石灰石系统改造

石灰石系统改造（精选八篇）

石灰石系统改造 篇1

某电厂采用2台SG260-9.81/M255型循环流化床锅炉, 每台锅炉配备一套气力输送炉内石灰石脱硫系统。石灰石的4个给料口布置在炉膛前墙, 同时由1台石灰石罗茨风机进行送粉, 石灰石粉从粉仓经旋转给料阀、混合器后, 被石灰石风机通过输送管道送入炉前刮板给煤机, 随给煤进入炉膛密相区。其工作原理如图1所示。

2 石灰石投运后出现的问题

该厂两台石灰石系统试运行过程中出现了一系列的问题:石灰石系统送粉管路细长、弯头多、易发生堵塞, 特别是炉前细管道, 严重影响正常运行;由于给煤系统自身密封缺陷, 石灰石进入给煤系统后泄漏严重, 污染环境;系统管径小, 旋转给料阀选型小, 输送粉量达不到额定量, 不能满足脱硫要求;旋转给料阀密封性能差, 不能发挥锁气的作用, 造成石灰石仓返风严重, 造成下粉不畅;投入石灰石后, 造成炉膛床温降低, 床压迅速上涨, 灰渣排放量增大;石灰石管道与炉膛部件之间的连接有问题, 膨胀不好。

3 电厂脱硫用石灰石基本要求及问题原因分析

3.1 石灰石颗粒度的要求

脱硫使用的石灰石粉要求:CaCO3≥94.06%, Mg CO3≥1.8%, 水分≤0.08%, 其他≤4.06%, 石灰石粉粒度≤1.5 mm。脱硫剂粒度与燃煤粒度及其粒度分布对循环流化床锅炉的脱硫效率都有较大的影响:采用合理粒度的石灰石粉, 可以有效的提高循环流化床锅炉的脱硫效率, 过小的脱硫剂粒度会造成脱硫剂在炉膛内未能完全反应就被高速的烟气带走, 影响脱硫效率, 造成不必要的浪费;采用粒度较大的石灰石粉就会减少反应生成的CaO与烟气中SO的接触面积, 并且在炉内不易破碎, 同样影响脱硫效率。

3.2 电厂锅炉脱硫使用石灰石粉的特性及输送特点

3.2.1 石灰石粉特性

研磨后石灰石粉颗粒有棱角, 硬度高;石灰石粉对压缩空气分子的亲和力差, 逸气性强;粒度分布差别较大 (30μm～10 mm) ;堆积密度较大 (1.1～1.4 t/m3) ;CaO的含量高, 吸水性高, 粘度大。

3.2.2 石灰石粉的输送特点

属于难输送物料, 对管道的磨损也较大;气力输送的悬浮速度梯度较大, 流态化性能差, 气力输送的状态极不稳定;石灰石粉颗粒容易沉积;易吸潮板结, 造成堵管。

3.3 炉内石灰石脱硫机理

添加石灰石脱硫的热化学反应包括CaCO3煅烧的吸热反应和硫酸盐放热反应两部分, 其热化学反应方程式如下:

由此可见, 石灰石炉内脱硫为吸热反应。

综合以上分析, 结论如下:图1石灰石系统管路布置不合理, 管道长, 弯头多及运行不合理是堵塞的原因;旋转给料阀锁气差及管道细是下粉量不能满足要求的重要原因;石灰石反应时吸热是床温降低的原因。所以在设计、改造、布置石灰石管路系统时, 应尽量减少弯头、大小头, 缩短输送距离。

4 问题的解决

针对该厂石灰石系统运行出现的问题及原因分析, 提出以下几种改造方案: (1) 增加两台小型刮板输送机, 将石灰石从粉仓直接输送至刮板给煤机内, 随给煤进入炉内; (2) 增加两台螺旋输送机, 将石灰石从粉仓直接输送至刮板给煤机内, 随给煤进入炉内; (3) 在锅炉8 m平台刮板给煤机上方重新建造石灰石仓, 利用石灰石粉自身重力落入刮板给煤机内随煤进入炉堂, 可在落粉管加装一股一次风管, 作为石灰石粉的助吹风与石灰石粉仓的密封风; (4) 在原来系统上进行改进:从4.5 m石灰石管道出口直接连接到炉前输煤吹扫风管道口 (也可以是连接到下二次风管) , 与输煤吹扫风混合进炉膛, 连接方式是陶瓷软管连接 (或者增加一个膨胀节连接, 用于解决锅炉上下膨胀问题) , 增加锁气输送泵装置 (或增加一个锁气阀, 并更换旋转给料阀) , 增加下料缓冲仓, 并由排气管将气排至石灰石库顶部; (5) 用螺旋输送机取代旋转给料阀, 重新铺设石灰石管路系统, 尽量减少弯头, 同时加粗管径, 由φ76 mm改为φ159 mm。其工作原理如图2所示。

方案1是在原有系统废弃的基础上重新建立石灰石固体输送系统, 系统简单可调性强, 但长期运行将使刮板底板及链条上易粘石灰粉, 不易清除, 堵塞现象频繁, 且现场布置较困难。同样方案2也存在现场布置困难, 密封不好, 污染环境的问题。所以方案1、2未采用。

