吳玉濤① 陳冠英
(河鋼集團(tuán)唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司 唐山 063000)
摘要：為保證新建燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率降低。 通過對(duì)已投用的 1 #和 2 #燒結(jié)機(jī)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)燒結(jié)機(jī)的主要漏風(fēng)點(diǎn)有三個(gè)分別是燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱支管及補(bǔ)償器漏風(fēng)、燒結(jié)機(jī)滑道漏風(fēng)和燒結(jié)機(jī)零米雙層卸灰閥漏風(fēng),進(jìn)而 3 #燒結(jié)機(jī)通過改變風(fēng)箱支管材質(zhì)、風(fēng)箱支管補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)形式、滑道采用石墨自潤(rùn)滑側(cè)密封裝置和改變雙層卸灰閥的類型和材質(zhì)等方式進(jìn)行漏風(fēng)治理。 相比于前期投用的 1 #和 2 #燒結(jié)機(jī),新建 3 #燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率大幅度降低。 通過對(duì)燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱支管、風(fēng)箱支管補(bǔ)償器、燒結(jié)機(jī)滑道和燒結(jié)機(jī)零米雙層卸灰閥這幾處主要漏風(fēng)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化治理,3 #燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)可以得到有效控制。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)機(jī)；風(fēng)箱支管及補(bǔ)償器；滑道；雙層卸灰閥；漏風(fēng)治理
1 前言
燒結(jié)系統(tǒng)是鋼鐵企業(yè)的能耗大戶,也是鋼鐵生產(chǎn)中重要的工序之一,它為高爐煉鐵提供優(yōu)質(zhì)的成產(chǎn)原料。 唐鋼公司煉鐵事業(yè)部此前共有兩臺(tái)燒結(jié)機(jī),自 2020 年投產(chǎn)以來,設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),但也暴露了一些問題,特別是燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率一直居高不下,漏風(fēng)率達(dá)到了 43. 31%,與日本同類型燒結(jié)機(jī) 30%左右的漏風(fēng)率相比差距甚大,嚴(yán)重影響燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)能力的有效利用和燒結(jié)生產(chǎn)能力的提高,為了降低固體燃耗,達(dá)到燒結(jié)生產(chǎn)節(jié)能降本增效的目的,3 #燒結(jié)機(jī)自 2023 年開始建設(shè)以后,開始有意識(shí)的對(duì) 3 #燒結(jié)機(jī)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化治理,從而達(dá)到降低 3 #燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率的目的。
燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1)對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)量的影響:燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)問題直接影響到通過燒結(jié)機(jī)料層的風(fēng)量,進(jìn)而影響燒結(jié)燃料的燃燒速度,降低燒結(jié)礦的產(chǎn)量。 漏風(fēng)率越高,通過燒結(jié)機(jī)料層的風(fēng)量越少,導(dǎo)致燒結(jié)礦的產(chǎn)量下降。
