徐 俊， 劉天浩， 高亮亮， 李 立， 李廣林， 馮 杰

（1.常州寶菱重工機(jī)械有限公司， 江蘇 常州 213019；2.北京首鋼股份有限公司， 河北 遷安 064400）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

在線脫硅加藥系統(tǒng)自動化系統(tǒng)缺陷改進(jìn)

徐 俊1， 劉天浩2， 高亮亮2， 李 立2， 李廣林2， 馮 杰2

（1.常州寶菱重工機(jī)械有限公司， 江蘇 常州 213019；2.北京首鋼股份有限公司， 河北 遷安 064400）

?；嵯淳€的酸洗系統(tǒng)自投產(chǎn)以來設(shè)備故障率極高，運(yùn)行穩(wěn)定性差，經(jīng)分析其原因是在線脫硅加藥系統(tǒng)不完善導(dǎo)致的。于是對不完善的加藥系統(tǒng)的設(shè)備儀表進(jìn)行了重新選型，并完善了控制系統(tǒng)。經(jīng)過調(diào)試在線脫硅實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行，整個酸洗系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性得到提高。

在線脫硅 加藥 穩(wěn)定性

1 故障頻發(fā)的酸洗系統(tǒng)

硅鋼是一種硅含量較高的鋼種，鋼材中的高硅含量是導(dǎo)致帶鋼表面氧化皮中的硅含量增加的原因，這種高硅含量的氧化皮溶解到酸洗液中，使得酸洗液中的硅含量也相應(yīng)的增加。從對酸液中固體顆粒的含量及硅泥粒度分析可知：酸液中含有大量的細(xì)固體無定型SiO2顆粒，而且濃度很高，由于溶液中存在大量的SiO2顆粒，因此可認(rèn)為在酸液中存在飽和硅化物。硅泥中的固體顆粒的直徑多數(shù)在μm級，部分粒子經(jīng)團(tuán)絮后粒徑有所長大。由于本身二氧化硅顆粒表面帶負(fù)電荷，這種含高濃度的硅化物溶液在高溫設(shè)備的表面呈正吸附，酸液與設(shè)備表面處的硅化物局部濃度過高，使難溶的硅化物從溶液中沉淀下來，像黏結(jié)劑一樣將來自溶液中的SiO2顆粒一并吸附在設(shè)備和管道表面。由于硅酸鹽之間極易發(fā)生鉸鏈，形成長鏈的大分子。隨著帶鋼酸洗的進(jìn)行，這種硅化物不斷聚合，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與溶液中沉積下來的SiO2顆粒進(jìn)一步緊緊交合在一起，從而形成又硬又厚的硅垢，并逐漸增厚。

常化酸洗線投入運(yùn)行后，酸洗效果不穩(wěn)定，酸洗能力不足，生產(chǎn)的帶鋼經(jīng)常欠酸洗。酸洗工藝段設(shè)備系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生酸洗槽內(nèi)噴梁堵塞被震裂、酸洗循環(huán)泵大量損壞、石墨換熱器經(jīng)常被堵死，無法被堿洗或者堿洗效果差；再次上線后失效快。1號酸洗槽內(nèi)的濃度檢測儀表被硅泥緊緊包裹且失效，無法完成酸液的在線檢測和實(shí)現(xiàn)及時排廢酸和添加新酸，噸鋼酸耗是同類生產(chǎn)線的3倍以上。酸洗工藝段每次停機(jī)檢修完再次恢復(fù)生產(chǎn)困難，經(jīng)常出現(xiàn)突發(fā)設(shè)備的異常情況；在線脫硅系統(tǒng)中的壓濾機(jī)無法有規(guī)律的壓濾出合格的濾餅；用于輸送泥漿的氣動隔膜泵經(jīng)常損壞[1]。

