胡绍磊 单良杰 孙岳琦 付经舟

（鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司炼铁部 辽宁省营口市鲅鱼圈区 邮编 115007）

摘要：自2008年投产以来。我部受生产原料煤质量下降影响，煤粉颗粒杂物过多，冲击严重加大了布袋系统内部材料的磨损，由于煤粉设备是易燃易爆区域，泄漏后污染外排，有严重的安全隐患。极易发生火灾及爆炸事故。影响高炉生产及不利于煤粉安全生产，也不能保证相关维修职业身体健康，增加企业环保压力，需要攻关改进。

关键词：煤粉；布袋箱；磨损；火灾

1  工作原理：

炼铁煤粉机组由四台HP1063磨煤机组成。每台小时产量约45吨。24小时生产，机组年产量约95万吨。每台配套一组处理风量145000m³/h的布袋反吹系统。布袋设备正常工作时，含尘气体与煤粉颗粒由进风口进入灰斗，一部分较粗的尘粒由于惯性碰撞或自然沉降等原因落入灰斗，其余大部分尘粒随气流上升进入袋室，经滤袋过滤后，尘粒被滞留在滤袋的外侧，净化后的气体由除尘布袋内部进入上箱体，再由阀板孔、排风口排入大气，从而达到收尘的目的。随着过滤的不断进行，收尘器阻力也随之上升，当阻力达到一定值时，清灰控制器发出清灰命令，首先将提升阀板关闭，切断过滤气流；然后，清灰控制器向脉冲电磁阀发出信号，随着脉冲阀把用作清灰的高压逆向气流送入袋内，滤袋迅速鼓胀，并产生强烈抖动，导致滤袋外侧的粉尘抖落，达到清灰的目的。由于设备分为若干个箱区，所以上述过程是逐箱进行的，一个箱区在清灰时，其余箱区仍在正常工作，保证了设备的连续正常运转。

2  设计关键：

1．防燃结构设计：在收尘器内易积灰处加设防尘板，消除收尘器内部所有积灰面，抑制了煤粉的自燃。为了防止收尘器内部结露及堵料，利用厂里废气对收尘器进行蒸汽保温，并在灰斗上加设料位计、振动器，御防灰斗内部积灰。

2．采用大口径脉冲阀进行多点高压脉冲清灰，清灰强度大，清灰彻底。

3．采用导流管，清灰时，经导流后的压缩气体均匀地进入各布袋，使得清灰更为均匀。

4．采用带防爆锁的可调式防爆安全阀，可根据具体情况来调整卸爆压力，这种形式的防爆装置密封性能好，且释爆压力设置更加合理、便捷。

5．首次提出在收尘器各室的出口调整过滤气流，当收尘器内各箱体因风量分配不均而出现负荷偏置以致阻力上升时，可以很方便地通过调整提升阀门的开度来达到气流均布的目的。调整时，人可在不停机的情况下在室外进行操作，方便、灵活。

6．采用改进型的浅斗式回转下料器，使得下料更为连续、流畅。

7. 在实际生产中制订有煤粉制备系统安全生产操作规程;需要各方面技术的力量应全面保证，只要严格遵守操作规程，谨慎操作，并不断总结经验，避免发生事故。

8. 在生产中一方面应注重防止布袋结构内煤粉杂物、煤粉堆积自燃的情况发生，更应严格防止明火引入布袋收尘器内，避免发生火灾爆炸事故。

需要特别注意的是，对于煤的挥发分高低及煤粉细度的控制应有一个综合的认识，煤粉挥发分较高对煤粉燃烧有利，但挥发分高、细度细的煤粉着火点低、容易自燃，有些水泥厂的煤粉挥发分达到33～35%、细度达到筛余4%时，煤粉极易自燃，因此，多次发生燃爆事故。因此，建议煤粉挥发分可控制在30%左右、细度筛余6～10%、水分1～1.5%，既能满足烧成系统的工艺要求，降低煤粉制备电耗，又能有效防止燃爆事故发生。

