白 麗，邵 巖，魏革勝

中冶京誠(chéng)（營(yíng)口）技術(shù)裝備有限公司煉鋼廠連鑄機(jī)自2008年6月投產(chǎn)以來(lái)，二冷霧化噴嘴堵塞頻繁，不但增加了工人疏通和更換噴嘴的勞動(dòng)強(qiáng)度，更嚴(yán)重的是制約了生產(chǎn)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

1 現(xiàn)場(chǎng)跟蹤及堵塞現(xiàn)象

（1）通過(guò)2個(gè)月126澆次連鑄生產(chǎn)跟蹤，每個(gè)澆次噴嘴堵塞最少37個(gè)，最多80個(gè)，堵塞率為11.5%～25%（見表1）。

（2）噴嘴堵塞的現(xiàn)象主要?dú)w納為三類：①鈣化堵塞，噴嘴出口為乳黃色，噴嘴被鈣化物封住而堵塞，主要表現(xiàn)在足輥處，約占總堵塞的3%；②懸浮物堵塞，噴嘴出口無(wú)鈣化殘跡，噴嘴內(nèi)部為懸浮物堆積，無(wú)顆粒物，這類堵塞約占95%；③雜物堵塞，噴嘴出口表面無(wú)鈣化殘跡，噴嘴內(nèi)部有石棉板碎片、焊渣和顆粒狀物，這類堵塞現(xiàn)象約占2%。

表1 2011年二冷霧化噴嘴堵塞檢查記錄典型統(tǒng)計(jì)

2 噴嘴堵塞原因分析及治理

2.1 二冷霧化回水處理工藝和水質(zhì)指標(biāo)分析

（1）二冷霧化噴淋水質(zhì)的監(jiān)測(cè)與分析 對(duì)于二冷霧化噴淋噴嘴堵塞的問(wèn)題，首先要考慮水質(zhì)是否符合二冷水質(zhì)的使用要求，通過(guò)對(duì)二冷霧化水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，二冷霧化水質(zhì)完全符合用水指標(biāo)（見表2）。由此排除二冷霧化水質(zhì)造成噴咀堵塞的原因。

表2 二冷霧化水與設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)比表

（2）水處理工藝的調(diào)研 鑒于水質(zhì)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，所以不得不追溯是否在水處理過(guò)程投加了有利于堵塞噴嘴的藥劑或因藥劑使用過(guò)量等而造成噴嘴堵塞。對(duì)于二冷噴霧回水的處理，我們從投加藥劑種類、投加量、投加藥劑濃度、投加藥劑的先后順序、藥劑的攪拌時(shí)間和投加藥劑的操作等方面進(jìn)行跟蹤調(diào)研。在二冷霧化回水處理過(guò)程中一共投加了4種藥劑，其中化學(xué)除油器內(nèi)投加2種：一種是電介質(zhì)類凝聚劑，聚合氯化鋁；一種是絮凝劑，類聚丙烯酰胺。①配制藥劑跟蹤。配制藥劑時(shí)，兩種藥劑分別配制。聚合氯化鋁藥劑的配制：在容積為2.7 m3的溶解箱內(nèi)灌注約一半的生產(chǎn)新水，開動(dòng)攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，然后將75 kg聚合氯化鋁緩慢倒入溶解攪拌桶，通過(guò)攪拌使之充分混合溶解，再逐漸加水，邊加水邊攪拌，加水至溶解箱上口約50 mm處，配制成濃度為2.8%的聚合氯化鋁藥液，完全溶解后放入5.0 m3的儲(chǔ)液箱內(nèi)備用。聚丙烯酰胺藥液的配制：在容積為2.7 m3的溶解箱內(nèi)灌注約1/3的生產(chǎn)新水，開動(dòng)攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，將2.7 kg聚丙烯酰胺原藥緩慢、均勻、分散地倒入溶解箱內(nèi)，同時(shí)逐漸加水至溶解箱上口50 mm處，繼續(xù)攪拌2 h，配制成濃度為1%的聚丙烯酰胺藥液，放入儲(chǔ)液箱內(nèi)備用。②藥劑投加量的跟蹤。二冷霧化回水量為850 m3/h，加聚合氯化鋁計(jì)量泵的刻度為300 l/h；加聚丙烯酰胺計(jì)量泵的刻度為430 l/h。通過(guò)計(jì)算二冷霧化回水處理藥劑，聚合氯化鋁投加量為0.5 mg/l，聚丙烯酰胺投加量為10 mg/h，這兩種藥劑投加量符合濁環(huán)水處理標(biāo)準(zhǔn)。③藥劑投加的方式跟蹤。我們知道以上兩種藥劑必須要配合使用而且順序不能顛倒，也不能混合在一起使用，必須先投加聚合氯化鋁，然后投加聚丙烯酰胺。實(shí)際投藥操作是在進(jìn)水口的管道混合器內(nèi)投加聚合氯化鋁，然后在化學(xué)除油器混合室內(nèi)投加聚丙烯酰胺，先后順序與水處理規(guī)范投加順序一致。④另外是將緩蝕阻垢劑和殺菌滅藻劑投加在儲(chǔ)水池內(nèi)，投加方法和劑量均按正常的操作進(jìn)行。