核心設(shè)備及部件高頻失效或者損壞導(dǎo)致機(jī)組生產(chǎn)運(yùn)行時出現(xiàn)了很多未預(yù)料到的問題。酸洗系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性極差，系統(tǒng)無法順利完成一個生產(chǎn)周期。這些問題不但嚴(yán)重威脅著機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定，而且極大地提高了機(jī)組的運(yùn)營成本。

2 系統(tǒng)失穩(wěn)原因分析

依據(jù)機(jī)組的運(yùn)行情況，對問題的產(chǎn)生原因進(jìn)行工藝邏輯推理。壓濾機(jī)沒有濾餅排除，其原因是沒有硅泥漿排到壓濾機(jī)，沒有硅泥漿的原因是因?yàn)槌恋砉拗袥]有硅泥漿生成。通過分析發(fā)現(xiàn)沒有硅泥漿的原因是沉淀槽中沒有形成有效的沉淀，沒有生成沉淀的原因是絮凝劑和助凝劑沒有有效添加，藥劑沒有有效添加的原因是定量泵失效，不知道定量泵失效和定量泵不適合此類工況的原因是因?yàn)槎勘贸隹跊]有流量計(jì)。因此在線脫硅的改善點(diǎn)為晚上加藥系統(tǒng)。

3 在線脫硅加藥系統(tǒng)的改進(jìn)

3.1 在線脫硅的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在混合罐內(nèi)通過攪拌器進(jìn)行攪拌，同時混入絮凝劑A，用來中和硅泥顆粒表面的電荷，并把混合過后的廢酸通過溢流管溢流到預(yù)沉淀罐，與此同時溢流的管道中向廢酸中再添加另一種絮凝劑B，在溶液中形成大量的絮凝團(tuán)塊。在兩種絮凝劑的共同作用下使廢酸于預(yù)沉淀罐內(nèi)形成大量的SiO2沉淀，沉淀到預(yù)沉淀槽錐底的泥漿從罐底的管道排出，并由泥漿泵輸送到壓濾機(jī)，淤泥經(jīng)過壓濾機(jī)過濾，分離出泥餅和濾液[2]，濾液被輸送到酸洗循環(huán)罐中，而澄清的廢酸從預(yù)沉淀罐頂部的溢流罐溢流到酸洗循環(huán)罐內(nèi)。含硅量高的廢酸液經(jīng)過在線脫硅處理之后，酸液中70%的SiO2被去除，經(jīng)處理后的酸液將重新上線投入使用(見圖1)。

圖1 在線脫硅的工藝結(jié)構(gòu)

3.2 加藥系統(tǒng)的硬件改進(jìn)

經(jīng)分析確保有效生成硅泥的前提條件是添加足量藥劑。原有用于添加藥劑的定量泵僅為20 L/h，不僅不適合在線脫硅的藥劑添加量的要求，并且結(jié)構(gòu)過于簡化，缺失大量確保功能精度的管件，而且無法形成有效的監(jiān)控，無法成為一個閉環(huán)控制，無法建立在線脫硅和酸洗兩個系統(tǒng)的工藝邏輯關(guān)系[3]（見圖 2）。

圖2 原設(shè)計(jì)的加藥系統(tǒng)

鑒于原加藥系統(tǒng)無法正常工作，依據(jù)現(xiàn)在的工況對系統(tǒng)的硬件進(jìn)行了重新選型。重新對定量泵的流量進(jìn)行選型，依據(jù)工藝上的要求，選定的定量泵為SERA生產(chǎn)的C409.2-140的流量為140 L/h，并在新定量泵的出口添加用于監(jiān)控藥劑流量的流量計(jì)，形成了加藥系統(tǒng)的閉環(huán)控制，對加入系統(tǒng)的藥劑量進(jìn)行及時調(diào)整。由于定量泵的加藥量不是穩(wěn)定的流量，加藥量是成周期性正弦波形狀的流量。為了使進(jìn)入系統(tǒng)的藥量恒定，同時為了保證流量計(jì)能夠有效測量，在泵出口和流量計(jì)之間增加了脈沖阻尼器、單向閥等一系列管件（見圖3）。

