入口的健康狀態，都是保證磨煤機布袋系統健康長壽使用的必要條件。也將對節能減排，提高設備使用效率發揮重要的作用。保證磨煤機布袋系統正常生產，穩定高爐運行。

參考文獻：

[1]  脈沖布袋除塵器環境國家條件           HCRJ 013—1998

[2]  脈沖噴吹類袋式除塵器               JB/T 8532—1997