基于漏風(fēng)治理技術(shù)的360m3燒結(jié)機(jī)改造與應(yīng)用

0引言

燒結(jié)機(jī)是鋼鐵工業(yè)中的重要設(shè)備之一,其漏風(fēng)率高低直接影響到鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗和產(chǎn)品質(zhì)量^[1]。燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)的主要原因包括設(shè)備老化、密封材料磨損、安裝誤差以及高溫高壓等工作環(huán)境的影響^[2]。近年來(lái),許多鋼鐵企業(yè)通過(guò)技術(shù)改造顯著降低了燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率,提高了生產(chǎn)效率。胡文祥^[3]通過(guò)密封改造、完善檢查制度及在線(xiàn)治理技術(shù),將180m³燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率從51.4%降至30.01%,并長(zhǎng)期穩(wěn)定在36%以下。另外,采用金屬式自潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和智能電液雙層卸灰閥技術(shù),也顯著提升了漏風(fēng)治理效果和負(fù)壓控制精度^[4]。

新鋼燒結(jié)廠現(xiàn)有6#、7#燒結(jié)機(jī)為360 m³燒結(jié)機(jī),均采用魯奇式帶式燒結(jié)機(jī)結(jié)構(gòu),分別于2008年、2009年投入運(yùn)行,至今已運(yùn)行10余年。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率較高,不僅不利于節(jié)約能源,還制約了生產(chǎn)效率。燒結(jié)機(jī)頭部點(diǎn)火爐下方未考慮微負(fù)壓點(diǎn)火,造成混合料被點(diǎn)火爐的高負(fù)壓吸緊,導(dǎo)致煤氣消耗增加。因此,要保障360 m³燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率下降、負(fù)壓精確度提升等,對(duì)燒結(jié)機(jī)進(jìn)行漏風(fēng)治理改造尤為重要。

1 360m³燒結(jié)機(jī)工藝要求

新鋼燒結(jié)廠360m3燒結(jié)機(jī)工序能耗中,電耗占15%~30%,其中主抽風(fēng)機(jī)電耗占燒結(jié)總電耗的50%~65%,因此降低電耗是節(jié)能工作重點(diǎn)和發(fā)展方向。隨著公司高爐煉鐵的發(fā)展,燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)提升,在生產(chǎn)過(guò)程中由于料層增厚,需要更高的負(fù)壓和流量,主抽風(fēng)機(jī)大部分時(shí)間已經(jīng)在工頻狀態(tài)下運(yùn)行。另外,對(duì)360 m³燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)的20個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn), 目前燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率較高。從表1可以看出,燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)固定滑道下測(cè)量點(diǎn)的平均含氧量為10.975%,根據(jù)熱電偶處的含氧量檢測(cè)值15.5%、16.2%,大氣氧含量為20.9%,可推算出燒結(jié)機(jī)平均漏風(fēng)率高達(dá)44.5%。 由此可知,制約主抽風(fēng)機(jī)工作效率的主要原因是燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率過(guò)高。

目前,新鋼360 m³燒結(jié)機(jī)的滑道密封采用傳統(tǒng)的固定滑道加臺(tái)車(chē)移動(dòng)密封裝置的形式,即通過(guò)固定滑道和浮動(dòng)游板對(duì)臺(tái)車(chē)與風(fēng)箱之間進(jìn)行密封。其原理是依靠上部的微量彈性結(jié)構(gòu)與固定滑道之間的摩擦實(shí)現(xiàn)密封,并在摩擦接觸面添加潤(rùn)滑油脂進(jìn)行潤(rùn)滑^[5]。然而,這種密封方式存在以下幾個(gè)問(wèn)題:

1.1 溫度波動(dòng)

溫度變化導(dǎo)致浮動(dòng)游板與臺(tái)車(chē)密封槽不匹配。高溫時(shí),游板膨脹過(guò)寬,導(dǎo)致卡死,形成漏風(fēng);低溫時(shí),游板過(guò)窄,形成3 mm間隙,導(dǎo)致大量漏風(fēng),增加風(fēng)機(jī)負(fù)荷和電能消耗,工作環(huán)境惡化。

