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 115005）
摘要：在高爐煤粉噴吹過程中，噴煤管道過濾器是不可缺少的關鍵質量設備，它過濾噴煤管道內的煤流內的雜物，保持高爐噴煤煤流暢通無阻。針對鲅魚圈煤粉系統高爐噴煤生產中噴煤管道上的原有匯合管過濾器生產出現的雜物顆粒排渣污染問題進行改造，分析外排污染原因，此處的人工作業有一定的安全風險，需要我們完善工藝，改進現場操作的安全缺陷。制定合理的改造方案。
關鍵詞：過濾雜物；匯合管過濾器；排渣污染；改造
0 前言
鞍鋼股份鲅魚圈鋼鐵分公司煉鐵制粉系統由干燥氣發生爐系統、煤粉制備系統、煤粉收集與輸送系統組成。輸送系統煤粉倉下設二個并聯的噴吹罐，交替噴吹煤粉，不間斷產出小時量為108t/h、粒度為200目≥80%的煤粉。
因為噴煤過程是24小時不間斷的連續生產，相應的過濾器工作時，其長期生產在累計內部空間內雜物需要定期開啟清理，必然要求其工作流程快速可靠，因為高爐煤粉噴吹是高危行業，有易燃易爆的火災危險，人工清理反復加壓生產的過濾器設備涉及因素過多，人工操作稍有不慎產生泄漏，必定直接影響整個高爐煤粉噴吹的生產，直接危害職工身心健康停煤直接影響高爐的經濟指標。提高過濾器設備自身的安全可靠程度，最大程度減小人工操作的危險程度，是實現高爐噴煤安全生產長治久安的關鍵所在，因此能否設計一種具備自清潔功能的煤粉過濾器，安全回收煤粉過濾器生產過程中的排渣污染，滿足生產的安全要求從而達到高爐的安全高產、噴煤高效、節能減排、低碳環保的目的。
1 原有匯合管過濾器工作流程
噴煤管道過濾器是煤粉設備中不可缺少的關鍵質量設備，它過濾噴煤管道內的煤流內的雜物，保持高爐噴煤煤流暢通無阻，安裝在煤粉噴吹罐出口的噴煤總管道補氣調節器之后。因為噴煤過程是24小時不間斷的連續生產，在噴吹煤粉生產中管道堵塞時常隨機發生，其長期生產是需要定期開啟內部空間清掏內雜物。設計初,中冶賽迪設計院按照行業以往的經驗在系統噴煤總管上，增設了一組雙曲線結構的雙道煤粉過濾器，原理是定期手動開關兩側閥門，一路工作，一路清理，使煤粉氣力輸送時暢通無阻，就能使輸煤管道正常暢通工作，用于過濾煤粉中的含有大顆粒物及其它編織纖維、木屑雜物等，確保雜物無法進入噴吹管網，保護高爐噴槍和支管上的閥門等。其理論過濾面積設計為總管面積4倍以上。如下圖所示，交替切換，始終保證一條噴煤管線暢通，起到連續噴煤的目的。
2 外排污染分析
外排污染的產生原因：原設計取至PW公司的原工藝，因原設計根本不允許原煤含有雜物，由于我國引進轉化后的實際生產中的工藝設計缺陷，并沒有對管網中產生的劣質煤雜物殘留有特殊處理辦法。特別是人工開啟關閉的操作使閥門吹損，內壁密封元件浪費極大，伴隨著一定壓力的氮氣釋放，殘余煤粉也排放在大氣中，廠房內瞬間氮氣量增加，及易發生窒息傷害，另外造成大量懸浮煤粉飛揚，大量接觸空氣。由于煤的理化性能特點，煙煤粉揮發大于10%，就及易發爆炸事故。后果十分嚴重、嚴重危害職工身心健康，并且造成環境污染，安全危害明顯。
但實際的生產工作中，由于雙道煤粉過濾器切換時內部始終帶有一定壓力的氮氣及殘余煤粉（20kg），每班需要3-4次的清理工作，現場操作的工人需要帶壓操作開關過濾器閥門，清理內部空間內的雜物，清理直接550mm的孔篩，此處的人工作業有一定的安全風險，需要我們完善工藝，改進現場操作的安全缺陷。現場實物制造圖紙與實物照片如下。
3 改造方案的研究
我部煤粉系統相繼投產后，隨即就發現過濾器上述缺陷，然后經過幾次年修對過濾器的試驗及改進并不斷摸索，我們在擬改造改進為模塊化結構，移動到噴吹管網中，利用系統中的自動閥的開關間隔時間來清掏過濾器。
其可以利用磨煤機系統，使過濾器內殘余煤粉進入負壓煤粉收集系統，可以有效回收逃逸的煤粉。
具體改進方法如下:
1. 在過濾器與中速磨煤機排石箱之間安裝一條安裝DN50的大顆粒回收管5，
2. 在過濾器管道上安裝有手動閥門4，利用系統負壓將回收管5作用為回收過濾器內殘余煤粉的通道。