圖3 改進(jìn)后的加藥系統(tǒng)

3.3 加藥控制系統(tǒng)的完善

經(jīng)過合理的選型和仔細(xì)研究在不增加新硬件的情況下，借助原有西門子控制系統(tǒng)預(yù)留的控制模塊接口，把新添加的設(shè)備全部接入原控制系統(tǒng)。通過調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了需要的工藝控制功能。

在程序中通過西門子專門的功能塊FC106，把所需加入的藥劑量的模擬量的數(shù)值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，將數(shù)字量的值通過模擬量輸出模塊輸出給定量泵的變頻器，實(shí)現(xiàn)沖程頻率0～100%的調(diào)控?，F(xiàn)在兩套加藥的定量泵可以依據(jù)酸系統(tǒng)下線進(jìn)入在線脫硅的酸液的流量，按照藥劑和酸液預(yù)設(shè)的比例，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際檢測的酸液量計(jì)算出需要添加的藥劑量。

更換定量泵之后，為了保證實(shí)際加入的藥劑量和計(jì)算的藥劑量一致，在定量泵出口設(shè)置了流量計(jì)（見圖4），對所加入的藥劑量進(jìn)行實(shí)時檢測，對定量泵的加藥量進(jìn)行實(shí)時調(diào)整，保證了藥劑添加的精度。

圖4 改進(jìn)后的加藥系統(tǒng)等效框圖

4 改進(jìn)的效果

通過對在線脫硅的改進(jìn)，現(xiàn)在在線脫硅已經(jīng)能及時有效地壓濾出硅泥餅，有效地去除了酸液中的硅泥，保證了在線使用酸液中的硅含量在150×10－6在限定值以下。由于酸液品質(zhì)改善，解決了系統(tǒng)功能紊亂問題，極大緩解了硅泥使得酸洗系統(tǒng)降效的問題，降低了機(jī)組因?yàn)楣δ苁П仨毻C(jī)檢修的次數(shù)，提高了機(jī)組的連續(xù)生產(chǎn)的作業(yè)率，降低了機(jī)組設(shè)備因硅泥導(dǎo)致?lián)p害的下機(jī)率。不但提高電工鋼酸洗的表面質(zhì)量，也使得機(jī)組能夠穩(wěn)定順行。

[1] 劉天浩，宮永鳳，李曉，等.變頻淺槽紊流酸洗技術(shù)在APL上的應(yīng)用分析[J].礦冶，2015，24（11）：151-154.

[2] 劉天浩.預(yù)脫硅技術(shù)在酸再生系統(tǒng)上的應(yīng)用[J].中國冶金，2015，25（6）：59-61.

[3] 劉天浩.硅鋼酸洗系統(tǒng)硅泥去除技術(shù)的功能解析與改進(jìn)[J].中國冶金，2017，27（10）：65-69.

M end Automatic System Defect of the Injecting Agentia in the Sedimentation

Xu Jun1,Liu Tianhao2,Gao Liangliang2,Li Li2,Li Guanglin2,Feng Jie2
（1.Changzhou Baoling Heavy&IndustrialM achinmery Co.,Ltd.,Changzhou Jiangsu 213019;2.Beijing Shougang Co.,Ltd.,Qian’an Hebei064400）

The equipment failure ratewas very high and bad stabilization happened in the pickling system of APL from operation.Basing on the analysis,the faultiness of injecting agentia system of the sedimentation was themain reason.The equipment and instrumentwere selected again,and the control system wasmended.After the commisisoning,the sedimentation worked well.The stabilization of the pickling system was improved.

sedimentation;injectagentia;stabilization

TG142.1

A

1672-1152（2017）05-0070-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.05.27

2017-09-28

徐?。?981—），男，助理工程師，畢業(yè)于江南大學(xué)，從事機(jī)械制造專業(yè)。

（編輯：苗運(yùn)平）