2)對(duì)能耗的影響:燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)問題不僅減少了燒結(jié)料層的過風(fēng)量,浪費(fèi)了鼓風(fēng)電耗,同時(shí)也降低了燒結(jié)機(jī)的利用系數(shù)。 漏風(fēng)率的增加會(huì)增大主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)負(fù)荷,導(dǎo)致電耗增加,從而增加了生產(chǎn)成本。
3)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的影響:漏風(fēng)問題還會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境的惡化,因?yàn)槁╋L(fēng)會(huì)帶入大量的粉塵和有害氣體,這些粉塵和有害氣體不僅污染作業(yè)環(huán)境,還可能對(duì)職工健康造成危害。
2 1 #和 2 #燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)點(diǎn)分析
目前生產(chǎn)上普遍采用帶式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)燒結(jié)礦。燒結(jié)系統(tǒng)漏風(fēng)主要指在抽風(fēng)作用下燒結(jié)臺(tái)車鋪底料高度以下的空氣不通過料面而是通過各漏點(diǎn)進(jìn)入燒結(jié)主排氣管道中。 目前燒結(jié)機(jī)的主要漏風(fēng)點(diǎn)有三個(gè)分別是燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱支管及風(fēng)箱支管補(bǔ)償器漏風(fēng)、燒結(jié)機(jī)滑道漏風(fēng)和燒結(jié)機(jī)零米雙層卸灰閥漏風(fēng),這些地方也是比較難治理的漏風(fēng)點(diǎn),雖然其他地方也存在一定的漏風(fēng),但是治理要容易的多。
2. 1 風(fēng)箱支管及風(fēng)箱支管補(bǔ)償器漏風(fēng)
隨著燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)過程,風(fēng)箱和管道系統(tǒng)中的煙氣含有粉塵、高濃度硫酸等易磨損和易腐蝕的物質(zhì),而且高速煙氣也對(duì)風(fēng)箱側(cè)面和補(bǔ)償器內(nèi)壁不斷沖刷,長(zhǎng)時(shí)間的使用后部分風(fēng)箱本體、風(fēng)箱補(bǔ)償器波紋管及補(bǔ)償器內(nèi)膽管損壞, 導(dǎo)致漏風(fēng)。 1 # 、2 #燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱支管補(bǔ)償器位置位于臺(tái)車下部彎段部位,風(fēng)箱支管及風(fēng)箱補(bǔ)償器導(dǎo)流板直接受到粉塵沖刷,導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)頭尾部風(fēng)箱支管和風(fēng)箱補(bǔ)償器的使用壽命普遍不超過 1 年時(shí)間,而且安裝位置較高、空間狹窄,檢修較為困難,致使日常經(jīng)常出現(xiàn)風(fēng)箱和風(fēng)箱補(bǔ)償器漏風(fēng)情況,從而對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生了重大影響。
2. 2 燒結(jié)機(jī)臺(tái)車密封游板與風(fēng)箱固定滑道之間的漏風(fēng)
燒結(jié)機(jī)滑道伴隨著整個(gè)燒結(jié)生產(chǎn)線,從燒結(jié)機(jī)機(jī)頭一直到燒結(jié)機(jī)機(jī)尾結(jié)束,燒結(jié)機(jī)下滑道滑板為固定結(jié)構(gòu),在長(zhǎng)期的熱脹冷縮環(huán)境下,滑板之間沒有補(bǔ)償量,極易產(chǎn)生變形,且燒結(jié)機(jī)臺(tái)車在較長(zhǎng)滑道上向前移動(dòng)時(shí),承載著臺(tái)車和加滿物料的重量,滑動(dòng)摩擦力較大,然而由于潤(rùn)滑不良,油膜逐漸缺失,潤(rùn)滑密封失效,導(dǎo)致滑道與游板磨損加大,形成鋸齒狀深溝,造成漏風(fēng),并隨著磨損加劇,漏風(fēng)更加嚴(yán)重,臺(tái)車密封游板與風(fēng)箱固定滑道之間的漏風(fēng)是燒結(jié)最主要的漏風(fēng)源,治理難度較大。
2. 3 燒結(jié)機(jī)零米雙層卸灰閥漏風(fēng)