3. 在過濾器清掃室安裝一條氮氣管道及手動閥門3和4，此管道其作用為清掃過濾器內殘余煤粉和泄壓通路。
這樣就形成一套完整煤粉過濾器回收裝置，實現用回收管道將以前無用的只能露天排放的易爆粉塵送回到煤粉收集系統。系統改造如下圖
安裝在自動閥門間的2#過濾器與沖掃和負壓回收管
具體操作順序如下：
1：當原噴吹程序切換1#噴吹罐的工作流程時,2#噴吹罐的噴吹管閥門1和2自動關閉待機，此時使煤粉過濾器裝置整體形成為密封的帶壓力空間，具備了其清理排渣作業的工作條件，時間30分鐘。
2：第一步：開啟手動閥門4，其作用為：通過回收管5，利用磨煤機負壓，把過濾器內顆粒與氮氣壓力釋放掉，氮氣吸入磨機布袋系統中，內顆粒送入磨機排石系統中，安全排放。
3：第二步：手動反復開啟閥門3，其作用為：短時間通入氮氣，打散團聚物，進一步掃凈過濾器連接室空間的殘余煤粉，通過回收管5，顆粒送入磨機排石系統中，安全排放。
4：第三步：手動關閉閥門3和4，開啟過濾器清灰門，其作用為：人工確認過濾器圓孔篩，清理篩盤表面纖維雜物，清理煤粉中粗、大顆粒物及其它木屑鐵絲等頑固雜物等。
5：第四步，清理結束，關閉過濾器門，確認關閉閥門3和4，確認關閉回收管5，完成過濾器清掏工作流程。系統等待下一次使用。
煤粉系統負壓的產生原理如下：
煤粉原煤靠中速磨煤機壓制干燥破碎后產生不大于200目的顆粒粉，其磨煤機的負壓動力源在煤粉系統中靠一臺負壓布袋排煤風機帶動，布袋排煤風機M6-21.5D型，工作負壓14000pa，轉速為1450轉／分，流量145000立方/小時，如下圖：
系統通過回收管5連接的過濾器本體與磨煤機，這樣就可以為清掏工作時打開閥門4，閥門3。一推一送、使過濾器內的雜物空間和外界大氣壓形成負壓差，合理利用其負壓吸附的作用，在此壓差下，吸塵效應明顯。將過濾器內的煤粉顆粒物與雜物吸進回收管5，安全排放到磨機排石閥箱中，安全排放。
此系統，具有吸塵范圍廣、吸凈率高（吸凈率 ≥99%）、無二次揚塵、工作效率高等優點，并且達到了零排放，實現了設計之初的安全回收功能。改進后安全回收煤粉過濾器可以完成雜物的生產排渣，過程簡單，便于工人操作，優勢在于:結構簡單：利用現有自動閥門的空間結構，沒有增加如何多余設備 。操縱便捷：只需人工開啟3個閥門就可進行基本的操作步驟。安全回收：裝置清理過程中無二次揚塵，人工接觸的雜物大部分是纖維類，不怕暴露在大氣中形成過氧易燃的煤粉燃燒火災事故：負壓吸塵式作業，確保只進不出。利用相鄰系統的負壓結構，使用成本極低：且回收的煤粉可以再次循環進入磨機制備生產流程中繼續使用，達到安全可控降低煤粉外排，處理污染成本的目的。
該系統已經穩定運行于鞍鋼股份鲅魚圈鋼鐵分公司煉鐵制粉系統2年時間，得到了現場崗位工人的一致好評，為企業創造了可觀的經濟效益，具體計算如下: 過濾器由3個月更換一次改為18個月更換一次。18個月節約五臺。過濾器價格為0.7萬元，計創造直接經濟效益3.5萬元，一個系統為兩臺過濾器，共計創造直接經濟效益7萬元。
4 結束語
噴煤管道過濾器是不可缺少的關鍵質量設備，它過濾噴煤管道內的煤流內的雜物，為了保持高爐噴煤煤流暢通無阻。就需要崗位工人每天清理排渣工作，必定伴隨著一定壓力的氮氣釋放的殘余煤粉也排放在大氣中，每次殘余煤粉為10-20kg左右，稍有疏忽使殘留的煤粉暴露在大氣中形成過氧易燃的煤粉燃燒火災事故，損失就無法有效控制：我們針對鲅魚圈煤粉系統高爐噴煤生產中噴煤管道上的原有匯合管過濾器生產出現的雜物顆粒排渣污染問題進行的攻關改造，分析出外排污染原因，希望消除人工作業的一定的安全風險，通過改造完善自動生產的工藝，改進現場操作的安全缺陷。達到安全可控降低煤粉外排，解決了粉塵爆炸和污染排放問題，并使設備具有一定的自清洗功能。延長了備件的使用壽命，此技術在高爐噴吹中的應用獲得了良好的經濟效益及安全效益，值得在冶金行業與噴吹裝置生產企業中推廣。
參考文獻
[1] HP1063碗式中速磨煤機運行維護手冊 上海重型機器廠有限公司
[2] 《高爐噴吹煙煤系統防爆安全規程》（GB16543-2008）GB標準化委員會