1.2 滑道磨損

滑道高溫下潤(rùn)滑脂易結(jié)焦、蒸發(fā),造成干摩擦和嚴(yán)重磨損。隨著時(shí)間推移,固定滑道磨損加劇,滑板無(wú)法補(bǔ)償間隙,導(dǎo)致漏風(fēng)。

1.3 潤(rùn)滑系統(tǒng)問(wèn)題

潤(rùn)滑點(diǎn)供油不均勻,油路經(jīng)常堵塞,形成干磨,增加運(yùn)行阻力,縮短使用壽命,只能在檢修時(shí)人工清理。

綜上所述,燒結(jié)機(jī)的密封效果差導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)低,單位能耗高,影響燒結(jié)礦的產(chǎn)量及質(zhì)量,嚴(yán)重制約了燒結(jié)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。因此,加強(qiáng)燒結(jié)機(jī)各部位密封,降低燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率是非常必要的^[6]。

2 360m³燒結(jié)機(jī)改造方案

改造方案采用金屬式自潤(rùn)滑密封系統(tǒng),不改動(dòng)燒結(jié)機(jī)主體結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)基礎(chǔ)上去掉原有的浮動(dòng)游板,安裝水平動(dòng)合金板,并取消滑道,降低滑道支撐梁高度,在該位置安裝自潤(rùn)滑密封系統(tǒng)。該系統(tǒng)由自潤(rùn)滑密封板、側(cè)密封、限位裝置、彈性支撐機(jī)構(gòu)和基礎(chǔ)支撐組成,使動(dòng)、靜密封裝置依靠彈性壓力緊密貼合,確保密封性能始終良好,同時(shí)阻止粉塵進(jìn)入系統(tǒng)。全金屬自潤(rùn)滑密封裝置解決了耐高溫和潤(rùn)滑油脂消耗問(wèn)題,降低了維護(hù)需求。改造完成后,燒結(jié)機(jī)恢復(fù)生產(chǎn)并穩(wěn)定運(yùn)行^[5]。密封系統(tǒng)如圖1所示。

3 金屬式自潤(rùn)滑密封系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

1)密封效果優(yōu)異。新型燒結(jié)機(jī)滑道自潤(rùn)滑密封系統(tǒng)在游板和游板槽結(jié)構(gòu)上增加擋風(fēng)裝置,從根本上解決了游板與游板槽之間漏風(fēng)的問(wèn)題。

2)改固定滑道為浮動(dòng)滑道,增加彈簧活動(dòng)量,確保彈簧無(wú)卡滯,確保浮動(dòng)滑道補(bǔ)償時(shí)靈活自如,通過(guò)彈簧的自動(dòng)補(bǔ)償功能確保滑道在磨損后仍保持密封功能。

3)節(jié)省潤(rùn)滑脂消耗?；雷詽?rùn)滑密封系統(tǒng)采用特殊材料潤(rùn)滑,運(yùn)行過(guò)程中降低了潤(rùn)滑脂消耗。

4)全金屬結(jié)構(gòu),不怕臺(tái)車(chē)跑偏,不怕軌道被墊起不平,不怕磨損,不怕過(guò)熱。

5)降低了燒結(jié)機(jī)的運(yùn)行阻力。滑道自潤(rùn)滑密封系統(tǒng)的運(yùn)行摩擦阻力可調(diào)節(jié),其摩擦力僅僅是原有摩擦力的1/3左右,使用后噸礦電耗大幅度降低^[7]。

4 智能料位控制系統(tǒng)

大煙道下方灰斗的重錘卸灰閥已使用十余年,為雙層鍋底式配重密封、定時(shí)排放灰斗存料的形式。這種形式對(duì)卸灰閥及操作人員的要求較高,一旦發(fā)生異常未及時(shí)排空灰斗就會(huì)發(fā)生堵塞。而且長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后,密封性差、密封膠圈老化,卸灰閥難免漏風(fēng),然后進(jìn)入閥體的野風(fēng)會(huì)吹動(dòng)散料對(duì)閥體形成沖刷,進(jìn)一步加劇漏風(fēng)現(xiàn)象,形成惡性循環(huán)。因此,采用智能料位控制系統(tǒng),將重錘卸灰閥改造為智能電液雙層卸灰閥。智能電液雙層卸灰閥帶有智能料位控制系統(tǒng),能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際閥前積料量實(shí)現(xiàn)定量密封卸灰,同時(shí)實(shí)現(xiàn)中控室監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制。通電后自動(dòng)完成上、下閥之間互相交替工作,同步料位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制啟停,卸料途中遇到卡料現(xiàn)象時(shí)可自動(dòng)處理故障,電液推桿做動(dòng)力源,可實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)等功能,有效減少漏風(fēng)。

