密相输送在金隆烟灰改造中的应用.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年2 期 2 5 密相输送在金隆烟灰改造中的应用 姜开林1 ，赵耀1 ，刘强2 1 ．金隆铜业有限公司，铜陵2 4 4 0 2 1 ；2 ．南昌耐林自动化有限公司，南昌3 3 0 0 0 2 摘要结合金隆铜业有限公司烟尘输送系统改造，介绍密相输送装置工作原理、控制方法、运行步骤以及 一些故障的处理和改进措施。 关键词密相输送；浓相泵；烟尘；控制 中图分类号T F 8 1 1文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 9 0 2 0 0 2 5 0 4 A p p l i c a t i o no fD e n s eC o n v e y a n c ei nJ i n l o n gC o p p e r sD u s tI m p r o v e m e n t J I A N GK a i l i n l ，Z H A OY a 0 1 ，L I UQ i a n 9 2 1 ．J i n i o n gC o p p e rC o ．。L t d ，T o n g l i n g2 4 4 0 2 1 ，C h i n a I 2 ．N e r i nA u t o m a t i o nC o ．，L t d ，N a n c h a n g3 3 0 0 0 2 。C h i n a A b s t r a c t C o m b i n ew i t ht h er e c o n s t r u c t i o no fd u s t ’s y s t e mi nJ i n l o n gC o p p e rC o ．，L t d ，t h ew o r k i n gp r i n c i p l e ，c o n t r o l l i n gm e t h o d ，o p e r a t i n ga r es t u d i e da n ds o m ep r o b l e ma n di m p r o v e m e n t so fd e n s ec o n v e y i n ga p p l i a n c earea l s oi n t r o d u c e d ． K e y w o r d s D e n s ec o n v e y a n c e ；D e n s e v e y o r ；D u s t ；C o n t r o l 金隆熔炼产出的含硫烟气通过收尘等设备被送 到硫酸制酸。烟气中含有的铜被收尘下来。为便于 管理，将闪速炉烟气系统沉尘室及电收尘器捕集到 的烟尘和气流干燥电收尘器捕集的烟尘混合物称为 A 烟尘。A 烟尘通过气流输送的方式将其送到炉 顶烟尘仓，然后返回到闪速炉内。精矿在闪速炉内 发生放热反应，而A 烟尘由于不含硫，所以在闪速 炉内是吸热过程，这对平衡闪速炉的炉体温度非常 重要。因此A 烟尘输送系统的正常与否，将直接影 响闪速炉的投料。随着金隆3 5 万t ／a 熔炼挖潜改 造及2 0 万t ／a 电解改造的扩建，A 烟尘由原来的6 t ／h 扩大到1 5t ／h 。综合经济技术指标，采用正压 仓泵浓相输送装置比真空吸入式稀相输送装置在投 资上虽然高些，但从运行的操作电耗方面计算，采用 浓相输送要节约许多费用。经过和厂家技术交流和 相互比较，最终确定采用美国麦考勃公司的密相泵 装跨用于A 烟尘输送。 作者简介姜开林 1 9 6 8 - - ，男，安徽人，工程师． 1 密相泵的工作原理及系统控制 - 1 ．