方案3因钢材涨价, 投资成本高, 但可行性强, 可作为最后预留方案。

方案5与方案4类似, 但可明显看出方案5设备少、系统更简单, 操作方便, 运行更稳定, 投资也相对少, 故最终选择方案5作为最终的改造方案。

为解决锅炉膨胀的问题, 方案5石灰石输送系统在炉膛入口的选择上有两种:一是装设在锅炉返料阀上, 二是装设在锅炉下二次风管上, 返料阀是锅炉的固定点, 可以不考虑锅炉的膨胀问题, 周边电厂有类似的做法, 但考虑到会加长管线, 并增加几个弯头, 增加了管道堵塞的概率, 所以选择装设在锅炉下二次风管上, 并增加一个膨胀节。螺旋输送机电机是变频调节, 可通过调整螺旋输送机的转速来控制石灰石量。螺旋输送机出口与风管同向, 可以保持一定夹角, 也可以平行布置, 形成类似射水抽气器的原理, 保证石灰石仓的密封性能。

该厂于2008年3月份改造完成, 目前运行状况良好, 锅炉烟气满足了环保要求, SO2排放浓度控制在250 mg/m3左右, 并实现了数据的在线传递、监测。

5 结论

石灰石系统改造 篇2

蔡贵辉

（湖南永清脱硫有限公司，长沙410005）

摘要：本文通过对湿法烟气脱硫工艺与腐蚀现象的分析，对湿法烟气脱硫设备阀门材料的选用进行了探讨。

关键词：石灰石－石膏湿法脱硫工艺 腐蚀 阀门 蝶阀 材料选用

Investigation and Ways to Material Selection for Valves

in Wet Limestone & Gypsum Flue Gas Desulphurization Technology

Cai Guihui(Hunan Yonker Desulphurization Co., Ltd)Abstract

By analyzing the wet limestone & gypsum flue gas desulphurization technology and corrosion phenomena, this paper discussed the material selection of vales in wet limestone & gypsum flue gas desulphurization system.Keywords

wet limestone & gypsum flue gas desulphurization technology, corrosion, valve, butterfly valve, material selection

0 引言

腐蚀是材料在环境的作用下引起的破坏或变质。金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏，有时还同时伴有机械、物理或生物作用。非金属的破坏一般由于化学或物理作用引起，如氧化、溶解、膨胀等。

石灰石－石膏湿法烟气脱硫装臵因其工艺技术成熟、煤种适用面宽、脱硫效率高、成本较低而成为国内外火电厂烟气脱硫系统的主流装臵，但是该装臵所用的石灰石－石膏湿法脱硫工艺造成整个系统的工作环境恶劣、防腐蚀工程量大，对系统设备的防腐性能提出了较高的要求。

阀门是流体输送系统中的重要控制设备，改变通路断面和介质流动方向，具有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能，在整个脱硫过程中，阀门性能的优劣直接关系到整个脱硫系统能否正常有序高效运行。笔者根据多年的阀门设计制造经验，综合现在石灰石－石膏湿法烟气脱硫工况条件，就阀门防腐材料选用对策作如下分析与探讨。1 石灰石－石膏湿法脱硫工艺原理

石灰石－石膏湿法脱硫工艺是石灰石（CaCO3）经磨碎后加水制成浆液作为吸收剂，与降温后进入吸收塔的烟气接触、混合，烟气中的SO2与浆液中的CaCO3 及加入的空气进行化学反应，最后生成石膏。脱硫后的烟气经除雾、换热升温后通过烟囱排放。该工艺系统包括烟气烟道、烟气脱硫、石灰石制备、石膏处理和废水处理几大部分。其主要的化学反应过程如下： ①．SO2 + H2O → H2SO3 吸收

②． CaCO3 + H2SO3 → CaSO3 + CO2 + H2O 中和 ③． CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO4 氧化 ④． CaSO3 + 1/2 H2O → CaSO3•1/2H2O 结晶 ⑤． CaSO4 + 2H2O → CaSO4•2H2O 结晶 ⑥． CaSO3 + H2SO3 → Ca(HSO3)2 pH控制

另外，燃煤产生的卤化物（氯化物、氟化物）和氮化物的含量，除本身具有腐蚀作用外，会强化腐蚀环境PH值的变化，强化硫酸盐的腐蚀作用，具有强氧化性。2 主要腐蚀现象及腐蚀环境 2.1 主要腐蚀现象

烟气脱硫系统的腐蚀现象非常复杂，形式上有均匀腐蚀（一般腐蚀）和局部腐蚀（缝隙腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀等），以及物理腐蚀（磨损腐蚀、气泡腐蚀和冲刷腐蚀）、电化学腐蚀等，又因温度、运行工况等因素交织，整个腐蚀是化学、物理和机械等因素迭加的复杂过程。

非金属材料的化学腐蚀较缓慢，而物理腐蚀破坏较迅速，是造成非金属腐蚀的主要原因。物理腐蚀主要表现为溶胀、鼓泡、分层、剥离、开裂、脱胶等现象，其起因主要由腐蚀介质的渗透和应力腐蚀所致。

烟气中的SO2、HCl、HF和NxO等酸性气体在与液体接触时，生成相应的酸液，其SO32－、Cl－、SO42－对金属有很强的腐蚀性，对防腐内衬亦有很强的扩散渗透破坏作用。

安放有垫圈的部位或附着沉积物的金属表面易发生缝隙腐蚀。

如果钝化膜再生得不够快，点腐蚀就会加速，使腐蚀程度加深。一般在含有氯化物的水溶液中易发生此类点腐蚀。

金属表面与水及电解质接触处易形成电化学腐蚀（此现象在不同金属之间的法兰连接处、焊缝处比较常见）。

溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其毛细孔内，当系统停运后，逐渐变干，溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结晶，随后体积发生膨胀，使防腐内衬产生应力，发生剥离损坏。

