用系统的观点思考转炉一次烟气除尘风机低速可行性运行的分析和对策 转炉烟气除尘

　　摘 要：本文对某厂转炉一次烟气除尘风机转子在低转速运行模式下生产的安全可靠性进行探讨、同时考虑在此模型下风机运行的可能性。　　关键词：转炉一次烟气除尘风机　　一、概述
　　某厂近期转炉一次烟气除尘风机发生叶轮叶片飞出，造成该叶轮损坏、自由端轴承座一个地脚螺栓孔崩裂、下机壳部分击穿被迫停产。因无备用风机转子，因此，只能采取临时措施应急生产。鼓风机厂家仅有一台转子（有潜在缺陷）只能在低速1800r/min以下运行才能保证安全。
　　二、除尘系统原理简介
　　转炉一次烟气除尘系统是转炉炼钢冶炼工序过程中的不可或缺的设备，主要完成冶炼过程中烟气的净化和除尘，再生能源转炉煤气回收利用。它主要由活动烟罩、汽化烟气冷却烟道（又称余热锅炉）、喷淋塔、重力环缝文氏管、弯头脱水器、湿旋脱水器、卧式脱水器、一次烟气除尘风机、三通阀、旁通阀、水封逆止阀、V型水封、放散塔和将以上设备连接在一起的工艺管道组成。系统工艺流程图如下：
　　活动烟罩的作用是将转炉烟气和外部空气隔绝，减少二次燃烧，提高煤气品质和降低汽化烟气冷却烟道工作负荷；汽化烟气冷却烟道是首先将1500℃左右转炉烟气冷却至950℃左右，同时回收余热；喷淋塔是将烟气灭火和进一步冷却至68℃左右，同时将大颗粒的烟尘沉降分离并由冷却水带出喷淋塔；重力环缝文氏管是除尘系统压力调节和烟气量控制的核心设备，同时也是进一步将烟气中更小微粒清除的主要设备；弯头脱水器、湿旋脱水器和卧式脱水器等是将烟气中带走的水和烟气分离开的核心设备。烟气经过上述处理后理论上达到低温、低尘（含尘量≤50mg/L）和干燥的要求，进而减少后面风机设备的磨损和水阻。
　　一次烟气除尘风机系统是整个除尘系统动力的源泉，为除尘系统提供必须的风量和流速，是保证除尘工艺技术参数的主要设备。
　　三、风机低速运行模式的可行性分析
　　新转子因存在叶片裂纹缺陷，只能在1800r/min以下低速运行，同时要求含尘量等于或小于100mg/L，才能保证安全。
　　
　　风机转速与风量的一次方成正比，风机转速与管道风速的一次方成正比，风机转速与压力的二次方成正比，风机转速与电机功率的三次方成正比。在风机叶轮选定不变和除尘系统特性不变的情况下，转炉平均出钢量仍按90t/炉计，在风机转速从2639r/min降至 1800r/min时,要保证原炉气量65550m3/h(标况)抽走,烟气不外溢，冶炼时间、供氧强度、装入量、除尘系统工艺参数变化等计算如下表：
　　针对以上计算结果，风机低速运行模式下生产有以下三种解决方案供选择。
　　第一种方案：风机低速运行模式下现有的生产组织模式改变，在装入量不变的情况下将供氧强度由3.7m3/min·t(标况)调低至2.53 m3/min·t(标况)，延长吹炼时间至20.5min以上，能保证除尘系统烟气不外溢，但会造成如下结果：因风机转速只有1800 r/min，管道风速降到9.39 m/s，会造成烟道尾段积灰加快，只有勤清烟道尾端积灰才能满足生产需要；喷淋塔烟气流速降低，烟尘沉积量会加大，下层喷嘴的水量要配大，才能将大量沉积物带出喷淋塔，同时为防喷淋塔灭火出现意外，防爆阀要保证完好，才能保证除尘系统运行安全；重力环缝文氏管的开口要开大（至于开到多大要实际试验确认），供水流量和压力要降低，以便减少压降损失，但精除尘要求烟气流速在120 