需要在实际生产中，维修需要遵循炼铁部的煤粉制备系统安全生产操作规程;根据系统的工艺要求，制度作业，才能有效防止燃爆事故发生。还需要发动员工进行管理维护，实行专人管理与员工维护相结合。严格执行操作管理制度，充分发挥除尘器的效能。实践证明，如果除尘器管理不当，即使好的除尘器，也收不到预期的效果。就布袋除尘器而言，如果管理不善，在运行期间不能保证清灰，除尘效率就大大降低，以至于布袋除尘器失灵。所以在布袋除尘器投产时，就要向操作人员讲明除尘器维护管理的重要意义。只有发动员工把除尘器维护管理工作做好，充分发挥设备的效能。选择了合适的除尘器，如不进行科学的维护和管理，除尘器就不可能长期的正常运转。只有 对除尘器进行认真的维护和管理，才能使除尘器处于好的运转状 态，并可延长其使用寿命。

3  理论指标与环境条件

对比现有技术更新材料的强度的办法，需要满足一定的生产指标与环境条件：

温度：煤磨袋收尘器对于进口风温有较严格的限制，既要防止超温引起煤粉燃爆，又要防止低温引起结露，合适的使用温度范围是55～75℃。

阻力损失：收尘器阻力有滤袋阻力及风道、阀门阻力两种，其中滤袋阻力随过滤收尘清灰过程中发生的变化，总体的阻力损失约为1500～1800Pa。

过滤风速：过滤风速是袋收尘器的重要技术参数，直接影响到收尘器的运行效果和滤袋使用寿命。一般在含尘浓度高时，过滤风速应取较低速，反之应取较高速;粉尘颗粒细时，过滤风速应减小;因过滤风速高会加重滤袋负担，增加系统阻力，最终导致滤袋寿命缩短，清灰效率低;风速过低时则会增加过滤面积，导致设备规格加大。在一般情况下，煤磨袋收尘器的过滤风速可选择在0.8～1m/min左右。

过滤面积及滤袋数量：根据处理风量及风速可以推算出过滤面积及滤袋数量，选配出相应的收尘器型号规格。

压缩空气耗气量：根据清灰周期、每室配置的脉冲阀数、脉冲阀喷吹气量大致核算，收尘器设备选型样本中也给出了耗气量数据。当配备空压机站压缩空气时，耗气量应富余50%;采用独立空压机供气时，则耗气量应富余100%。

4   改造过程分析：

2019-2020年由于结构老化，系统内部磨损严重。特别是由于喷吹生产原煤因为成本的原因，在原煤中加入了10％以上的焦粉，使整个中速磨在研磨煤粉的生产过程中，生产的煤粉气流颗粒直接冲击在布袋箱迎风板处，在煤粉和焦粉颗粒旋流交替摩擦作用下，板材损耗极大，每次维修不足3个月就迅速磨损变薄、窜风，结构强度降低，磨损剧烈，停机检查发现，煤粉和焦粉颗粒旋流吹坏结构，磨损造成局部溃缩变形，板材破损吹漏，布袋箱漏风失效，煤粉灰尘外逃，污染大气环境。必须停机维修焊补后方能正常生产。由于煤粉区域是易燃易爆环境，极易发生火灾及爆炸事故。影响生产及不利于煤粉稳定生产。原设计煤粉布袋箱体迎风板，材料为Q235钢板，由于鞍钢喷吹生产原煤因为成本的原因，在原煤中加入了10％焦粉，使整个中速磨在研磨煤粉的生产过程中，生产的煤粉气流颗粒直接冲击在布袋箱迎风板处，在煤粉和焦粉颗粒旋流交替摩擦作用下，板材损耗极大，不足3个月就迅速磨损变薄、窜风，结构强度降低，磨损剧烈，造成局部溃缩变形，板材破损吹漏，布袋箱漏风失效，煤粉灰尘外逃，污染大气环境。必须停机维修焊补后方能正常生产。

因此需要设计制作一种装置，满足鲅鱼圈煤粉设备在生产高负荷磨损状态下，能够可靠延长设备的使用寿命、促进设备整体安全，降低维修生产成本，提高机器性能、完善系统设计。保证高炉连续喷煤。为了不改变原布袋箱体结构的功能基础上，增加迎风板处对煤粉的抗磨性，对内外表面结构进行耐磨材料加固、安装抗磨损材料将摩擦颗粒和金属板壁隔离，降低摩擦机会，大大提升布袋箱体迎风板的整体使用寿命。

