水钢科技ＳＨＵＩＧＡＮＧ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＩＬ）ＧＹ 第１４１期 仓泵气力输送器在烧结机输灰系统中的应用 王 林 （首钢水钢机动部 贵州六盘水５５３０２８） 摘要：随着国家对环境保护工作的重视和工厂对烧结除尘灰的综合利用，当前新建烧结机都采 用了干式除灰。气力输灰技术作为一种高效经济的干式除灰方式，在烧结除尘中得到了越来越广 泛的应用。水钢６ 、７ 烧结机，其除尘器收集的除尘灰全部通过气力输送至集中灰仓回收利用。 本论文详细介绍该套气力输送装置的工作原理、输送工艺流程及运行情况。 关键词：环境保护；气力输送；除尘灰；烧结；控制系统 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ Ｃｏｎｖｅｙｏｒ ｗｉｔｈ Ｂｉｎ Ｐｕｍｐ ｉｎ Ａｓｈ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｗａｎｇ Ｌｉｎ （Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｐａｍｎｅｎｔ，Ｓｈｏｕｇａｎｇ Ｓｈｕｉｃｈｅｎｇ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｉｕｐａｎｓｈｉ ５５３０２８，Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎＭ ｅｍｐｈａｓｉｓ ｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＭ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｓｈ ｆｒｏｍ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｄｕｓｔ ｅｒｍｏｖａｉ￣ｄｒｙ ａｓｈ ｒｅｍｏｖａｌ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ａｌｌ ｎｅｗ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ．Ｐｎｅｕ－ ｍａｔｉｃ ａｓｈ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ｄｒｙ ａｓｈ ｒｅｍｏｖａｌ ｗａｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｄｕｓｔ ｒｅｍｏｖａ１．Ａｌｌ ｔｈｅ ｓｉｎｔｃｒｉｎｇ ｄｕｓｔ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｂｙ ｄｕｓｔ ｒｅｍｏｖｅｒ ｉｎ Ｎｏ．６ ａｎｄ Ｎｏ．７ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ ｉｎ Ｓｈｕ／ｇａｎｇ ｉｓ ｐｎｅｕｍａｔｉｃａｌｌｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄ ｔｏ ｃｏｎｃｅｎ￣ａｔｉｏｎ ａｓｈ ｂｉｎ ｆｏｒ ｒｅｃｙｃｌｅ．Ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｄｅｖｉｃｅ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｖｉｏｒｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ；ｄｅｄｕｓｔｉｎｇ ａｓｈ；ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ １ 前言 尘气体抽除。