浆液中含有的固态物，在一定流速下对系统设备有一定的冲刷作用，形成冲刷腐蚀。

……

2.2 主要腐蚀环境

按阀门使用区域划，将脱硫系统划分为制浆区、石膏浆液排出区、真空皮带脱水机系统区、工艺水箱区等区域。制浆区浆液中主要含有CaCO3颗粒和悬浮液，pH值一般在8左右，固体颗粒含量大（约28～32%），流速大，对设备冲刷作用较剧烈。如果制备石灰石浆液的工艺水是利用真空皮带脱水机冲洗石膏用的过滤水，则石灰石浆液中也会含有氯离子、硫酸根离子和亚硫酸根离子，氯离子的质量分数可达到2х10-2左右，浆液供应系统内可能会发生酸性腐蚀。

石膏浆液排出区：吸收塔内浆液pH值为5～6，氯离子浓度为2х10-2左右，含固量较大（14～16%），流速大则有冲刷。排出石膏浆液中主要含有氯离子、硫酸根离子和亚硫酸根离子，氯离子浓度为2х10-2以上，该区会发生酸性腐蚀。

真空皮带脱水机系统区：石膏浆液经水力旋流器一级脱水后，再经真空皮脱水机二级脱水，石膏浆液进一步脱水至含固率达到90%以上，已澄清的液体的含固率低（3～4%），冲刷磨损小，浆液中也会含有氯离子、硫酸根离子和亚硫酸根离子，氯离子的质量分数可能达到2х10-2左右，该区内可能会发生酸性腐蚀。

工艺水箱区：湿法脱硫系统中的吸收剂浆液制备、除雾器冲洗、石膏冲洗、浆液管道冲洗、设备冷却等需要大量水源，对水质无特殊要求，采用电厂循环水，则浆液中也会含有氯离子、硫酸根离子和亚硫酸根离子，氯离子的质量分数可能达到2х10-2左右，浆液供应系统内可能会发生酸性腐蚀。

根据上述主要腐蚀环境的分析，脱硫系统阀门的工况较为恶劣，尤以石膏浆液排出区腐蚀环境最为苛刻。以下阀门材料选用对策便依此腐蚀环境进行分析与探讨，其它腐蚀环境中的阀门材料选用可参照选用。3 阀门材料选用对策

阀门主要零件材质选择，首先考虑的是工作介质的物理特性（如温度、压力）和化学特性（腐蚀性），同时要考虑介质的清洁程度（有无固体颗粒，颗粒的密度等），再参照国家和使用单位的有关规定和要求选择。

阀门的主要组成部件有阀体、阀板、阀杆、阀座及轴封等。阀门种类繁多，其中蝶阀因其结构长度短、启闭速度快、具有截止、导通及调节流量等综合功能优势，在脱硫系统中无论是制浆区、石膏浆液排出区、真空皮带脱水机系统区还是工艺水箱区均应用广泛，下面就以蝶阀为例对阀门材料的选用对策进行分析探讨（其它类型阀门可参照选用）。蝶阀按密封材质的不同可分为金属密封蝶阀与橡胶密封蝶阀。金属密封蝶阀是金属对金属形成密封副，橡胶密封蝶阀是金属对橡胶或橡胶对橡胶形成密封副。3.1蝶阀运行工况分析

蝶阀与介质接触的部位主要为阀板、阀体、阀座、阀轴及轴封，如下图示：

阀杆在动力源的驱动下，带动阀板开启、阀体阀板阀杆介质流向关闭或调节流量，从而实现对介质流的控制。阀板始终处于介质流中，介质（带有固体颗粒）对其的冲刷磨损无可避免。当阀板开度较小（约0～15°），阀板对流体形成的节流效应，常常会引起冲刷和汽蚀（此工况在实际工作中应尽量避免）。在阀门的关闭过程中，阀门密封副之间会产生一定的滑移和摩擦、挤压作用，以形成一定的弹性变形，以起到密封作用，在这个过程中，密封副因滑移和挤压造成磨损。故除整个阀板受介质浸泡、冲刷腐蚀外，密封副局部还将承受严重的汽蚀和冲刷磨损，以及受固体颗粒的磨料磨损及破坏等。这种工况对阀板的密封副材质提出了较高的要求，除了要抗介质腐蚀外，还要抗挤压磨损。

阀体是介质通流部件，介质在其中通过或停留。阀体受一般腐蚀与冲刷腐蚀。

阀杆在动力源驱动下带动阀板转动，承受扭矩与弯矩作用，易发生应力腐蚀破裂。阀杆与轴套材质的不同、阀杆与轴封材质不同，或存在电价差，会导致发生电化学腐蚀。轴封处淤积或沉积介质，存在缝隙，可能发生缝隙腐蚀与点腐蚀。3.2 金属密封蝶阀材料选用对策

在烟气脱硫的实际运行中，我们发现阀体和阀板常采用316L不锈钢，有的项目采用双相不锈钢，但是通过2～3年实际工况运行后，蝶阀的腐蚀与磨损十分严重，不得不重新更换阀门。

针对烟气脱硫浆液特性：磨损性、腐蚀性和强氧化性等，常采用Ni-Cr-Mo合金制作阀板、阀座与轴。由于Ni-Cr-Mo合金材料牌号很多，有蒙乃尔合金、哈氏合金（牌号如DIN标准的2.4602、2.4686、2.4605）,超级奥氏体合金（牌号如DIN标准的1.4529、1.4539）、超级双相不锈钢（牌号如DIN标准的1.4588、1.4593）、双相不锈钢（牌号如DIN标准的1.4507、1.4602、1.4469）等等。