（一）对内外表面增加多组外部框架分层，加强结构强度，防止溃缩变形。

（二）在重点气流冲击板体表面上增加菱形龙骨并外涂耐磨材料。在磨损位置设计增加了多处框架结构，保证耐材整体强度。

（三）板壁内外涂抹耐磨材料，涂抹一层15-20mm厚耐磨材料，高于龙骨5mm。（如下图1）抹平并40小时干燥定型，使材料达到预计的耐磨强度。

图1  板壁内外涂抹耐磨材料方法施工案例

（四）耐磨材料中增加混合多种高强度金属合金丝、进一步提高板体表面耐磨材料的抗磨性。

（五）结构加强，每隔500mm增加50角钢加固，增加结构强度，防止板材变形，耐材开裂。

图2  板壁内壁涂抹耐磨材料后的施工照片

图3  板壁外壁涂抹耐磨材料后的施工照片

改造后的板壁（如图2、图3）表面被耐磨材料覆盖，保护、可以杜绝颗粒尘流冲刷壁板，抑制布袋箱板壁磨损穿孔引起的停产事故，杜绝此类事故。安装了这种保护装置后，有效降低了更换箱体备件的维修成本，提高了布袋箱设备的开动率。降低维修成本，提高设备开动率，减少职业疾病的危害，减少生产损失。

5  改造方案简介

2020年，我们利用以往的经验，希望采用简单方案，可以满足煤粉生产高负荷磨损状态下的使用寿命，在不改变原布袋箱体结构的功能基础上，采纳了对内外表面结构进行加强的耐磨材料加固方案。

设计安装抗磨损材料将摩擦颗粒和金属板壁隔离，降低摩擦机会，大大提升布袋箱体迎风板的整体使用寿命。可以延长设备的使用寿命一倍以上、增加迎风板处对煤粉的抗磨性。

我们制作一种装置，希望满足鲅鱼圈煤粉设备在生产高负荷磨损状态下，能够可靠延长设备的使用寿命、促进设备整体安全，降低维修生产成本，提高机器性能、完善系统设计。保证高炉连续喷煤。为了不改变原布袋箱体结构的功能基础上，增加迎风板处对煤粉的抗磨性，对内外表面结构进行耐磨材料加固、安装抗磨损材料将摩擦颗粒和金属板壁隔离，降低摩擦机会，大大提升布袋箱体迎风板的整体使用寿命。

第一步对内外表面增加多组外部框架分层，加强结构强度，防止溃缩变形。

第二步，在重点气流冲击板体表面上增加菱形龙骨并外涂耐磨材料。在磨损位置设计增加了多处框架结构，保证耐材整体强度。

第三步，板壁内外涂抹耐磨材料，涂抹一层15-20mm厚耐磨材料，高于龙骨5mm。（如下图1）抹平并40小时干燥定型，使材料达到预计的耐磨强度。

效益计算：

按事故成本计算，漏粉停机一次处理检查调整时间为5个小时，影响高炉停止喷煤4个小时以上，造成焦比上升，按2018年度一座高炉每天产铁9000吨计算，每小时产铁375吨，全焦冶炼与焦炭加喷煤冶炼，每吨铁多用0.14吨焦炭，每小时共用焦炭为0.14×375=52.5吨，焦炭平均价格为1350.53元∕吨，计每小时损失成本大约为1350.53×52.5=70902.825元.4小时损失成本大约28.36万。如果按照每年一座高炉平均事故为1次。两座高炉平均淌煤停机事故为2次计算。公式：28.36万元×2座×1次=56.72万元   年产生效益为56.72万元。

6  整改及思考

通过对煤粉系统的应用环境的剖析得知。一个良好的持续性的维修需要可控量化宽松的生产使用环境，平稳的运行环境、可靠可控的磨损，合理安排的使用按点检标准定期检查制度，形成的稳定开放的检修环境，都是保证磨煤机布袋系统安全长寿使用的必要条件。同时考虑设备高温使用环境，应该避免并且减少杂物进入布袋结构，避免火灾，与不必要的停机检查，提高整体生产效率。抑制火灾保证设备使用安全。

7  结束语

通过布袋系统使用状态分析，分析布袋结构失效的原理，了解到布袋系统作为磨煤机系统设备中的重要零部件，需要控制产能，稳定温度，选择正确的风量，监控出入口的健康状态，都是保证磨煤机布袋系统健康长寿使用的必要条件。也将对节能减排，提高设备使用效率发挥重要的作用。保证磨煤机布袋系统正常生产，稳定高炉运行。

参考文献：

[1]  脉冲布袋除尘器环境国家条件           HCRJ 013—1998

[2]  脉冲喷吹类袋式除尘器               JB/T 8532—1997