m/s左右才能达到除尘要求，否则该设备将不能发挥作用，失去工作能力，不能满足厂家对烟气含尘量等于或小于100mg/L的要求；弯头脱水器、湿旋脱水器和卧式脱水器因动力不足，脱水效果差，除尘系统带水严重，除尘系统排水水封要加强检查，在排水不及时，要酌情增加新的排水水封，保证除尘系统畅通；因烟气管道流速降至9.39m/s，烟尘中微粒对工艺管道壁的粘附会加快，除尘系统阻力会增加，检修会频繁发生，大大增加工人劳动强度、物资消耗和生产时间的浪费；因风机的全压降到11.12KPa，正压克服水封逆止阀和煤气柜的动力不足，煤气只能点火放散，出现极端情况（煤气燃烧速度大于煤气流动速度），火焰会发生倒灌，造成严重后果；炉机不匹配，只有调整铸机流数来匹配转炉，加大了生产组织难度，铸机效能发挥不出来，综合效益会降低，影响降本增效的难度。
　　在供氧强度不变的情况下装入量将由90t调低至62t的会造成如下结果：转炉的冶炼炉数增加，首先加大工人的劳动强度和能源介质的消耗；行车作业率增加会导致工人过度疲劳，事故风险上升；同样存在炉机不匹配，同样只有调整铸机流数来匹配转炉，加大了生产组织难度，铸机效能发挥不出来，综合效益会降低，影响降本增效的难度。
　　第二种方案：现有的生产组织模式、装入量和供氧强度都不改变，吹炼时间仍按13-15min进行组织生产，虽然实现了炉机匹配，但其后果不容乐观。因风机全压降到11.12KPa，炉前烟气不能及时抽走，造成大量烟气外溢。一方面外溢的烟气会烧烤到整个气体密闭室钢结构，造成变形损坏，同时向上的烟气会导致17.4m以上平台因煤气浓度超标，极易造成安全事故；另一方面外溢的烟气因被二次除尘吸走部分，加重二次除尘系统负担，同时温度升高该系统会自动打开混风阀，造成炉前除尘更加恶化，导致工艺事故会成倍增加，且经过二次除尘系统净化的烟气含有一定的CO，没有进行燃烧处理外排会造成周围环境CO浓度超标，危及人生安全；烟道尾段积灰速度会大大加快或造成烟道堵塞，检修会频繁发生，大大增加工人劳动强度、物资消耗和生产时间的浪费，打乱生产组织，各种次生事故也会更加频发，综合效益会非常低，不能满足安全、环保、工艺等技术要求。
　　第三种方案：在风机厂家对转速严格限速运行的基础上，采取保护防范措施，对风机转速适当提速，从1800提高到2100r/min，适当降低装入量和供氧强度，吹炼时间仍按13-15min组织生产，最大限度的实现炉机匹配。
　　四、具体实施
　　经集思广益，权衡利弊，最后综合第二、第三方案的优点和结合实际情况最后决定：即风机转速适当提高至2100r/min左右，装入量、供氧强度和吹炼时间等均不改变，为了工作人员的人身和周围设备最大限度的安全，采取如下措施：
　　1、在机壳径向加装安全保护罩；
　　2、不允许回收煤气直接点火放散，减少环境污染；
　　3、机房内设有警示标志，进出机房必须先登记，未经许可严禁进入。生产期间不允许进入风机房内对设备进行巡检；
　　4，风机转速在2100r/min，增加转炉煤气中CO和O2含量与炉前操作的连锁。即当CO＜35%或O2＞2%时，炉前氧枪自动提枪，停止吹炼；
　　5、风机运行48h后,停机对风机叶轮叶片检查探伤，先天缺陷无质的变化后方能继续使用。
　　制定上述科学合理的措施后试运行，运行参数如下:
　　
　　经连续生产5天，总计生产195炉产钢17550t，炉前烟气无明显外溢，对周围环境、转炉操作无明显影响，效果较好。
　　五、结束语
　　通过转炉一次烟气除尘风机降速运行保生产实践，用力论证了只要用科学的方法，系统的思想来指导分析问题，结合实际制定相应对策是切实可行的短期应急措施，值得在特殊情况下解决实际问题的一次成功探索。