通過(guò)對(duì)霧化回水處理的工藝跟蹤和分析，在回水處理工藝和實(shí)際操作運(yùn)行中，均嚴(yán)格按照技術(shù)要求和規(guī)范進(jìn)行，這樣就排除了因霧化水處理工藝造成噴嘴堵塞。

2.2 堵塞現(xiàn)象分析

排除水處理工藝和水質(zhì)指標(biāo)造成噴嘴堵塞的原因后，下面我們對(duì)堵塞現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)分析，找出噴嘴堵塞的真正原因。

（1）鈣化堵塞的原因是因?yàn)閲娝啃?，噴嘴處?段位，因鋼坯從結(jié)晶器出來(lái)時(shí)溫度高，使噴嘴噴出的水急劇汽化造成鈣化而堵塞噴嘴。造成水量小的原因一方面是操作控制原因；另一方面是水中的懸浮物瞬間堆積而成。對(duì)操作控制只要加強(qiáng)運(yùn)行管理就可以解決，主要還是要解決因懸浮物堆積而造成的鈣化堵塞。

（2）雜物堵塞的原因一是在更換閥門或更換管道、管件時(shí)從使用的石棉板墊片掉落的碎片和焊渣等雜物在管道沖洗時(shí)未沖凈，投入運(yùn)行后進(jìn)入到噴嘴而造成堵塞。這類堵塞通過(guò)更換橡膠法蘭墊片或者運(yùn)行前進(jìn)行徹底沖洗管道可以解決。二是霧化空氣過(guò)濾器后使用碳鋼管道，從霧化空氣管道支管和總管剖開取樣觀察發(fā)現(xiàn)管壁腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重，在運(yùn)

行中隨著管道的壓力波動(dòng)，結(jié)垢層脫落并隨霧化空氣進(jìn)入噴嘴而導(dǎo)致堵塞。由于營(yíng)口地區(qū)偏海洋氣候，空氣濕度較大，這種空氣進(jìn)入管道會(huì)造成管道腐蝕結(jié)垢，所以在營(yíng)口地區(qū)霧化空氣工藝管道選擇碳鋼材質(zhì)不合理，在濕度大的地區(qū)霧化空氣管道應(yīng)選擇不銹鋼材質(zhì)，避免因霧化空氣潮濕而造成管道污染結(jié)垢。

（3）懸浮物堆積是造成噴嘴堵塞的主要原因?，F(xiàn)有工藝在供氣和供水上存在三大缺陷：一是霧化空氣分配不均衡；二是霧化用水過(guò)濾級(jí)別和過(guò)濾精度不夠。因霧化空氣分配不均造成支管壓力大，而霧化用水壓力小，使霧化空氣阻擋了水流道，造成懸浮物堆積而堵塞噴嘴。