在欧美国家的烟气脱硫系统中，浆液阀门的蝶板大都采用哈氏合金（哈氏合金材料在脱硫领域得到广泛应用是世界公认的），后来蒂森克努伯不锈钢公司开发出含Mo6%的超级奥氏体防腐合金—DIN1.4529，也称926合金（或称6钼合金），专门针对烟气脱硫进行试验开发，目前在湿法脱硫工艺系统中，阀门的阀板已成功采用DIN1.4529材料，具有良好的机械强度、机加工和焊接性能，且无焊缝开裂问题，并具有良好的热稳定性，除可承受一般腐蚀外，还可承受冲刷磨损及挤压磨损，使用效果较为理想，国际上有使用十多年未出现腐蚀的例子。DIN1.4529材料价格昂贵，阀门阀体、阀板材料整体采用DIN1.4529制作，直接增加了阀门的造价，增加了脱硫成本。对于阀体、阀板我们可考虑使用碳钢内衬DIN1.4529的可行性。对于阀杆，为了提高性价比，也可采用碳钢衬DIN1.4529材料（包焊DIN1.4529薄皮）。

金属密封蝶阀虽然价格高于橡胶密封蝶阀，但由于具有使用寿命长，性价比较高，较橡胶密封蝶阀更受市场的欢迎。3.3 橡胶密封蝶阀材料选用对策

橡胶密封蝶阀如果是“金属对橡胶”（金属与橡胶构成的密封副）的密封，则对金属密封圈材料采用DIN1.4529。橡胶中丁腈橡胶NBR、氟橡胶FPM、填充聚四氟乙烯PTFE、乙丙橡胶EPDM等都应用较广，其各自特性如下：

乙丙橡胶EPDM：密度小，色浅成本低，耐化学稳定性好（仅不耐浓硝酸），耐臭氧，耐老化性优异，电绝缘好,冲击弹性较好；但不耐一般矿物油系润滑油及液压油。适用于耐热-50度～120度。

丁腈橡胶NBR：耐汽油及脂肪烃油类性能好。有中丙烯腈橡胶（耐油、耐磨、耐老化性好。但不适用于磷酸，脂系液压油及含添加剂的齿轮油）与高丙烯腈橡胶（耐燃料油、汽油、及矿物油性能最好，丙烯脂含量高，耐油性好，但耐寒性差）。适用温度-30度～120度，应用广泛。适用于耐油性要求高的场合。

氟橡胶FPM：耐高温300度，不怕酸碱，耐油性是最好的。电绝缘机械性、耐化学药品、臭氧、大气老化作用都好，但加工性差、耐寒差，价贵，适用温度-20度～250度。

填充聚四氟乙烯PTFE：耐磨性极佳，耐热、耐寒、耐溶剂、耐腐蚀性能好，具有低的透气性但弹性极差，膨胀系数大。用于高温或低温条件下的酸、碱、盐、溶剂等强腐蚀性介质。

以上橡胶中的乙丙橡胶EPDM在脱硫系统中以其综合性能优、价廉物美而应用较广。

虽然橡胶的化学腐蚀较缓慢，而物理腐蚀破坏较迅速，在腐蚀介质的渗透和应力下腐蚀，表现为溶胀、鼓泡、分层、剥离、开裂、脱胶等。所以，橡胶密封蝶阀寿命较低，一股为3～5年。但是，橡胶密封蝶阀因价格低，一次投入少，橡胶密封圈易于更换，而致橡胶密封蝶阀亦被广泛应用于湿法脱硫系统中。4 结论

石灰石系统改造 篇3

1 设备原状分析

原有两套石灰混配系统分别是1#混配系统和2#混配系统, 两套混配系统完全相同, 现以1#混配系统为例说明。整套系统为就地控制箱式成套控制系统。当前控制系统的主要部分采用的是单片机和外围电路继电器输出的控制器。由于该系统采用的是电子元件实现控制逻辑, 存在无法扩展增容、设备老化难以更换、人机接口为机械旋钮、界面不友好、抗干扰能力差、没有上位画面监控系统等缺陷。

干石灰投加室内环境的粉尘过大、电磁干扰过强、柜内的信号线对地测量悬浮电压都在50 V以上, 这些都对该系统中的液位信号的输入造成严重影响。为防止对控制器接地的影响, 该过程能以中断一个周期的程序执行, 并启动下一周期。这都能证明电磁对控制器程序有很强的干扰。

该控制器的逻辑控制能力不能达到生产工艺要求, 导致该系统自安装投运后从没有按既定程序正常地自动投加干石灰和水。该控制器稳定性不可靠, 没有可操控性, 不能进行程序方面的升级改造, 也无法与上位通讯。这样无论是对生产单位, 还是对维护单位, 都造成了很大不便。

2 改造依据

根据生产操作人员对生产工艺要求和生产过程的控制性和操作的简约型要求作为依据。

2.1 工艺要求

工艺要求主要有: (1) 搅拌机在系统运行时立刻运行。 (2) 石灰混配中, 当液位低于某设定值L时, 要进行配工作——加水到设定值A时停止, 按照加灰要求 (按时间加灰, 加灰时间H可以调整) , 时间H结束后继续加水, 直到液位设定值B. (3) 石灰混配开始的同时, 石灰罐振荡器同时工作, 并吹气3 s。

