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        煉鋼熱燜渣循環(huán)水系統(tǒng)故障分析與解決

        2021-06-28 01:31:24
        天津冶金 2021年3期
        關(guān)鍵詞:平流泵體水池

        高 鵬

        (天津鋼鐵集團有限公司,天津300301)

        0 引言

        天鋼綜合加工廠精選車間是用于轉(zhuǎn)爐和精煉渣的熱燜渣處理。該系統(tǒng)原設(shè)計熱燜渣介質(zhì)為工業(yè)水,采用自清洗管道過濾器和活性炭濾網(wǎng)分別對燜渣水及燜渣回水進行過濾,以保證水泵的正常使用。后因公司濃鹽水無法處理排放,燜渣系統(tǒng)改為濃鹽水進行熱燜渣作業(yè),以達到消耗濃鹽水的目的。但在使用一段時間后燜渣水系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)系統(tǒng)和設(shè)備故障,燜渣效率下降,影響了正常生產(chǎn)。

        本文介紹了天鋼熱燜渣水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)施組成,對使用濃鹽水作為熱燜介質(zhì)后出現(xiàn)的系統(tǒng)和設(shè)備故障原因進行剖析,并就在現(xiàn)有條件下,如何解決這些故障進行深入探討,同時對熱燜渣系統(tǒng)提出了一系結(jié)構(gòu)、設(shè)備及操作工藝的改進措施。

        1 熱燜渣系統(tǒng)故障分析

        天鋼熱燜渣水循環(huán)系統(tǒng)是由平流池泵站和提升泵站組成。平流池泵站由3臺BWZG80-60 45 kw水泵(排量80 m3/h,揚程60 m)為地下燜渣池供水,根據(jù)處理渣量的大小決定是開一備二或開二備一,系統(tǒng)供水主管道管徑為DN200 mm,供水支管管徑為DN100 mm;提升泵站設(shè)有4臺BWZG110-25 22 kw水泵(排量110 m3/h,揚程25 m),分別將經(jīng)地下通廊返回提升泵站1號、2號沉淀池內(nèi)的燜渣余水排至平流池泵站。

        該系統(tǒng)使用濃鹽水進行熱燜渣作業(yè)后,經(jīng)過一段生產(chǎn)運行,發(fā)現(xiàn)自循環(huán)供水系統(tǒng)流量在逐漸下降,經(jīng)常會出現(xiàn)供、回流量不穩(wěn)的現(xiàn)象,易引起生產(chǎn)和設(shè)備事故。

        1.1 平流池水位下降過快

        平流池泵站供水能力下降,平流池水位下降過快。以2個燜渣池扣蓋燜渣、1個燜渣池分層打水為例,需要水流量約為130 m3/h,平流池泵站啟2臺水泵理論流量為160 m3/h,完全可以滿足生產(chǎn)需求,但現(xiàn)場實際生產(chǎn)過程中,平流池泵站啟2臺水泵的流量只能滿足2個池子扣蓋燜渣或者1個池子扣蓋燜渣、1個池子分層打水作業(yè)。

        1.2 燜渣池兩側(cè)水溝回水不均衡

        提升泵站1號、2號沉淀池燜渣返回水量不均衡。1號沉淀池啟2臺水泵,水仍然抽不及,當(dāng)燜渣返回水量過大時,會造成1沉淀池溢水,淹沒設(shè)備;2號水池啟1臺水泵,極短時間水就抽干,無法正常向平流池供水。因此造成整個提升泵站向平流池供水能力減小。

        1.3 水泵電機過熱

        兩個泵站的水泵震動大、電機過熱,水泵、電機使用壽命短。

        2 故障原因分析及解決方案

        通過對上述系統(tǒng)及設(shè)備故障現(xiàn)象的分析,發(fā)現(xiàn)主要原因是燜渣系統(tǒng)水管路及泵體結(jié)垢堵塞、燜渣池兩側(cè)排水溝回水不平衡、水泵汽蝕造成的震動過大和設(shè)備損壞。