含尘气体经高效除尘器（主要采用 烧结厂的工艺环节众多，一般包括原料、燃 电除尘器）净化，经过脱硫后由烟囱排气。除 料、熔剂的接受、贮存及准备，混合，点火烧结，热 尘器收下的粉尘，要用输送设备集中返回到烧结 矿破碎，热矿筛分，冷却，冷矿破碎及筛分，铺底 配料。 料，成品的贮存及输出，返矿贮存、配料等。在烧 据统计，钢铁冶金行业粉尘排放量约占我国 结生产过程中，这些工艺环节中大多数会产生并 工业粉尘排放总量的２５％，烧结工艺烟尘排放 散发出大量的含尘烟气和有害气体，造成环境污 量约占钢铁生产过程烟尘总排放量的４２．３％。 染。为有效控制粉尘对环境的污染，在不影响烧 目前钢铁工业环境保护的重点仍然是维护空气 结工艺布置及烧结生产的前提下，一般是将各产 质量，主要是通过除尘来控制粉尘扩散和减小细 尘点予以密闭或加抽风罩，并通过机械抽风将含 小微粒的排放，另外粉尘的循环利用被认为是钢 作者简介：王林（１９７４＂＂），男。电气工程师，水钢机动部助理。 ・４４・ ２０１７年第３期 仓泵气力输送器在烧结机输灰系统中的应用 铁工业环境保护的关键策略。 （２）除尘灰在密闭的管道中输送，减少了粉 目前国内外烧结厂环境除尘系统收集的粉 尘飞扬对环境的二次污染，使得周围环境比较清 尘的循环利用采用传统机械输送方式占到绝大 洁。 部分，而采用气力输送方式并不多。相关资料研 （３）气力输送系统可把分散布置的除尘灰集 究表明气力输送较机械输送方式，具有占地面积 中输送到同一灰库，也可分散输送至不同区域， 小、布置灵活、利于控制粉尘二次污染、降低劳动 输送线路可灵活布置，占地面积少，能充分利用 强度、提高输送过程自动化水平等优点，使得它 空间，输送管道布置具有很大的适应性和灵活 在电力、建材、矿山、码头、化工等许多行业被广 性。 泛应用。无论是来自钢铁冶金行业的环境需要， （４）机械传动部件少，结构简单，操作管理方 还是新技术不断进步的结果，都要求对冶金烧结 便，易损件少，维修费用低。 除尘灰采用气力输送，因此它在烧结除尘灰输送 （５）整个系统易于实现自动化控制，可连续 系统设计中将会越来越多地被采用。 监测系统运行情况（如压力、散料输送量、空气量 利用气力输送系统输送烧结除尘灰，减少由 等）。 于机械输送带来的二次扬尘，减少设备维护费用 ２．２气力输送系统组成 等，成为烧结除尘灰输送新技术应用的热点。从 气力输送系统图主要由气源、输送设备、管 气力输送系统实际使用情况来看仍然存在除尘 路、灰库和控制５个部分组成。 灰极易堵管，管路极易磨损特别是管路弯头磨损 （１）气源。气源主要是为输送系统提供动力， 更为严重。对管路弯头磨损解决的方法是改进耐 、７ 烧结机建有空压机站，在每个仓泵旁还配 磨方式，而对于机尾除尘系统进行风量平衡调 有４ ｍ 储气罐，保证了气力输送装置的正常用 试，以免个别除尘点风量太大，吸入较大颗粒粉 气。 尘，加剧管路磨损的方法进行解决。 （２）输送设备。烧结机机头、机尾，整粒，配料， 成品等系统的除尘灰均采用仓泵进行输送。 ２ 气力输灰系统的组成及基本运行流程 （３）管路。气力输灰系统能否稳定可靠地运行， 烧结厂除尘器收下的粉尘，要用输送设备 另外还要看物料在管道内能否顺畅输送，因此系 集中返回到烧结配料循环利用，目前国内外采用 统设计的核心就是基于物料特性的管道设计。主 传统机械输送方式占到绝大部分，但气力输送方 要由输灰管路、输气管路组成。输灰管路将灰输 式的使用范围由于技术的先进性而逐步扩大。