2.2 控制要求

控制要求主要有: (1) 人机接口上的机械旋钮打到停止位时系统必须停止; (2) 人机接口上的机械旋钮打到PLC控制位置时, PLC控制系统会根据上位画面自动按钮的位置和混配池液位自动进行石灰混配; (3) 自动控制时, 液位设定值A, B, L和加灰时间设定值H可以自由更改; (4) 实现远程监控, 并可以随时远程中断系统运行。

3 改造后的系统组成及功能

3.1 改进后的系统组成

改进后的石灰系统的主要组成内容为: (1) 将控制系统改造成以西门子PLC S7-300为控制器的一体化控制系统。该PLC系统主要包括315PLC、307电源模块、以太网模块、I/O模块, 使用8点AI模块、32点DI模块和32点DO模块各1块。 (2) 该系统将与加药间系统主交换机连接, 与原水主控室加药系统工控机通讯, 监控软件使用i Fix实现石灰干投系统的远程和本地监控, 对控制逻辑进行灵活组态, 并记录SOE (Sequence Of Event) 事件的顺序、故障发生的时间和事件类型, 例如某开关XX时XX分XX秒XX毫秒发生什么类型的故障。 (3) 将石灰搅拌池的分体式液位计改为西门子一体式液位计, 将原来的干节点式开关量液位信号改为连续的模拟量信号, 提升系统的可控性。 (4) 将石灰搅拌机、石灰干投机的运行信号由原来的按钮输入信号改为接触器的吸合信号, 增加电机运行信号的可信度。

3.2 系统功能

3.2.1 PLC控制柜的功能

PLC控制柜是系统的核心部分, 主要由逻辑组件、电源组件和端子排组成, 完成整个系统的控制和监视。电源组件可提供220VAC、24VDC和24VAC三种规格的电源, 每种规格的电源都在柜内独立, 确保与远程接触器、模拟量仪表及补水阀等不同类型的信号互不干扰, 对PLC柜柜体安装接地线、PLC柜的对地电阻小于4Ω。

3.2.2 上位机和操作盘的功能

通过编程软件Step7的用户界面提供通信组态功能, 人机界面系统可根据生产操作人员的要求进行自由组态, 实现石灰混配系统所有的监控功能。目前的操作界面主要由监控主画面、各单个设备的详细状态画面和各个设备的动作曲线画面等三部分组成。出于使用次数少和现场第一控制权的原因, 操作盘仍采用机械式旋钮界面。使安装位置远离粉尘环境, 可在节省成本的同时, 保证现场的第一控制权。对不同类型信号的线缆进行合理布局, 同时将操作盘与PLC柜体连接, 避免操作盘出现悬浮电压, 可在避免设备误动作的同时, 保证人身安全。

4 使用效果对比

4.1 形式灵活

单片机形式的灵活性受到限制, 一旦厂家配置完成, 要想修改逻辑, 只有通过修改配线和增加继电器来完成, 复杂的程序需要更多的继电器。而该套PLC装置的程序可以按控制要求重新编写, 只要更改可编程控制器程序即可;修改程序只需要改软件, 无需二次改线和增加设备, 在不更改逻辑的情况下, 可以随时在上位机修改液位设定值A, B, L和加灰时间设定值H.

4.2 生产和设备成本降低

单片机和继电器的自身使用寿命有限, 由于防护等级不够, 很容易烧毁。而将两套石灰混配系统改造成为一套PLC系统控制, 可减少设备空闲浪费, 且不必专人到现场操作, 节省了人力。

4.3 可以提供事故追忆

单片机和继电器形式的一旦动作后会马上复位, 对于调差、分析事故或故障原因比较困难。而该套PLC控制系统动作后记忆可查, 报警画面点亮的指示灯和音响警报音提供报警提示, 画面记录的现场设备的动作曲线可以分析出各设备的运行状态, 分析快速且可靠。

5 结束语

石灰石破碎机进料的改造 篇4

1 破碎工艺流程和主机设备

由运矿自卸车将石灰石原矿倾倒至破碎料坑内, 由重型板式喂料机将原矿送入新型单段锤式破碎机内, 再由短胶带输送机将破碎后的物料转送到长距离胶带输送机。 工艺流程和主要设备见图1 和表1。

2 存在的问题

原料分厂岩溶填充物与洁净石灰石的搭配通常采用两种方式进行:一种是在矿石采挖装车时, 使用挖掘机将岩溶填充物直接与洁净石灰石进行混装, 因混装后两者均匀性非常差, 易裹团, 导致破碎机经常发生堵料的情况, 因此, 通常仅限在削顶作业时使用。另一种方法是将岩溶填充物单独运至破碎平台卸下, 再将洁净石灰石倒入料坑, 由装载机铲装抛撒搭配添加。

采用铲车抛洒岩溶填充物与洁净石灰石搭配后, 对比破碎洁净石灰石时, 最为明显的是破碎机电动机电流偏高, 瞬时电流振幅大, 破碎机内部物料淤积, 很难通过转子下方篦板, 多次出现破碎机腔体堵料, 甚至导致破碎机三角带拉断等异常情况, 造成设备损坏和生产停滞。 另外, 由于排料不畅导致破碎机转子磨损十分严重, 破碎机锤头使用寿命也明显缩短, 在增加了设备维护和使用费用的同时, 对生产的连续稳定还造成了一定影响。