1)該卸灰閥為整體可分段更換結(jié)構(gòu),每臺(tái)卸灰閥由PLC系統(tǒng)單獨(dú)控制,操作簡(jiǎn)單,控制靈敏。卸灰閥由物料檢測(cè)裝置、上部閥門(mén)、中間灰箱、下部閥門(mén)組成,在使用中,能保證至少有一套閥板處于關(guān)閉狀態(tài),從而有效避免大氣與料倉(cāng)的竄風(fēng),漏風(fēng)率低。

2)該卸灰閥采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)裝置,分別控制上、下卸灰閥打開(kāi)或關(guān)閉。卸灰閥初始狀態(tài)為上下閥板關(guān)閉,工作時(shí),物料檢測(cè)裝置給出信號(hào)后,上卸灰閥板打開(kāi),下卸灰閥板關(guān)閉,將灰塵收集到中間灰箱中,然后上閥關(guān)閉,下閥打開(kāi),將中間灰箱中的灰塵卸出,下閥關(guān)閉,閥門(mén)自動(dòng)復(fù)位運(yùn)行。整套系統(tǒng)如此交替工作,至設(shè)定的卸灰量后, 自動(dòng)停止工作全過(guò)程。當(dāng)運(yùn)行途中突然遇到卡料時(shí),電液推桿配備的壓力繼電器輸出信號(hào),控制電液推桿迅速打開(kāi)再關(guān)閉,排除卡料缺陷。

3)當(dāng)某一臺(tái)卸灰閥發(fā)生故障或檢修時(shí),該閥門(mén)發(fā)出報(bào)警,下一閥門(mén)正常工作。

4)由于在此過(guò)程中卸灰閥始終有一個(gè)閥板處于關(guān)閉狀態(tài),因此系統(tǒng)的氣密性得到保證,使其負(fù)壓狀態(tài)不受影響,從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)卸灰崗位無(wú)人值守。

5 智能風(fēng)壓控制系統(tǒng)

改造系統(tǒng)由于點(diǎn)位較分散,為便于檢修和集中管理,將360 m³燒結(jié)機(jī)頭部點(diǎn)火箱下方風(fēng)管處翻板閥改為智能調(diào)節(jié)閥,根據(jù)燒結(jié)機(jī)的料層、機(jī)速,隨時(shí)精準(zhǔn)調(diào)控負(fù)壓,實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)化。通過(guò)負(fù)壓傳感器、可編程控制器、單板調(diào)節(jié)閥等,對(duì)燒結(jié)過(guò)程中風(fēng)量進(jìn)行合理調(diào)整和智能控制,實(shí)現(xiàn)過(guò)程無(wú)人化自控調(diào)節(jié)。同時(shí),將1#、2#、3#風(fēng)箱運(yùn)行負(fù)壓數(shù)據(jù)引至端口,主控室經(jīng)過(guò)控制器端口接入可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)調(diào)控,既降低了燃料消耗,又能防止料層被負(fù)壓抽吸,提高通氣性。控制系統(tǒng)如圖2所示。

6 改造后應(yīng)用效果

360m³燒結(jié)機(jī)改造前與漏風(fēng)治理改造后達(dá)到的效果如表2~4所示。

新鋼燒結(jié)廠通過(guò)對(duì)原有燒結(jié)機(jī)進(jìn)行綜合治理升級(jí)改造,新增了金屬式自潤(rùn)滑密封系統(tǒng)、智能料位控制系統(tǒng)和智能風(fēng)壓控制系統(tǒng)。加強(qiáng)密封后,不僅顯著提高了生產(chǎn)效率,還有效減少了漏風(fēng),降低了主抽風(fēng)機(jī)的能耗和成本。因此,新鋼360 m³燒結(jié)機(jī)在漏風(fēng)治理和節(jié)能改造后,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高,顯著提高了節(jié)能率,滿(mǎn)足了新鋼的正常生產(chǎn)需求和節(jié)能目標(biāo)。

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2024年第22期第15篇