研 送至集中粉尘仓，气力输送的直管段采用输送流 究表明利用气力输送系统输送烧结除尘灰较使 体专用无缝钢管，其成本低、易于采购、安装简 用较多的机械输送方式具有更多的优点，因此它 便。管道之间的连接可以直接焊接，也可采用钢 在烧结除尘灰输送系统设计中将会越来越多地 法兰连接，弯管内侧材料一般采用金属陶瓷复合 被采用。 材料，管外侧采用加厚球墨铸铁或者耐磨铸铁等 ２．１气力输送的优点 材料，这样以保证管道有较长的使用寿命。输气 通过技术比较，且经过已投入运行的工程实 管路为除尘灰的流动和输送提供压气。 践证明，气力输送方式具有一系列的优点： （４）灰库。灰库主要用来存储收集的除尘灰， （１）物料的适应性好，输送距离远。 并将其用于烧结配料工艺中，在 机系统中用 ・４５・ 水钢科技ＳＨＵＩＧＡＮＧ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 第１４１期 的是配料的１５ 、１ 仓。 （５）控制。仓泵输灰用ＰＬＣ实现自动控制，且 有各种料位、压力仪表监控及操作状态指示。 ２．３仓泵式气力输送器的结构 仓泵也被称为充气罐或发送罐，充气罐本身 无运动部件，是一种结构简单的供料装置。充气 罐通常属于压力容器，最高工作压力可达４．０ ＭＰａ，但一般低于０．６ ＭＰａ；亦可在高温条件下工 作，此时压力一般低于０．１ ＭＰａ。充气罐经常用于 ～密相输送系统，这是因为它可使物料充分流态 化，并平稳地输入管道系统；可以控制物料的最 大速度维持在０．２５—２．０ ｍ／ｓ，以不破损脆性物料； 卜孽＇ 簧乎 ｉ ● Ｉ’＿‘嗣呦＇ｌ●并．．－Ｈ ‘Ｉ．．１ ｔ－－．＇ｔ￣ｔｌ，＇．１量●ｆ；Ｉ．－￣ｍ●｜ｌ ＿蠹●气－｛ ｔ聃｛ｌＨ§甘 ｌ●－．ｔ ●■—●匝 ｌｌ●卜ｔ气一・ ・■上一ｌ 图１仓泵的结构图 流化，并通过调节进入仓泵内的气量，实现供料 圈ｌ仓泵誓环四十骱爱 量控制。这种仓泵能实现稳压状态下输送，解决 了下出料输灰不流化或流化不均造成的输送压 力波动及管道湍动或堵塞的问题，同时可根据原 料变化及工况变化而调节出力。 ．遗辩一ｉ｝嚎牛ｔ卜。灰矗气一； ．出再一； 抛气一；ＨＩ董－ 图２仓泵工作流程图 进料阶段和出料阀关闭，：进料阀呈开启状态，一次进气阀 仓泵上部与灰斗篷接，除尘器捕 ，下出料式仓泵主要由仓泵体、料位计、进气 阀、排气阀、进料阀、出料阀、三通阀、助推阀、钟 罩阀、控制用的电磁阀、控制箱等组成。仓泵的典 型结构如图１所示。 集的飞灰借助重力自由落入仓泵内灰位上 时，当灰位高至 料位计发出料满信号，或到按系统 进料设定时间时进料阀关闭，进料阶段结束。 流化加压阶段：进料阶段完成后，系统自动 ，打开一次进气阀，经过处理的压缩空气经过流量 调节阀进入仓泵底部流化锥，穿过流化锥后的空 ．４ ． ２０１７年第３期 仓泵气力输送叠在烧结机输灰系统中的应用 气均匀包围在每一粒飞灰周围，同时仓泵内压力 升高，当压力高至使压力传感器发出信号时，系 气力输送系统的控制运行方式有集中程控 方式和就地控制方式两种，运行控制以”程控”方 式为主，同时亦备有就地操作控制。就地操作控 制是为了仓泵出现故障后，故障处理期间，不影 统自动打开出料阀，加压流化阶段结束。 输送阶段：出料阀、二次进气阀打开，此时仓 泵一边继续进气，一边通过出料阀将气灰混合物 给入输灰管，飞灰始终处于边流化边进入输送管 道进行输送的状态，当仓泵内飞灰输送完后，管 路压力下降，仓泵内压力降低，当仓泵内压力下 响系统运行而采取的人工操作。 对于正常运行来说，仓泵系统必须具备以下 的联锁： （１）同一条灰管不能有两个及以上的出料阀 与进气阀同时打开。 （２）排气阀和进料阀关闭前，进气阀不能打 开。 