3 原因分析

我们根据石灰石中的钙含量, 通常每车洁净石灰石 (约55t) 按1~2 铲与岩溶填充物进行抛撒搭配, 搭配比例约在6%。 破碎料坑容积约300m3, 但因运矿车单侧卸料, 只能装纳4 车物料, 约200t。 从现场观察来看, 破碎料坑上部为直段, 下部呈倒喇叭口状 (锥形) 。卸料后, 料坑内物料表层呈一定坡度 (见图2) 。 由于料坑高度原因, 当料坑运矿车卸料侧物料与卸料口水平时, 料坑另一侧物料刚好淹没料坑下部 (重型板式喂料机上方) 进料口。 此时搭配的岩溶填充物在料坑下部锥形口处随着重型板式喂料机输送而快速收缩聚集在一起, 因此, 未起到均匀沉降的效果 (见图2) 。随着料坑下部进料口露出, 此种现象更为明显。 当集中的岩溶填充物输送至破碎机内, 由于其黏性较强 (沉积岩尤为突出) , 篦板间隙小, 进入破碎机后附着在篦板以及破碎机内部, 造成堵塞篦孔制约生产。 因此, 尽量使料坑内物料充足, 避免料坑下部进料口露出, 应该采取一层洁净石灰石与一层岩溶填充物的搭配方式, 通过上部物料挤压, 沉降均匀, 再通过重型板式喂料机输送至破碎机内才能起到最佳均化效果, 破碎机工况将会大大提升。

4 解决措施

1) 对进料坑进行扩容处理, 将料坑整体升高1.5m。增高后料坑容积从原来的300m3增加至420m3, 能多卸料3 车, 使洁净石灰石与岩溶填充物能充分沉降混合。 料坑增高前后对比见图3。

2) 对铲车搭配岩溶填充物方式进行调整。 若搭配一铲, 则分为两个半铲进行搭配, 且分别搭配至料坑内左侧和右侧。 若搭配两铲, 则分别搭配至料坑内左侧和右侧各一铲。 另外铲车驾驶员在搭配岩溶填充物时, 尽量将岩溶填充物抛撒分散开。

3) 做好篦板与锤头间间隙的调整, 严格控制该间隙在30~50mm, 避免破碎机锤头和篦板间间隙过大导致积料。

5 改后效果

1) 2015 年1 号和2 号破碎机在6 月份料坑增高后单套锤头破碎产量明显增加, 1 号破碎机连续两套锤头均达到80 万吨, 2 号破碎机使用的两套锤头更是达到了98 万吨和111 万吨。 单套锤头产量几乎翻番, 经济效益十分明显。 1 号和2 号破碎机锤头使用情况见表2。

2) 1 号和2 号破碎机的岩溶填充物的搭配比例在料坑增高以后显著提高, 达到5.50%以上, 见表3。

%

3) 1 号和2 号破碎机吨石灰石耗电量在料坑增高以后均呈下降趋势, 2 号破碎机尤为明显, 见表4。

4) 中控操作人员操作难度降低, 破碎机堵料停机次数较料坑增高前明显减少, 避免了破碎机因堵料停机对生产的影响。

石灰石取料机的问题及改造 篇5

1 问题分析

取料机刮板在长时间使用后, 螺栓孔磨损变大, 螺栓磨损变细, 易剪断, 发现不及时造成刮板脱落设备事故, 事故严重时会造成多块刮板连续损坏, 链板变形断裂, 链板脱出导槽等。另外, 取料机刮板在取料时还要侧向行走, 以及链板在与链轮啮合时受力不均匀, 产生侧向力, 使链板销轴的销子被剪断, 链板脱出, 刮板不能正常行走取料, 链板、刮板会挤压在一起, 从而造成刮板及链板变形。由此可见, 螺栓断裂和链板销子断裂是问题的关键所在。

2 解决方案

1) 刮板螺栓和孔磨损, 螺栓经常断的解决措施

刮板在工作中有晃动, 易使螺栓和孔相互磨损, 螺栓孔变大, 螺栓径向活动余量变大。为限制螺栓径向活动, 在刮板耳座上增设一个套 (见图1) , 控制螺栓光杆和套的间隙在0.1mm内。

具体安装时需注意:旧刮板加装套时先不焊接, 用螺栓把套和刮板耳座紧固在一起后再将套焊接在刮板耳座上。因为如果先焊接, 就很难保证2个刮板耳座螺栓孔的孔距和相连接的链板的孔距一致, 如偏差大刮板就无法安装。

该方法可再次利用刮板耳座螺栓孔磨损的刮板, 节省成本。新刮板在制作时可以直接加装套。

2) 链板销轴销子断的解决措施

针对这个问题, 经过观察分析, 发现问题的主要原因是取料机工作时, 取料机行走电动机带动刮板及链板朝料堆方向运动, 刮板带动链板有一个侧向力, 链板对销轴的销子产生侧向剪切, 销子容易断裂。此外链板在与链轮啮合时不能很好啮合进入, 链板受到侧向力对销轴销子进行剪切, 造成销子断裂, 进而链板脱出, 发生链条断、刮板挤压在一起的事故。如何减小或消除链板的侧向力, 以及提高定位销的强度就是问题的关键。首先取料机取料时刮板受到的侧向力无法消除, 但链板与链轮啮合时的侧向力可以减缓, 那就是通过及时调整尾轮的调整丝杆, 确保头尾轮链轮的直线度不发生错位;其次提高定位销的强度, 采用挡圈, 把挡圈外侧与销轴焊接在一起 (见图2) , 其强度远大于销子。

