烟化炉冲渣系统故障原因及改进措施

烟化炉冲渣系统故障原因及改进措施

李正文 ,巫正伟

云南驰宏锌锗股份有限公司 ,云南会泽 654200  

摘 要：烟化炉主要处理铅冶炼产出的含锌熔渣和湿法炼锌产出的锌浸渣，及部分铅锌氧化矿。吹炼产生氧化锌烟尘和废渣。废渣需要进过冲渣系统水淬冷却后经过胶带运输机输送到水淬渣仓。冲渣系统发生故障不仅影响到冶金炉窑的安全生产，严重时会导致整个火法冶炼系统停产。烟化炉冲渣系统运行以来故障频发，冲渣系统故障严重制约了火法冶炼工艺流程的通畅，影响组织生产的有效作业时间，后期熔化炉项目投产后冲渣系统负荷的加大后更加导致故障频次增加。本文通过分析与处理冲渣系统故障，降低该系统故障率是急待解决的问题。通过对历年冲渣系统故障分析和设备优化改造，解决冲渣系统故障，提升火法冶炼系统作业率。

关键词：冲渣系统；故障分析；解决措施；技术改造。

1冲渣系统设备

烟化炉炉渣处理新方法采用炉前水淬后，经搅笼机将渣水混合物中的渣、水分离。采用中水压、小水量的办法就可以获得水淬渣的高玻璃体化大于95%和高活性，生产出的水淬渣能够满足高质量水泥加工用料的要求 。系统主要设备如表1所示：

表1 冲渣系统设备明细

2 故障情况及故障分析

冲渣系统运行过程中故障频发，且故障点多，严重制约冶金炉窑作业率的提升。统计冲渣系统发生故障、故障主要分为以下几类情况：

2.1冲渣系统冲渣水量不够

在冲渣系统运行一段时间后发现烟化炉放渣时水量变小，熔渣得不到足够的水量冷却，导致放渣时间延长、放渣挂渣在出渣口处、严重时在搅拢池内发生爆炸。经过对系统的排查发现以下原因导致冲渣水量不足：

(1)渣浆泵入口结晶和水淬渣堵塞。

(2)渣浆泵出口结晶附着在管壁上导致出口管道通径变小造成水压高但水量低。

(3)渣浆泵叶轮磨损严重导致泵出力严重不足。

(4)渣浆泵出口止回阀损坏导致泵体带气，渣浆泵不出力。

(5)冲渣水池缺水。

以上几种原因同时存在导致冲渣系统水量与熔渣量比例偏小，水渣池容积小，水渣过滤器漏渣经过冲渣回水管进入水渣池。冲渣水为循环使用，冲渣水温接近当地沸点温度。熔渣中Ca+离子与Mg+离子等溶解在冲渣水中，冲渣水在长时间重复使用过程中Ca+离子与Mg+离子富集并形成结晶便附着在管壁及水渣脱水设备上，导致泵进口管道内径变小；附着在泵出口管道上导致泵出口压力高流量小；附着在泵出口止回阀上导致止回阀损坏失效导致泵体带气渣浆泵不出力；大量水淬渣混入冲渣水中在泵运行过程中对叶轮磨损导致泵出力不足。

2.2放渣过程中搅拢池漫水

在该系统中搅拢机运输水渣进入搅拢机下9#胶带运输机漏斗，由9#胶带运输机运送水渣至10#胶带运输机，再由10#胶带运输机输送到水渣仓中。从运输路线上可知9#运输机尾部比搅拢机机头出料口低。在冲渣系统放渣过程中会发生冲渣水从搅拢池挡墙漫出，大量的热水漫出后直接进入9#胶带运输机尾部地坑，大量的热水快速漫入地坑后9#胶带运输机尾部淹没，大量热水使9#胶带运输机胶带受热失效，胶带不转动大量的水渣堵塞在漏斗内此时必须强行停止放渣作业才能避免更大的设备事故发生。经过对系统排查发现放渣过程中漫水由以下几种原因造成：