降至使压力传感器发出信号时，输送阶段结束， 进气阀和出料阀保持开启状态，进入吹扫阶段。 吹扫阶段：进气阀和出料阀保持开启状态， 压缩空气吹扫仓泵和输灰管道，定时一段时间 （３）当空气母管压力低于０．５ ＭＰａ时，进气 阀不能自动开启出料。 ３．２气力输送工艺过程 后，吹扫结束，关闭进气阀，待仓泵内压力降至常 压时，关闭出料阀，打开进料阀，进入进料阶段。 至此，系统完成一个输送循环，自动进入下一个 输送循环。 仓泵气力输灰系统的自动运行工艺流程为： （１）进料阶段。①开启进料阀；②延时２ ｓ；③ 开启进气阀（＿一次气阀）若干秒（见实际参数）；④关 ３ 仓泵气力输送器的控制系统 闭进气阀，开启平衡阀；⑤进料时间到时，关闭进 料阀后，关闭平衡阀。 气力输灰系统的运行控制可以有多种方式， 如时间控制、发送罐料位计控制、灰斗料位计控 制、时间料位计组合控制等，鉴于单纯韵时间控 制和单纯的料位计控制方式存在一定的弊端，目 前在大多数的气力输送系统中基本都采用时间 加料位计组合控制方式。一烧采用的也是时间加 料位计组合控制方式，通过传感器检测仓泵内除 尘灰是否已装满，满了之后发出高料位信号由 ＰＬＣ将除尘灰输送出去。气力输送的控制系统由 可编程控制器（ＰＬＣ），各种传感器和执行机构组 成。自动控制系统能起到即时、精确控制卸料和 输送过程的作用，并能够检测出气力输送的运行 （２）流化进气阶段。①等待５ ｓ，确保进料阀关 到位；②开启进气阀（一次气阀）；③进气时间到后 进入下一个阶段，注意此时不能关闭进气阀。 （３）输送阶段。①打开出料阀；②待出料阀开 到位后，开启三次气阀；③设定的输送时间到或 者管道压力低于设定值时，进入下一阶段。 （４）吹扫阶段。①吹扫管道，此时阀门状态与 输送阶段相同；②设定的吹扫时间到后，关闭３ 次气阀及进气阀（一次气阀）；③等待５ ｓ后关闭 出料阀，进入下一阶段。 （５）等待阶段。本阶段所有阀门均处于关闭状 态，等待时间到后，重新开始一个循环。若管道输 送压力大于堵管压力值，则视为已堵管，清堵工 情况，若发生堵塞等情况还可以及时清塞。是一 种具有较高的控制水平的自动控制方式。 ３．１控制系统的功能要求 艺为：①打开清堵料阀及出料阀，关闭其它阀门； ②待管道压力低于设定的压力时（压力低检测）关 控制系统功能主要有：数据采集和处理、程 序控制、自动控制、就地控制、运行状态指示。 ・闭清堵料阀，打开三次气阀；③若管道压力高于 ４７・ 水钢科技￥ＨＵＩＧＡＮＣ，ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 第１４１期 设定的压力时（堵管压力），转到①，若管道压力在 ３．３．１配置硬件分配Ｉ，０点 指定时间内不高于堵管压力时，则表明管道已疏 系统采用的几乎全部都是开关量的控制，而 通，此时应继续送气直到压力低于设定的低压 个别的通过传感器来转换成开关量，所以系统采 （压力低检测）。 用开关量进行输入采样和输出控制。对系统分析 ３．３ ＰＬＣ控制程序 可知控制点中有４８个输入点，２１个输出点，故 气力输送的控制系统由可编程控制器 系统用Ｓ７—２２６型的ＰＬＣ加３个ＥＭ２２１型数字 （ＰＬＣ），各种传感器和执行机构组成。根据仓泵气 量模块来组成系统的控制硬件。 力输灰系统的运行工艺流程及系统的控制要求 ３．３．２ ＰＬＣ梯形图 编写ＰＬＣ程序。ＰＬＣ的输入由现场的各种阀门开 根据仓泵气力输送器的工艺流程和控制要 关位、料位计高低位等数字量组成，ＰＬＣ通过输 求编写ＰＬＣ程序。ＰＬＣ程序中的Ｉ／Ｏ点在表３中 出控制２４Ｖ中间继电器的线圈得电情况来控制 也作注释，为了提高程序的可读性故采用符号编 其触点的开、合，中间继电器触点的开合又控制 程方式给出控制程序，但ｓ７—２００并不支持符号 电磁阀的导通来驱动各种气动阀的动作顺序和 编程，控制程序如图３所示。 