具體來(lái)講，原霧化空氣分為4流，每一流分3段，每一段是2個(gè)支管，共24個(gè)支管，每個(gè)支管上設(shè)置一個(gè)活塞式調(diào)壓閥來(lái)調(diào)節(jié)霧化空氣的壓力，調(diào)節(jié)范圍為0～1.0 MPa，通過(guò)調(diào)節(jié)后供噴嘴使用（見圖 1）。

此工藝存在缺陷：①調(diào)節(jié)范圍大，與噴嘴工藝要求0.2～0.5 MPa相差懸殊；②調(diào)節(jié)難度大，24個(gè)調(diào)節(jié)閥不能同時(shí)保證噴嘴的生產(chǎn)工藝要求；③無(wú)穩(wěn)壓裝置，壓力波動(dòng)較大。在2011年3月23日1流2段和2011年4月11日3流3段出現(xiàn)噴嘴大面積堵塞就是因?yàn)殪F化空氣壓力和霧化用水的壓力嚴(yán)重失衡造成的。在這兩次典型的案例中霧化空氣和霧化用水壓力匹配為：霧化空氣0.42 MPa/霧化用水0.04 MPa和霧化空氣0.47 MPa/霧化用水 0.03 MPa。

圖1 霧化空氣工藝示意圖

針對(duì)霧化工藝存在的缺陷應(yīng)做如下改造：取消支管上的24個(gè)活塞式調(diào)壓閥，改為在主管路增設(shè)調(diào)壓穩(wěn)壓裝置（見圖2）。根據(jù)噴嘴生產(chǎn)工藝要求，選擇自力式調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)范圍在0.2～0.5 MPa之間；穩(wěn)壓裝置為3 m3的穩(wěn)壓罐。先調(diào)整噴嘴工藝所需壓力，然后供每個(gè)支管上的噴嘴使用，這樣既滿足了每個(gè)噴嘴霧化空氣壓力，也不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)噴嘴壓力波動(dòng)而改變其他噴嘴的壓力。

在主管道上增設(shè)調(diào)壓穩(wěn)壓裝置的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整起來(lái)簡(jiǎn)單方便，供每一個(gè)支管的壓力均相同，保證了噴嘴的工藝壓力。針對(duì)存在管道選材上存在的缺陷，將空氣過(guò)濾器后至噴嘴的碳鋼管道改造為不銹鋼管道，杜絕因管道的銹垢和殘?jiān)氯麌娮斓默F(xiàn)象。