1 工作原理 密相泵系统 D e n s e v e y o r 的工作原理是密相低 速气力输送，利用物料的重力下料，单个压力罐循环 输送。密相泵采用特殊的进料圆顶阀，密闭式进料 充满发送罐后，圆顶阀切断静止料柱关闭密封；压缩 空气以可控制的形式进入发送罐，物料以低于悬浮 速度的速度通过管道输送。 在此输送速度下，不同的物料无须与压缩空气 均一混合；物料利用压缩空气以连续的沙丘状沿着 管道运动；这种输送方式允许物料的输送速度可以 远远低于悬浮速度。由于输送管道完全充满物料， 只需要很少的压缩空气，就可实现高的料气比。因 此避免了传统气力输送由于物料运动速度高，而引 起的管道磨损问题，从而保证了低的吨料能耗和非 常小的系统磨损；输送管道只需要采用普通的无缝 钢管。 万方数据 2 6 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年2 期 由于管道荷料大，空气消耗少，所以只需要小的 接受仓顶除尘器，就可实现灰气分离，收尘分离的净 气直接排放大气。 1 ．2 系统组成及控制步骤 1 ．2 ．1 A 烟尘输送系统罐} 相泵系统主要构件 B ⋯一 攥 诸 甲一 嗡 密相泵系统主要有给料仓、受料仓、仓泵、下料 圆顶阀、呼吸圆顶阀、供气回路、气控箱、控制电磁 阀、输送管道及排气管道等组成。密相泵系统流程 图如图1 所示。 1 ．2 ．2 控制系统步骤 图1A 烟尘密相输送的系统流程图 F i g ．1 T h ef l o ws h e e to fd e n s ec o n v e y a n c eo fd u s tt y p eA ‘ 设备准备就绪圆顶阀轴封水冷系统正常时序图如图2 所示。 烟灰设计温度较高，所以下料圆顶阀和呼吸圆顶阀为便于检修或调试，在D C S 上也设置了手动启 均采用轴封水冷；给料仓的低料位开关 18 得到仓动A 烟尘密相泵系统，可对系统进行手动进料和手 有物料信号，收料仓的高料位信号 2 8 检测目标仓动送料等控制，手动控制一般不使用，主要用于调试 料没有满；压缩空气正常。在D C S 上启动系统自动或维修使用。 运行，呼吸圆顶阀的电磁阀 38 得电，打开呼吸圆 1 ．3 密相输送的主要优点 顶阀，将仓内压力排空，然后是下料圆顶阀 6 8 得 1 增强系统可靠性和降低维修成本， 2 降低 电打开，开始进料，仓泵进满料，呼吸圆顶阀 3 8 、电能消耗成本， 3 有利于环保， 4 设计简单，全自 下料圆顶阀 6 8 同时关闭，延时数秒钟，呼吸圆顶动控制，易于操作人员掌握。 望 王篡。黑翌。苎鬯．妻慧曼曼警竺， 。 二里竺要2 使用过程中存在的问题和改进 电，可膨胀密封圈冲气紧密贴合穹体，当气压大于设 一⋯’ ’”’ ～～’一 定值时，分别发出密封压力正常信号 5 * 、88 到 A 烟尘浓相输送自从2 0 0 7 年3 月使用至今，总 D C S 。延时数秒钟，输送管道电磁阀 98 得电打 体工作正常，主要有以下一些问题并得到了很好的 开，将压缩空气通过两路同时送到仓泵和输送管道， 改进。 物料以较低的控制速度前进并最终到受料仓；当仓 2 ．1 呼吸圆顶阀的控制改造 泵压力信号 1 0 * 低于设定值时表示输送物料完 A 烟尘浓相输送的呼吸阀最初采用的执行机构 成；等待到循环时间间隙结束，下一轮输送周期开 为双汽缸的不锈钢球阀，因浓相输送一周时间很短， 始。增加循环控制时间主要是考虑密相泵的输送能一个周期基本是3m i n ，呼吸阀动作频繁，球体磨损 力大于实际工艺的输送能力，通过设定一定的循环 严重。刚开始使用不久，阀体和阀杆连接的螺丝因 间隔时间可以调整仓泵能满仓输送，以确保浓相低 频繁动作，松动厉害；开始使用不到半个月，螺孔打 速输送，保护设备。