(1)冲渣水池水位过高，原冲渣回水管存在设计缺陷，冲渣回水管进口（过滤器出口）与冲渣回水管出口（冲渣水池）高差过低，导致冲渣水回流速度缓慢。水渣池水位过高后导致冲渣水流速更加缓慢导致大量的水滞留在搅拢池内导致漫水。

(2)冲渣回水管积渣过多导致回水管部分堵塞导致回流不畅导致漫水。

(3)水渣过滤器滤网在长时间使用过程中结垢，导致水渣分离故障导致漫水。

(4)搅拢池设计缺陷，搅拢池容积过小，在烟化炉渣量过大的情况下，搅拢机达到运输极限后仍有大量水淬渣在搅拢池内滞留导致搅拢池水位升高漫水。

(5)水渣过滤器跳机，水渣过滤器跳机停止后导致渣水分离工作停止，大量水渣堆积在过滤器底部，冲渣水不能通过滤网过滤进入冲渣回水管导致漫水。

(6)过滤器滤网冲洗水杂质多或冲洗水喷头堵塞导致滤网未得到有效的冲洗导致漫水。

2.3水渣过滤器故障

该系统运行中水渣过滤器故障有以下几个方面：

(1)过滤器电机烧毁，导致该问题的主要原因是设备电机在搅拢池内运行，环境恶劣高温高湿度环境现有设备满足不了运行工况。

(2)过滤器漏斗积渣、水渣过滤器工作原理为过滤器筒体顺时针转动将搅拢池回流的渣和水的混合物进行分离，水淬渣因重力作用进入过滤器漏斗由冲渣水引出来的冲洗水冲洗漏斗搅动水渣后从浮渣冲洗管回到搅拢池内，筒体顶部有过滤器滤网冲洗水，将附着在筒体的水淬渣冲洗入漏斗内并保持筒体的过滤性。如冲渣水水压水量不够或浮渣冲洗管入口有异物堵塞时会导致漏斗的水淬渣不能快速回到搅拢池内便会导致过滤器漏斗积渣，积渣后导致过滤器负荷加重，过滤器长时间超额定电流，搅拢池漫水，严重时导致电机烧毁。

(3)过滤器筒体前后攒动导致过滤器大小齿轮啮合度差，导致大小齿轮使用寿命短。

(4)过滤器铜瓦及轴头磨损严重，造成设备负荷重，使用寿命短其主要原因是运行环境恶劣、润滑效果差、水渣与热水进入瓦内加剧磨损。

2.4搅拢机故障

烟化炉是周期性作业，造成了搅拢机负荷变化大，加之放渣次数增多、水渣量增大，导致搅拢机出现过水上轴头空心轴断裂、搅拢机减速机齿轮损坏、轴承压盖崩裂等事故，严重影响了烟化炉的生产。水渣颗粒摩擦力较大，水渣与搅拢机叶片工作面长期摩擦导致了搅拢机大小叶片脱落，搅拢机支架螺栓脱落导致支架移位、变形等，导致搅拢机运输量减少，脱落的大叶片输送到漏斗内堵塞漏斗便会造成更大的设备事故。水渣磨损水下轴头连接螺栓，导致螺栓松动脱落导致水下轴头与搅拢机空心轴脱离造成设备事故。

2.5搅拢池挂渣

挂渣是烟化炉熔渣未得到充分的水淬，有部分为熔渣形态堆积出渣口。该事故的发生会导致烟化炉被迫降负荷延长生产周期，严重时会发生爆炸。清理难度大，并存在极大的安全风险。烟化炉放渣挂渣现象的发生除了与冲渣水水量有关外还与渣溜槽出渣口有极大的关系，出渣口如出现磨损通洞等未完全冷却的熔渣会堆积在通洞位置，积少成多到放渣作业中后期便形成了挂渣，一旦挂渣形成大量的冲渣水和熔渣便不再通过渣溜槽进入搅拢池而是淹没烟化炉零平面导致水渣池缺水，熔渣加速堆积从出渣口堆满渣溜槽，若不及时停止放渣作业停止冲渣水便会发生更大设备事故导致烟化炉被迫停炉。