圖2 改造后霧化空氣工藝示意圖

圖3 二冷霧化水工藝示意圖

在使霧化空氣滿足生產(chǎn)工藝要求同時(shí)還對(duì)霧化用水工藝進(jìn)行改造，原霧化用水工藝采取的是相同過(guò)濾精度的兩級(jí)過(guò)濾方式，兩級(jí)過(guò)濾精度均為200 μm（見圖3）。這種過(guò)濾方式不能滿足噴嘴的新工藝要求，首先這兩個(gè)過(guò)濾器均使用以色列刷式過(guò)濾器，在使用中過(guò)濾的懸浮物附著在過(guò)濾網(wǎng)上，有些纖維狀的懸浮物一半已經(jīng)透過(guò)了濾網(wǎng)，而另一半還留在濾網(wǎng)的內(nèi)側(cè)，當(dāng)過(guò)濾器進(jìn)行排污時(shí)，滾刷在滾動(dòng)過(guò)程中，會(huì)打碎附著在濾網(wǎng)上的懸浮物，使細(xì)長(zhǎng)的纖維狀懸浮物進(jìn)入系統(tǒng)中，到達(dá)噴嘴部位后會(huì)造成懸浮物堵塞；其次是終極過(guò)濾器過(guò)濾精度只能滿足普通噴嘴（孔徑≥1.0 mm）的過(guò)濾要求，但無(wú)法滿足噴嘴孔徑為?0.8 mm，水質(zhì)過(guò)濾等級(jí)為0.2 mm的霧化噴淋工藝要求。原因是：①水中一部分以Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子的帶正電的絮凝團(tuán)和SO32-、HO-等陰離子的顯負(fù)電的絮凝團(tuán)，雖然兩種絮凝團(tuán)直徑小于?0.2 mm，但是通過(guò)過(guò)濾器后依然會(huì)相互結(jié)合，形成大于0.8 mm的懸浮物絮凝團(tuán)而堵塞噴嘴；②懸浮物的單體顆粒直徑雖小于0.2 mm，但是在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)多個(gè)懸浮物單體同時(shí)達(dá)到噴嘴使到達(dá)噴嘴的瞬間總體直徑大于0.8 mm，同樣會(huì)堵塞噴嘴；③在已通過(guò)精度為0.2 mm過(guò)濾器的水中的纖維狀懸浮物，雖然縱向通過(guò)了過(guò)濾器，但是其橫向的長(zhǎng)度可能大于0.2 mm，同時(shí)也存在長(zhǎng)度大于0.8 mm的纖維狀懸浮物，這類懸浮物達(dá)到噴嘴后，橫在噴嘴孔處，就會(huì)把0.8 mm的噴嘴孔徑分割成小于0.4 mm的兩個(gè)噴嘴孔徑甚至小于0.2 mm的多個(gè)孔徑，很容易阻擋小于0.2 mm的懸浮物，最終造成噴嘴堵塞。

針對(duì)原二冷霧化水處理工藝存在的缺陷，為了滿足噴嘴的生產(chǎn)工藝，對(duì)霧化用水工藝進(jìn)行改造：采取三級(jí)過(guò)濾，逐級(jí)提高過(guò)濾精度的過(guò)濾方式。一級(jí)過(guò)濾精度為200 μm，二級(jí)過(guò)濾精度為150 μm，三級(jí)過(guò)濾精度為80 μm（見圖4），這樣就可以除去水中顆粒度小于80 μm的顆粒物和纖維狀的懸浮物，從而解決因水質(zhì)的原因造成噴嘴堵塞的問(wèn)題。在過(guò)濾器選用上首先保證噴嘴的壓力、流量等方面的工藝要求，一級(jí)和二級(jí)過(guò)濾器選擇刷式過(guò)濾器，三級(jí)過(guò)濾器選擇自潔式過(guò)濾器。全自動(dòng)自潔式過(guò)濾器的工藝特點(diǎn)是：過(guò)濾精度高，水質(zhì)穩(wěn)定；可通過(guò)自身的檢查和設(shè)定自動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)反沖洗，以應(yīng)對(duì)不穩(wěn)定的水質(zhì)波動(dòng)，無(wú)需人工干預(yù)；控制系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，運(yùn)行精確，可以根據(jù)不同水源和過(guò)濾精度靈活控制；反沖洗時(shí)無(wú)需中斷正常供水，可連續(xù)運(yùn)行；反洗時(shí)通過(guò)水的旋轉(zhuǎn)排污，不會(huì)打碎附著在濾網(wǎng)上的懸浮物，懸浮物穿透率為0；過(guò)濾面積大，納污量高，管路壓損小。因此，選擇自潔式過(guò)濾器做為二冷霧化水處理的終極過(guò)濾可以滿足噴嘴對(duì)霧化水的工藝要求。

3 結(jié)語(yǔ)

2011年6月連鑄二冷霧化噴淋工藝從霧化空氣、霧化用水和工藝管道材質(zhì)三方面進(jìn)行改造，改造完成以后，通過(guò)一年生產(chǎn)的跟蹤，噴嘴堵塞的問(wèn)題得到了根治，噴嘴堵塞現(xiàn)象徹底消失，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證二冷霧化噴淋的正常運(yùn)行，為連鑄坯生產(chǎn)合格的產(chǎn)品提供了有力保障。通過(guò)此次改造也為以后的工作打開了新的思路。

圖4 改造后二冷霧化工藝示意圖

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