如果输送时间超过一定的时间 滑，汽缸连接的阀杆和阀体脱落。整台更换。因在保 仓泵压力仍然没有降下来，输送停止，发出堵管报质期内，拆下的呼吸阀寄回厂家处理。后新换上的 警；如果呼吸圆顶阀和下料圆顶阀的密封圈在关阀呼吸阀使用时间不久，同样的问题依然出现。后对 数秒钟后压力密封信号不正常，发出密封报警。其阀体和阀杆的连接进行了改进，改为工字钢连接，并 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年2 期 2 7 对螺丝增加了瓦斯垫片，使用一段时间问题依然没 有得到解决。为维持生产，我们定期安排紧固螺丝， 两台阀轮换使用。同时向厂家提出以球阀作为呼 吸阀在设计方面有问题，不能满足控制需要，要求改 型。后在金隆的强烈要求下，呼吸球阀运行了两个 月后改造为和进料阀一样的圆顶阀；由于烟灰温度 高，同时也对圆顶阀的阀穹体和轴封进行水冷降温； 增加了呼吸圆顶阀的阀关到位阀位信号；增加了呼 吸圆顶阀的密封压力控制，呼吸圆顶阀由原来的仪 表气源并管控制改为独立控制；增加了两个电磁阀， 一个控制呼吸圆顶阀的开和关，另一个控制呼吸圆 顶阀的密封；修改相应的逻辑控制。经过这一系列 的改造，密相泵控制系统一切正常，呼吸圆顶阀连续 工作了四个月没有出现任何问题。证明改呼吸阀为 圆顶阀非常成功。 顼阔密 I 封圈 放气 排气网 打开 琐阀控 制 关闭 卜．料圆 允7e 顶闽密 封圈 放气 下料阀 扣开 圆项控 制 父闭 输送管 输送 道控制 停止 I 图2A 烟尘密相输送时序图 F i g ．2 T h eo p e r a t i o n a ls e q u e n c eo fd e n s ec o n v e y a n c eo fd u s t ‘t y p eA 2 ．2 给料仓的控制料位开关的改造并对设备产生很大的影响。后改低料位开关控制常 给料仓主要设置了高低料位开关，并设置了信 号报警，其中低料位开关参与控制，当仓料位低于低 料位开关以下，A 烟尘输送系统控制自动停止，以保 证A 烟尘不空仓输送。尤其是当仓料少时进行输 送，浓相输送会变为稀相输送，这不仅浪费了压缩空 气，更重要的是稀相输送对设备损坏尤其是管道磨 损相当厉害；所以仓的料位开关至关重要。最初料 位开关是采用螺纹形式安装在仓壁上，后使用不久， 工艺反映仓内没有料时，程序也工作。对仓料位开 关进行检查，发现由于螺纹连接处进料，无法拆卸下 来，不得已进行破坏拆除；经检查发现，因烟尘仓内 烟灰着火，烟灰温度过高将料位开关音叉内的电子 元件烧坏。于是对料位开关重新进行了选型。选用 更高温型，并将音叉加长，安装方式改螺纹连接为法 兰连接，增加了音叉的测量管长度。当烟灰因温度 异常过高时，因延长的测量管有散热降温效果，将对 仪表的电路板起保护作用，而且法兰连接易拆易检 查。后又对关于料位的程序控制进行了改进。原低 料位开关的控制采用的是常闭信号，即当给料仓的 烟灰升到低料位以上，常闭信号O F F ，程序可开始 烟灰输送。但是当仪表烧坏或控制信号线路开路， 到D C S 的信号也是O F F 状态，这将导致稀相输送， 闭为常开控制，这样当有料时，信号o N ，程序工作， 一旦仪表坏，信号O F F ，程序便不能正常工作，以便 及时发现问题。 2 ．3 圆顶阀的更换注意事项 圆顶阀 进料阀和呼吸圆顶阀 不同于传统的闸 阀和蝶阀，圆顶阀的穹形阀芯能旋转穿过磨琢性散 装物料，同时实现关闭和紧密的密封。穹形阀芯的 凸出边缘在其关闭动作时可以推开物料大颗粒；圆 顶阀开启后形成全通道，穹形体不接触流动物料，完 全避免产生磨损。圆顶阀的执行机构是双汽缸控 制，通过气源管和气控箱的电磁阀相连。