3 效果

石灰石堆取料机技术改造介绍 篇6

1 问题分析

1) 由于石灰石中的粉状细料比较多, 电器元件在粉尘大的环境中运行, 容易产生故障, 造成堆料机经常出现停机。

2) 中心支撑轴承润滑设计不合理。3套轴承共用一台甘油泵润滑, 甘油通过分配器给3套轴承润滑。由于润滑管路太长供油阻力大, 油管经常断裂损坏, 最上端轴承润滑油供油量不足, 经常出现缺油问题。

3) 取料机的刮板电动机, 在停机时延时停机时间太短, 防止带料启动功能不能圆满实现。

4) 中心集电环安装在堆料机回转平台-0.60m平面, 经常被粉尘埋没;DCS控制电缆和三相四线电源电缆与电刷接触不良烧损。

5) 堆料机皮带速度 (2.5m/s) 与来料石灰石长皮带带速 (3.0m/s) 不匹配。

6) 取料机电源电缆截面小, 夏季电缆过热。

7) 取料机DCS控制线, 通过堆料机上的中心集电环与取料机的PLC相连接。堆料机在不断旋转, 控制线路经常被折断, 换成柔性较好的控制电缆后, 效果也不理想。

2 典型案例

中心集电环是石灰石堆取料机电力供应的核心部件。动力电源和DCS控制线路, 都是通过中心集电环与堆取料机相连接。集电环中心与支撑轴承同心, 中心集电环转动部分安装在堆料机上, 集电环底部低于堆料机平台0.60m。中心集电环是德国法勒品牌, 集电环型号:YD160-5-500-40-10, 集电环上端是DCS控制线, 有40个导电环, 下端有5个导电环 (三相电源及其零线共占用4个, 备用1个) 。

2009年6月, 圆堆堆取料机电缆被粉尘埋没, 零线与集电环连接线鼻子脱落, 零线断路造成交流220V电压升高, 24V开关电源烧损, 料位计变送器烧损。变送器是德国品牌供货周期长, 临时用P+F超声波传感器替代, 堆取料机被迫停机。为了不影响生产, 用2台铲车代替取料机, 设备动力处连夜组织电工抢修中心集电环。

3 采取的措施

1) 在长皮带下料处增加喷水装置, 只要长皮带来料, 水泵自动喷水, 基本上解决了圆堆内粉尘大的问题。

2) 上端支撑轴承增加一台甘油泵, 专供上端轴承。解决了供油管长阻力大供油不畅的问题。原有甘油泵为中部和下部中心支撑轴承供油。

3) 修改AB SLC-500 PLC程序, 将刮板机延时停机时间10s改成了60s。经过一段时间运行后, 征求岗位操作工意见后, 又增加了30s, 从而彻底避免了电动机带料启动。

4) 将中心集电环提高0.60m, 移动部分也就是电刷和外壳部分固定在堆料机平台上, 集电环固定在中心支撑上, 中心集电环底座原有推力轴承不再起作用, 利用中心支撑轴承进行旋转。几年的使用证明效果非常好。

5) 将堆料机皮带驱动辊直径加大到0.90m, 皮带速度达到3.0m/s, 与来料长皮带速度匹配。

6) 改动取料机电源移动部分电缆位置, 缩短电缆长度, 在电源电缆桥内长期不移动的电缆上再并联一根电缆, 相当于增大了电缆截面, 消除了夏季电缆过热的隐患。同理, 将取料机油泵37k W电动机的电缆也更换成大截面电缆。

7) 采用无线控制装置解决取料机DCS控制线路经常折断的问题。在DCS控制室内安装一台无线发射装置, 在圆堆取料机控制室内安装一台无线接收装置, 其天线安装在控制室外。2013年7月23日安装至今运行正常。

8) 取料机电源电缆选用了柔性较好的4×95mm2排线电缆, 在冬季使用时也非常好。

4 结束语

石灰石系统改造 篇7

熟料散装机是从水泥熟料库内将熟料自动输送到熟料散装车的设备, 如图1所示, 主要由手动棒阀、电动扇形阀、伸缩卸料装置、电控柜等部分组成, 主要使用于物料粒度不大于50 mm。本公司实际生产的石灰石矿粒度在0~80 mm之间, 由于相关部门的设计选取不合理, 造成在放料过程中提升装置钢丝绳经常发生错位, 伸缩布套经常发生卡嵌现象, 处理起来费时费力, 并且延长了运送物料的车辆等待时间, 给生产带来一定的负面影响。为提高生产效率、减轻维修强度, 在结合实际工况的情况下, 决定对其进行改造。

1 方案设定

由于电液动平板闸阀运转平稳, 具有过载保护等优点, 决定选用电液动平板闸阀来代替熟料散装机。将原放料装置中的熟料散装机、电动卷扬以及两台控制物料关停的电液推杆进行拆除。借用原来的仓体骨架, 上部采用手动棒阀, 控制下料量及日常维修用。为了降低扬尘, 再结合日常车辆运输过程中的料高情况, 制作500 mm×500 mm、长为4.2 m的溜子, 上、下部分采取法兰连接。考虑到电液动平板闸阀受力较大, 下部采取满焊, 并焊接加强筋来保证法兰连接部位有足够的强度, 如图2所示。