3 解决措施与技术改造

针对以上故障，经过反复的摸索和设备优化改造，对设备操作和维护上的优化，现烟化炉冲渣系统现故障率大大降低。

3.1水淬渣沉淀池新增捞渣系统改造

将水淬渣循环水池沉淀池两侧池壁，对池壁进行加固处理，在池壁顶新增轨道基础，安装轨道和5t电动抓斗门式起重机，同时在沉淀池东面增设水淬渣堆存控水堆场，堆场设置围堰，堆场中间设置水淬渣过滤水排水沟，堆场四周向排水沟找坡，水淬渣过滤水通过排水沟排进沉淀池回用，水淬渣在堆场控干后再装运。改造后，解决了沉淀池水淬渣清理难题，保证冲渣回水管顺利连续排渣，避免因水淬渣池清渣效率低而导致渣位升高，堵塞冲渣回水管造成放渣漫水的问题，同时大大减少了进入水淬渣循环水泵房吸水池水淬渣的数量，规避了泵入口堵塞导致水量不够的问题，同时大大降低了渣浆泵的故障率。

3.2 冲渣回水管冲洗水管改造

在冲渣回水管入口、拐弯处等易发生水渣堆积的6处开挖制作检修孔，在冲渣泵出口管就近检修孔处开孔焊接DN150无缝钢管引至冲渣管回水管检修孔内并焊接冲洗喷头，冲洗喷头管道上加装阀门，使喷头能对回水管良好的冲洗。烟化炉放渣时阀门处于关闭状态，烟化炉放渣完成后可打开冲洗水阀门关闭烟化炉炉前阀门对冲渣回水管进行冲洗。改造后解决了烟化炉因冲渣回水管积渣过多导致回水管部分堵塞导致回流不畅、漫水问题，并且延长了冲渣回水管的使用周期。原冲渣回水管1年必须人工清理一次，改造后可延长至3年人工清理一次并且清理难度降低，并且清理时间大大缩短。

3.3水渣脱水系统润滑改造

水渣脱水系统润滑泵搬离原位置，将润滑泵进行隔离，杜绝异物进入润滑泵内，因润滑要求不同将过滤器润滑与水下轴头和水上轴头润滑分开，并安装定时供油装置节省润滑油。调整润滑油黏度，3#锂基脂与46#汽轮机油按1:3的比例混合后加入润滑泵内保证输送油压合理稳定。改造后解决了过滤器铜瓦及轴头磨损严重的问题，延长过滤器使用寿命，铜瓦更换周期由原来半年1次必须更换提升到目前1年一次检查更换。润滑改善后过滤器电机电流降低，电机寿命延长。

3.4渣浆泵出口管道改造

  原渣浆泵出口管道封堵，从渣浆泵出口总管接出DN500管道提升至5米高处直至炉前阀门前端降低高度后接入两台烟化炉炉前阀门。经过改造后冲渣泵停止后管道内水渣和水的混合物会从炉前冲水箱排出，杜绝管道积水后形成结垢，保证了渣浆泵出口水量。改造前渣浆泵出口管道每年必须清理一次，清理难度大费用高，改造后保证了冲渣水的水量，不需再清理管道，节省大量的检修费用及生产时间。

3.5过滤器减速机及冷却系统改造

选型改用R147 DRE180LC4/VS（强冷风扇）（22KW i=46.65 n=32rpm IP65 In:F 380/660 50HZ ）减速机，该减速机使用后使用寿命得到极大提升，并且负荷平稳。为了保障新型减速机使用寿命加装了电机冷却系统：在搅拢池外通风处安装5.5KW离心通风机，风机出口加装管道进入搅拢池过滤器电机顶部，电机顶部制作罩子与管道相连，放渣时开启风机对电机进行强制冷却。此项改造也大大延长了过滤器减速机的使用寿命保证了良好的工况。