密封圈压 力充气密封必须在圆顶阀关到位时才能够对其进行 充气，否则一旦阀打开或没关到位时密封圈进行充 气，则会损坏密封圈。所以在对圆顶阀进行整套更 换维护时，一旦双汽缸的气源接错，就会造成圆顶阀 打开对密封圈进行充气，直接导致密封圈的损坏。 金隆在对呼吸圆顶阀维护时数次出现接错气源管导 致密封圈损坏的情况。所以，圆顶阀整套更换按以下 步骤法检查 不拆除汽缸不用按此方法执行 先将 仪表气源关掉，在气控箱内将此阀的密封圈控制电 磁阀的线圈拆下来 呼吸圆顶阀和进料阀都有标 签 ，不让电磁阀得电；更换好圆顶阀后，将所有控制 万方数据 2 8 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年2 期 的气源管接好，恢复仪表供气。在恢复仪表供气后 如果更换的圆顶阀没有动作，即阀在关闭状态，就可 将拆下的电磁阀线圈恢复，如果在仪表供气后圆顶 阀动作打开，则将接汽缸部分的气管调换 调换前先 将仪表气源关掉 ，再将拆下的电磁阀线圈恢复。按 以上检查程序操作，没有再出现直接损坏密封圈的 事件。 2 ．4 密相泵系统控制程序的修改和完善 A 烟尘输送系统的控制程序是按照厂家提供的 逻辑由金隆自己完成，其所有控制全部在D C S 上实 现。厂家最初是配了一台P I 。C 控制器，后经过技术 交流，取消了P L C 。因为多一台P L C 不仅增加操作 频繁程度，更重要是增加维护和检修，增加备件成 本；同时还要增加P L C 和D C S 之间的通讯程序，才 能在D C S 上实现对A 烟尘输送系统的控制。这样 对设备的故障分析、程序修改都不方便。而直接在 D C S 系统上完成其控制就避免了以上这些问题，所 有控制程序和操作画面全部在D C S 系统上完成。 后来改呼吸球阀为圆顶阀，控制程序也进行了相应 地调整，原球阀控制不需要电磁阀，是通过并联气源 管进行控制，现增加了两个电磁阀，分别控制圆顶阀 的开、关和密封圈的密封，同时增加了圆顶阀的关到 位信号。经过一段时间的运行后，又对程序进行了 修改和完善，增加了D C S 复位按钮。当设备故障或 程序控制输出因某一信号不正常导致控制程序始终 处于某一输出状态而不能正常停止时，通过复位按 钮，程序重头开始工作。复位按钮复位后2 秒钟自 动解除，不需要再操作。为了便于设备故障判断，分 别增加了进料阀和呼吸圆顶阀的密封圈压力报警和 画面报警显示。通过D C S 流程图画面很容易判断 设备的故障。经过这一系列的程序修改和完善，A 烟尘输送控制系统运行全部正常。 2 ．5 现场控制箱增加防灰措施及其它 A 烟尘浓相输送系统周围环境灰尘较重。为保 护现场气控箱免受灰尘影响，在控制箱外增加一个 外罩并增加一个帽檐，防止端子排积灰导致线路短 路等误动作；并在箱壁上开孔，并通入仪表气，保证 箱内正压以防尘；同时定期安排清理现场气控箱。 2 ．6 密相输送的定期维护工作 1 定期对仓泵压力测点及控制气源管进行疏 通清理， 2 定期对现场气控箱进行灰尘清理， 3 拆 下的圆顶阀及时进行处理，修理好后留下次更换使 用。 3浓相输送系统的进一步完善 A 烟尘浓相输送总体运行良好，从投入到使用 至今，经过了不少改造和完善，操作人员也非常熟悉 操作和维护。但是作为浓相输送系统要全面推广还 有待进一步完善的地方。 3 ．1 密相泵的仓压力测量需进一步完善 A 烟尘来自烟气收尘系统，基本不含有水分。 如果输送的物料含有一定的水分，或物料容易结块、 粘接。目前用这种通过消音过滤器和反吹扫测量仓 的压力达到测量管道的压力来进行控制的方法需要 改进，否则消音过滤器结料会很严重。 3 ．2烟灰等工艺非正常时的对策需进一步完善 当闪速炉系统运行正常时，A 烟尘能保持在正 常的温度范围内。