2 相关参数选择

2.1 电液推杆推力计算

电液推杆的推力为石灰石原料仓下料口的垂直压力与下料溜子内物料的料重之和。

可以将放料口想象成料仓锥体被一水平面a-a相截面, 则物料在该截面处产生的垂直方向压应力FV, 其值为

式中:ρ为松散物料密度, 松散石灰石取1.45×103kg/m3;g为重力加速度;hw为料仓计算截面以上的储料高度, mm;Az为仓壳锥体特性纵坐标值, mm。

其中仓壳锥体特性纵坐标值按下式计算:

又因为石灰石松散物料与壳体壁面的摩擦因数

则仓壳锥体特性纵坐标值为

式中:Dzia-a为仓壳锥体计算截面a-a处的内直径, mm;hzc为物料在仓壳锥体计算截面a-a处的锥角高, mm;ψ为石灰石的内摩擦角的最小值, 取40°;μ为松散物料与壳体壁面的摩擦因数, 取0.3。

该料仓为裙衬固定方式, 从图中可知道Dzia-a=500 mm, hw=15 000 mm, ρ=1.45×103 kg/m3, 联立式 (1) 、 (3) 、 (5) 解得FV=95.02 k N。

溜子内物料的自重为G=mg=ρvg。式中, v为溜子的容积, v=0.5×0.5×4.2=1.05 m3。则溜子内物料的自重为G=1.45×103×9.8×1.05=14.92 k N。

电液推杆上的板阀所承受的压力为F压=FV+G=95.02+14.92=104.94 k N。

每个电液推杆的推力为F推=μF压/2=0.3×104.94÷2=15.74 k N。

经过查询相关资料, 考虑到下料的形状, 选取DZP-60电液动平板闸, 考虑到安全系数, 选取电液推杆选取DYTP2500-780/110, 如图4所示。

2.2 固定螺栓的选择

根据电液动平板阀上的螺孔为准22, 电液动平板支撑架的厚度10 mm, 溜子法兰的厚度为20 mm, 考虑到防松问题, 选用M20×60的螺栓, 螺栓数量为16个, M20螺栓的小径为d1=17.50 mm。在放料阀关闭时, 螺栓组仅承受轴向载荷, 则计算应力为

螺栓组所受的总轴向力F总有两部分组成, 一部分是物料对电液动平板阀的压力, 另一部分是电液动平板阀的自重。

查平板阀的铭牌, 可知重量为436 kg, 考虑到安全系数, 取500 kg。则F总=F压+G=104 940+500×9.8=109 840 N=109.84 k N。

每个螺栓受到的轴向力F=F总/4=109.84÷4=27.46 k N, 则计算应力σ=F/ (πd12/4) =27460÷ (π×17.52÷4) =28.56 MPa, 则螺栓材料的许用拉应力为[σ]≥σ=28.56 MPa。

考虑到安全系数, 取安全系数为2, 则螺栓的屈服强度为σS=S[σ]≥2×28.56=57.12 MPa。

当在放料时, 螺栓组承受的为横向载荷, 由于结合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷, 则预紧力为F0≥KSK∑/fzu

式中:f为结合面的摩擦因数, 取0.1;z为螺栓的个数, 为16;KS为防滑系数, 取1.1。则预紧力F0≥KSK∑/ (fzi) =1.1×50 000÷ (0.1×16×1) =34 375 N。

则计算应力为σca=1.3F0/ (πd21/4) =1.3×34 375÷ (17.52÷4) =185.88 MPa。

螺栓材料的许用应力[σ]≥σca=185.88 MPa。

考虑到安全系数, 取安全系数为2, 则螺栓的屈服强度为σS=S[σ]≥2×185.88=371.76 MPa。

综合轴向载荷和横向载荷, 选取螺栓等级为5.8级。

3 效果验证

改造前后的特点对比如表1。

通过表1看出, 改造后的放料装置, 操作方便, 控制简单, 并且放料速度大大提高, 扬尘现象减少, 由于拆除了电动卷扬、电动棒阀, 电耗进一步降低, 达到了降本增效的目的。

4 结语

采用料仓垂直压力计算选取的电液动平板阀的放料装置, 推力足够, 螺栓组强度符合要求, 有效解决了原放料装置日常操作中的诸多问题, 其过载保护能力更是延长了电动电机的寿命, 大大降低了故障率, 对放料装置的设计选型具有一定帮助。

参考文献

[1]濮良贵.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 2007.

石灰石堆料机悬臂皮带机的改造 篇8

1 问题分析

悬臂皮带压死的原因主要有以下两点:

1) 悬臂皮带带速相对矿山皮带较低, 实际输送能力低于矿山皮带, 造成输送负荷大。

2) 悬臂皮带张紧装置力度不够, 特别是在皮带仰角堆料时 (见图1) , 因负荷变大极易造成皮带打滑, 物料堆积最终压死。

2 改造方案

针对上述问题, 首先考虑更换驱动装置, 提高带速, 进而达到提高该皮带输送能力的目的。但该方案投资大, 减速机订货周期长, 不可取。

又考虑带速与传动滚筒直径存在正比关系, 且该皮带带宽宽、长度短, 具备提速增产先天条件;同时现场校验驱动电动机运行电流仅为额定电流的60%, 富裕空间较大, 能够满足提产驱动要求。于是拟定加大滚筒直径提高带速的改造方案。经与堆料机生产厂家沟通, 认为该方案理论可行, 为确保改造万无一失, 厂家建议增加一套液压张紧装置。根据改造后1 600t/h的输送量要求, 计算出新滚筒直径为Φ1.2m。制作新的滚筒, 直径增加为Φ1.2m, 其他尺寸不变。

3 改造投资及效果