        2.1 水管路及泵體堵塞

        2.1.1 原因分析

        平流池泵站原設(shè)計在供水管路中安裝自清洗管道過濾器,對燜渣水進行過濾;在平流池中安裝活性炭濾網(wǎng),用于過濾燜渣回水。

        自使用濃鹽水燜渣作業(yè)后,由于濃鹽水中含有大量重金屬離子及酸、堿根,這些物質(zhì)與鋼渣中的其它雜質(zhì)(游離氧化鈣)會在水中形成一種白色易粘附的物質(zhì),導(dǎo)致過濾器與活性炭濾網(wǎng)頻繁堵塞。平流池泵站供水流量變小,無法滿足系統(tǒng)供水量需求?;钚蕴繛V網(wǎng)堵塞后,燜渣回水從活性炭濾網(wǎng)上方通過,直接進入水泵及供水管道,這種白色物質(zhì)會附著在管道內(nèi)壁、水泵葉輪及腔體上,造成管道通徑變小,水泵間隙變小。通過對平流池泵站供水管道拆解發(fā)現(xiàn),內(nèi)壁結(jié)垢層厚度達到3~4 cm。根據(jù)管道流量公式Q=π×r2×V(Q:管道流量;r:管內(nèi)半徑;V:流速,取2 m/s)計算可得:

        正常DN200管道流量為Q=3.14×0.1×0.1×2×3 600=226.08 m3/h;堵塞后DN200管道流量僅為Q=3.14×0.07×0.07×2×3 600=110.78 m3/h,流量明顯減小。

        2.1 .2解決方案

        (1)取消平流池泵站自清洗管道過濾器,增加回水流程,使回水中雜質(zhì)盡可能多的沉淀。平流池原為兩個獨立水池一用一備,兩水池西側(cè)有可溢流隔墻,東側(cè)互通。針對現(xiàn)有工況,除正常的周期性管道清理外,在滿足生產(chǎn)用水需求的前提下,從降低平流池流速、提高沉淀能力入手,對平流池進行改造。將北側(cè)水池活性炭濾網(wǎng)處下盲板堵死,兩水池隔墻最西側(cè)開阻尼孔將兩水池聯(lián)通。精選車間燜渣水每小時最大需求量約為160 m3/h,根據(jù)管道流量公式Q=π×r2×V(V流速,取1 m/s)計算,阻尼孔直徑大于250 mm即可??紤]不驚擾平流池底部沉淀物、池壁結(jié)垢情況、兩側(cè)水池液位平衡及原有閘閥通徑(Ф800 mm)等因素,將阻尼孔尺寸定為400 mm×400 mm方孔,標(biāo)高-2.3 m;再將補充新濃鹽水管道和提升泵站回水管道出水口移至北側(cè)水池活性炭濾網(wǎng)處盲板西側(cè),使?fàn)F渣水從平流池北側(cè)中部向西流動,經(jīng)阻尼孔再由南側(cè)向東流入平流池泵站,降低平流池流速,提高沉淀能力。改造前平流泵站平面布置如圖1所示,改造后平流泵站平面布置如圖2所示。

        圖1

        圖2

        (2)對泵體及管路定期拆解清理更換。每個月利用更換備機時間對水泵進行拆解清理,每三個月對在用管線進行清理局部更換。

        (3)對于直埋地下無法定期進行清理的提升泵站水出口管道,采用架空方式重新敷設(shè),以達到定期清理的目的。提升泵站在裝水泵型號為BWZG110-25(排量110 m3/h,揚程25 m),水泵安裝位置標(biāo)高為-5.0 m,局部架空管道標(biāo)高為+5.5 m,落差10.5 m,水泵揚程完全可以滿足管道架空要求。

        通過以上工作,基本解決了由于水質(zhì)原因造成水泵、管路堵塞系統(tǒng)流量供給不足的問題。

        2.2 燜渣池兩側(cè)排水溝回水不平衡

        2.2.1 原因分析

        燜渣池與提升泵站采用通廊形式連接,1~7號池和8~12號池的回水經(jīng)通廊內(nèi)兩側(cè)排水溝分別流入提升泵站1、2號水池。由于8~12號池回水在流經(jīng)通廊東側(cè)排水溝流回提升泵站2號池前要經(jīng)過兩個90°直角彎,此處容易沉積渣粉及雜物,導(dǎo)致東側(cè)排水溝不暢,部分回水溢流至西側(cè)排水溝返回1號水池。因此1、2號水池回水量產(chǎn)生明顯差異,造成與1、2號水池在裝水泵排量不匹配。提升泵站平面布置如圖3所示。

        圖3

        (2)通廊中管溝由于經(jīng)常有鋼渣落入,日積月累在通廊中形成阻埝。

        2.2.2 解決方案

        對通廊內(nèi)容易沉積雜物的位置要定期檢查、及時清理,保證提升泵站水池回水通暢。同時將兩處90°直角彎鑿成45°角,以利水流暢通、流量均勻。在考慮不驚擾水池底部沉淀物、池壁結(jié)垢情況、參考供水流量等因素,在1、2號沉淀池間隔墻最南側(cè)開300 mm×300 mm方孔(標(biāo)高與水池回水口一致,-7.00 m)將兩水池連通,起到平衡水位的作用。