3.6 出渣口改造

对出渣口进行改造，改造图如（图1）所示，该出渣口采用ZG35Cr28Ni8铸造增加耐磨强度 ，分段铸造便于组装。改造后未发生因出渣口故障而发生的挂渣。

图1 烟化炉出渣口

3.7过滤器轴头改造

在过滤器运行过程中发现过滤器筒体会前后窜动，经过检查发现过滤器轴头上螺栓的台过短是导致窜动的原因，经过改造将原台厚度50mm改为60mm，降低筒体窜动解决了过滤器筒体前后攒动导致过滤器大小齿轮啮合度差，导致大小齿轮使用寿命短的问题，改造图如图2所示

图2 过滤器轴头

3.8搅拢机减速机升级改造

针对搅拢机出现过水上轴头空心轴断裂、搅拢机减速机齿轮损坏轴承压盖崩裂事故，一方面是设备操作与维护的原因但主要原因是该减速机已不满足现目前生产的要求，结合生产的实际情况，对比选型对搅拢机减速机进行设备升级改造，将原型号（YKFA860-140I 总速比：140）改造为现型号（ML 4RHF110E 总速比：139），改造后设备性能得到极大提升，电机电流由原来135A降至95A，避免了因负荷变化大负荷重导致水上轴头空心轴断裂、搅拢机减速机齿轮损坏轴承压盖崩裂事故。

3.9水渣过滤器滤网冲洗水与浮渣冲洗水改造

过滤器冲洗水改用生产消防水，该改造优点在于生产消防水压力大，滤网冲洗更加彻底；水质优良，长期使用不会对过滤器产生负面影响；缺点是不是冲渣系统自身循环水，如果不精准控制长期使用会导致水淬渣池上涨，导致冲渣回水管回水不畅。在1#烟化炉炉前阀门前端接出DN80不锈钢管道将冲渣水引至浮渣冲洗管上部，浮渣冲洗管开槽，使用DN32的三通管水平放置在浮渣冲洗管槽内并靠浮渣冲洗管中上部，三通管与DN80不锈钢管道相连，渣浆泵开启时三通管前后同时喷射水柱，对过滤器漏斗前部和浮渣冲洗管后端进行搅动与冲洗，漏斗内水淬渣可以顺利排出到搅拢池内。

3.10 设备控制和设备维护的优化

设备控制和维护主要有以下几个方面：

(1)开启渣浆泵前必须先开启搅拢机与过滤器，润滑泵和过滤器滤网冲洗水，停止放渣作业时必须将搅拢池水淬渣运输干净后方可停止冲渣水、搅拢机、水渣过滤器、润滑泵、过滤器滤网冲洗水、9#胶带运输机和10#胶带运输机，目的是在于防止过滤器因水淬渣过多导致第二次启动设备时造成负荷过大导致设备不能正常开启或设备损坏。

(2)每班定期冲洗冲渣回水管保证漏渣冲入水淬渣循环水池内保证回水通畅。

(3)每班定期在水淬渣循环水池捞渣，保证回水管能顺畅排渣。

(4)严格控制水淬渣循环水池水位到回水管管口1/2-2/3间保证放渣时回水管出入口有足够的高差，保证冲渣回水排出畅通无阻。

(5)每天对搅拢机大小叶片进行检查维护，松动或脱落螺栓的更换，保证搅拢机正常运行。

(6)每季度检查水下轴头螺栓磨损情况定期更换。

(7)每月对过滤器铜瓦磨损情况进行检测，提前制定修理计划。

(8)每季度对三台渣浆泵进行润滑油更换，每周对渣浆泵盘根紧固调整，保证渣浆泵有良好的运行工况，延长使用寿命。

4  结语

通过对烟化炉冲渣系统故障发生原因的摸索分析、持续的技术改进措施、整套设备控制和设备维护的优化等，使烟化炉冲渣系统的故障率大大降低。为烟化炉的稳定连续生产提供保障，烟化炉作业率得到稳步提升。

参考文献                                             

【1】 设备管理新思维新模式 第4版，机械工业出版社，李葆文.

【2】 《机械设计手册》第六版，机械工业出版社， 闻邦椿 .

【3】 《搅拢法水渣搅拢机说明书》MTJ1800型。栖霞市怡霖矿山机械有限公司.