如果闪速炉系统控制的不好，如 下生料，就会造成收尘系统异常，甚至造成收尘烟灰 着火，导致A 烟尘温度超过设定温度 设计最高 3 5 0 ℃ ，有时能超过5 0 0 ℃。这对整个浓相泵系统 影响很大，其圆顶阀通过水冷却不能满足这个要求， 音叉料位开关也很容易损坏。金隆曾经出现过这种 情况，导致了下料圆顶阀的轴密封全部损坏，阀体移 动，导致了阀体关到位的接近开关撞断，驱轴、枢轴 磨损，自润滑轴承严重磨损，音叉料位开关全部损 坏。对于这种非正常情况，除了增加冷却水的压力 和流量外，还可考虑增加仓的温度显示并设计参与 控制，一旦烟尘超过设定温度，报警并停止输送以保 护设备，由工艺操作人员选择如何处理。不过这种 非正常情况很少出现。 3 ．3圆顶阀的阀位开关需进一步完善 下料圆顶阀的阀关到位接近开关设计也有待改 善，存在的问题是接近开关在安装调试时不方便。 接近开关是通过螺丝固定在塑料板上。由于接近开 关是光电感应，要求检测距离只有2 ～3m m ，距离 不能太远，否则开关不动作；但是如果光电感应探头 近了，阀体稍有晃动就很可能碰断接近开关。所以 安装位置至关重要。但是由于塑料板整个罩住，看 不到接近开关和测点的位置，只能凭感觉调试，不方 便。改进方法是将塑料板改为9 0 度角的小钢板，钢 板一侧固定在汽缸上，另一侧固定接近开关。这样 在调整探头时，能看到测点到阀位的距离，调整好后 再用螺帽固定，安装、调整方便。当然，一般圆顶阀 不损坏时阀体是不会晃动的，所以接近开关也不会 损坏，一般调试好，便不需要再调试。这个方法已和 下转第3 2 页 万方数据 3 2 有色金属 冶炼部分2 0 0 9 年2 期 为了最大程度地减小改造施工对炉衬的损伤， 并缩短检修时间，节省检修费用，采取在合成炉热态 保温的情况下进行改造施工，施工作业次序分为以 下分项内容 1 顶部临时作业平台和安全防护措施 设置； 2 顶部旧砖衬的拆除； 3 吊挂砖托板 兼作 隔热密封板 的支设； 4 砌筑施工； 5 吊挂架和吊 挂钩的焊接安装。 3 ．3 改造实施 按照以上的改造方案，利用铜合成炉系统的年 修机会，于2 0 0 6 年9 月对沉淀池东西侧斜顶砖衬进 行了改造更换。改造后的炉顶结构如图4 所示。 图4改造后的沉淀池顶结构 F i g ．4 T h eb r i c k l a y i n go fs e t t l e rt o p a f t e rr e c o n s t r u c t i o n 由于沉淀池平顶也不同程度地发生了主吊挂砖 断裂和拱顶整体下沉的现象，为了保证合成炉的长 周期稳定运行，在2 0 0 7 年1 2 月将沉淀池顶的中间 两跨也进行了同样的改造。 3 ．4 改造后的效果 沉淀池斜顶改造后已经使用了近2 年时间，沉 淀池平顶改造后已经使用半年多时间。对改造后斜 顶的损坏情况进行了持续的点检，到目前为止没有 发现炉顶有断砖、塌陷等异常变形或损坏迹象，炉顶 砖衬的受力结构稳定，在炉况稳定的情况下，预计寿 命为8 年以上。 参考文献 [ 1 ] 梅炽．有色冶金炉设计手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社，2 0 0 0 ． [ 2 ] 日本耐火材料工业协会．筑炉工艺学[ M ] ．陈应中，刘 绳武，译，北京冶金工业出版社，1 9 8 7 ． 上接第2 8 页 厂家进行了沟通，计划在新的备件中进行改进。 4结论 总体来说，密相输送装置控制很好，运行稳定， 操作方便，平时只需要定期做少量的维护工作。金 隆公司目前正在考虑将C 烟尘气力输送也改为浓 相输送。由于A 烟尘呼吸圆顶阀的成功改造，金隆 已经将圆顶阀成功用于C D 泵的密相输送的旋转排 气阀。相信浓相输送技术会不断地得到推广。 万方数据