        2.3 水泵空吸

        2.3.1 原因分析

        (1)水泵吸水管道腐蝕破損(尤其是與平流池液面交接位置),水泵動平衡遭到破壞,震動加大管道法蘭螺栓松動,造成管道氣密性下降。

        (2)水泵啟動時注水不到位,泵體及吸水管道中空氣沒排凈。

        (3)管道上電動或手動閥門沒動作或動作不到位。

        2.3.2 解決方案

        (1)定期更換水泵吸水口管道,并刷漆防腐,緊固水泵及管道法蘭螺栓。

        (2)將水泵啟動方式由自吸式改為注水式,改善水泵啟動效果。

        (3)將管道上的電動閥門拆除,改為手動閥門,人為加強職工在啟泵前對管道上的閥門進行檢查,保證閥門動作正常到位。

        2.4 泵體及配套電機損壞

        2.4.1 原因分析

        (1)由于管道上安裝的壓力表、液位計及流量計極易被超濃鹽水中的雜質(zhì)堵塞、附著、腐蝕,在實際生產(chǎn)中造成反饋數(shù)據(jù)誤差較大或計量失靈,這也是造成水泵吸空和振動增加的主要原因。水泵吸空、振動大易造成電機過熱,工作葉輪及泵殼內(nèi)壁磨損、泵軸彎曲。

        (2)超濃鹽水中的雜質(zhì)附著在一、二級葉輪、副葉輪和泵軸表面,形成硬質(zhì)殼體并逐漸加厚,造成一、二級葉輪、副葉輪和泵軸與泵殼內(nèi)壁的間隙逐漸變小,電機負(fù)載增大,電流及溫度上升;同時電機兩端軸承潤滑油融化外溢,進而造成電機兩端軸承損壞。

        (3)泵體內(nèi)部件需要頻繁拆解除垢,半個月~1個月/次。泵軸孔與電機軸頭的接觸部位不可避免的發(fā)生磨損變形,導(dǎo)致泵軸安裝精度低,泵體運行震動大,容易造成泵體及電機前后端蓋斷裂。泵體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

        圖4

        2.4.2 解決方案

        (1)受使用水質(zhì)及備件成本所限,儀表反饋數(shù)據(jù)誤差較大的情況很難解決。但通過觀察水泵拆解清理情況,發(fā)現(xiàn)只要清理及時,即使一級葉輪產(chǎn)生一定磨損,水泵運行也會相對穩(wěn)定,只是壓力會有所下降。由于生產(chǎn)對水的壓力要求不高,因此對水泵一級葉輪進行改造,將一級葉輪與泵殼縫隙從1~2 mm提至5 mm左右,補償由于堵塞造成間隙量減少對水泵及電機運行的影響,減少水泵拆解頻次??紤]到縫隙加大后,啟泵時產(chǎn)生的吸力會有所下降,采用將吸水管道防爆電磁閥拆除,加裝不銹鋼球閥接泵注水的方式啟動水泵,彌補吸力下降的問題。

        (2)根據(jù)改造后的使用周期,嚴(yán)格執(zhí)行定期對水泵進行拆解清理,保證泵體內(nèi)部清潔。加強操作檢查,特別是對水泵停機時泵軸的運行狀態(tài)的檢查。

        (3)保證泵軸安裝精度(新泵同心度≤0.1 mm,舊泵同心度≤0.25 mm),達不到精度要求的部件應(yīng)及時更換。

        (4)在沒有解決計量儀表適應(yīng)水質(zhì)問題之前,制定出點巡檢制度,主要加強對液位、壓力、水泵運行狀態(tài)的檢查。

        3 結(jié)語

        通過對燜渣系統(tǒng)平流池泵站及提升泵站的一系列改造及操作人員培訓(xùn)后,天鋼熱燜渣水循環(huán)系統(tǒng)在滿足生產(chǎn)的情況下,水泵及電機故障率大幅下降,電機維修量從2018年上半年最高峰3臺/周,下降至2020年的1臺/月,水泵使用壽命達到2年左右。同時也證明了清水泵只要使用維護得當(dāng),也能應(yīng)用到濃鹽水燜渣的水系統(tǒng)中,在保證生產(chǎn)正常的同時為公司減少了設(shè)備改造費用。

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