动作时间。 图３ ＰＬＣ控制程序 ・４８・ ２０１７年第３期 仓泵气力输送器在烧结机输灰系统中的应用 擂 ∞ ∞ 续图３ ＰＬＣ控制程序 ３．３．３控制电路及运行操作 ３．３．５ ＰＬＣ输出图 气力输送系统的控制运行方式有集中程控 ＰＬＣ通过输出来驱动各种电磁阀，根据不同 方式和就地控制方式两种，运行控制以”程控”方 的输入条件完成不同的输出操作以满足系统的 式为主，同时亦备有就地操作控制。控制的电路 控制要求，ＰＬＣ输出如图５所示。 图主要由ＰＬＣ输入图、ＰＬＣ输出图、电气原理图 组成。由于Ａ罐和Ｂ罐的控制是一样的所以只 以Ａ罐的图为例说明。 ３．３．４ ＰＩＥ输入图 程序的输入决定输出，程序通过对输入条件 的处理来完成系统的整个控制，ＰＬＣ输入如图４ ● － 所示。 衔高高高高高 图５ ＰＬＧ输出图 ３．３．６电气原理图 系统的控制电源采用集中送停操作，而电磁 阀是通过中间继电器的触点来控制的，并且阀门 的动作情况有指示灯加以显示。 罐的电气原 、图４ ＰＬｃ输入图 理图如图６所示。 ・４９・ 水钢科技￥ＨＵＩＧＡＮＧ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 第１４１期 矗 ｔ 、 、 ¨ ＾ｌ、 ●如●㈧、 ¨ 培、 ’、 ● ● ．＿－＿－＿－＿．．．．． ． －＿ 黛 ｌ 童 显 囊 蔓 羹 羹 鬟 叠 羲 ｝ 殳 ｜ 。 榔《 》 毫 《 》 幡《 》 譬 Ｈ¨《 》 兰 Ｍ 《 》 譬 。Ｈ‘．《 置ｊ ０ 奠 ｌ 夤 ０ 整 ｌ 叠一 Ｉ 眷 ｌ 蔓 ｝ 奠 重 甏’ ｝ 要 Ｉ 叠 ｌ 奠 ｌ ●●＿懈 ●★－豫 ● 冉 ●扣 矗 ＋ 幡 亡 ＝Ｉ【 Ｃ ＝ＩＩ ［ ＝｜【 Ｃ ＝Ｉ【 Ｃ Ｃ ＝｜‘ 癣 茎 晕 墓 蓦 誊主 锛 簟 牟 一一 ｌ ■ 誓 蓉 ．ｌ １ 蕾 誓 ＿ 圃 口廿 图６电气原理图 选择需”自动”运行的输送仓泵，然后按下” 管道布置具有很大的适应性和灵活性；气力输送 自动启动”按钮，选择自动的仓泵即投入自动运 除了其技术上的先进性，从可持续发展的角度来 行状态；若在运行过程中自动控制发生了故障， 看，在发展经济的同时，又可以兼顾社会效益和 为不影响整个系统的正常运行，则可先将该输送 环保效益。气力输送技术具有节能、高效以及污 仓泵选择为”手动”运行。就地控制方式，在每台 染少的特点，是输灰技术发展的趋势。 仓泵现场的电磁阀控制箱上，装设有与每台阀门 相对应的操作开关用于控制就地各阀门的开与 关，并可进行单个阀门的”程控”与就地”开”、”关” 参考文献 方式的切换，通过对阀门开关状态的选择，控制 ［１】华旭军，贾春海，扬哲，包扬．气力输送烧结除尘灰技 阀门的开关，根据输送的工艺流程依次序对操作 术应用探讨．河南冶金，２００９，１７（１）． 开关进行操作来完成整个输送过程。 ［２】王骏．气力输送在烧结电除尘输灰系统中的应用．中国 重型装备，２００８（３）． ［３】汤聂，李伟奇．烧结除尘灰气力输送系统的组成．烧结 ４ 结论 球团，２００８，３３（４）． 气力输送系统在水钢 、７ 烧结机投入运行 ［４］汤聂，蒋绍坚．烧结粉尘采用机械输送与气力输送的 的实践证明，烧结除尘灰气力输送系统的应用是 比较．烧结球团，２００７，３２（２）． 成功的，对今后烧结工程中气力输送的应用具有 ［５］汤静芳．武钢新一烧除尘灰的气力输送．武钢技术， 指导意义和示范作用。采用气力输送，除尘灰被 ２００７，４５（４）． 隔绝在密闭的管道中，减少了对环境的二次污 染；气力输送占地面积少，能充分利用空间，输送 －５０・