燒結(jié)機(jī)零米雙層配重桿式雙層卸灰閥存在的主要問題是漏風(fēng)和磨損,它在工作時(shí),無(wú)法避免在啟閉時(shí)密封面夾料,致使閥芯密封不嚴(yán),長(zhǎng)期受到物料沖刷,導(dǎo)致使用壽命短暫。 由于雙層卸灰閥與大煙道相連,內(nèi)部會(huì)形成負(fù)壓,雙層卸灰閥在閥體出現(xiàn)磨損后,磨損出的孔洞很難用電焊作業(yè)封堵,只能采取臨時(shí)措施,密封效果不好。
3 3 #燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)優(yōu)化治理
對(duì)于 1、2 #燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率高的難點(diǎn)問題,3 #燒結(jié)機(jī)在建設(shè)初期開始與鋼鐵企業(yè)和產(chǎn)品廠家進(jìn)行了豐富的交流探討,從設(shè)備結(jié)構(gòu)形式、材質(zhì)、工況等方面進(jìn)行了分析,取長(zhǎng)補(bǔ)短,吸收和引進(jìn)先進(jìn)的方式方法,有針對(duì)性的進(jìn)行了 3 #燒結(jié)機(jī)的設(shè)備優(yōu)化,從而達(dá)到降低燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率的目的。
3. 1 風(fēng)箱支管及風(fēng)箱支管補(bǔ)償器
為解決 3 #燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱支管本體漏風(fēng)問題,我們對(duì) 3 #燒結(jié)機(jī)的風(fēng)箱支管進(jìn)行了分類,對(duì)于頭部四個(gè)易于受物料沖刷的風(fēng)箱和尾部四個(gè)易于受高溫、易受粉塵、高濃度硫酸腐蝕的風(fēng)箱,它們分別是燒結(jié)機(jī)的 4 ~ 7 #風(fēng)箱和 23 ~ 26 #風(fēng)箱,它們的風(fēng)箱支管(方形設(shè)計(jì))本體采用 16mm 厚的鋼板,材質(zhì)為 16Mn,內(nèi)部鑲嵌 22mm 厚的耐磨襯板,風(fēng)箱支管彎頭為獨(dú)立耐磨成品件,其中 4~ 7 # 、23~ 26 #風(fēng)箱使用熔鑄陶瓷耐磨襯板彎頭,對(duì)于中部其余風(fēng)箱支管(方形設(shè)計(jì))壁厚度不小于 16mm,內(nèi)掛網(wǎng)涂抹耐磨、耐高溫材料厚度不小于 30mm,風(fēng)箱支管彎頭為獨(dú)立耐磨成品件,內(nèi)掛網(wǎng)涂抹耐磨、耐高溫材料厚度不小于 30mm,為防止所有風(fēng)箱因熱脹冷縮造成連接螺栓松動(dòng)、法蘭漏風(fēng),燒結(jié)風(fēng)箱通過螺栓緊固安裝完畢后,從內(nèi)部與風(fēng)箱梁法蘭用電焊滿焊, 風(fēng)箱直管易磨損部位外部設(shè)置包盒,并內(nèi)部填充耐磨澆注料,從而解決風(fēng)箱支管內(nèi)壁頻繁受物料沖刷和煙塵腐蝕導(dǎo)致使用壽命低、頻繁漏風(fēng)的問題。
為解決 3 #燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱支管補(bǔ)償器漏風(fēng)的問題,3 #燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱支管 10 臺(tái)補(bǔ)償器(808×1008 型 4 個(gè),808×1408 型 6個(gè))按>600℃ 設(shè)計(jì),其余風(fēng)箱支管補(bǔ)償器按>450℃ 設(shè)計(jì), 所有風(fēng)箱支管補(bǔ)償器采用外擴(kuò)式設(shè)計(jì),并且將風(fēng)箱支管補(bǔ)償器安裝在風(fēng)箱支管的垂直段位置,使補(bǔ)償器導(dǎo)流板不會(huì)直接受到粉塵沖刷,同時(shí)金屬波紋管用不銹鋼(316L) 加工制作,波紋管厚度 1. 5mm × 2 層,上接管厚度不小于10mm(采用 6mm 厚的 Q345 材料+內(nèi)表面 4mm 高鉻堆焊耐磨層),使得風(fēng)箱支管補(bǔ)償器使用壽命不低于 2 年,疲勞壽命不低于 1000 次,降低了燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱系統(tǒng)的漏風(fēng)率,保證了燒結(jié)生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。
3. 2 燒結(jié)機(jī)臺(tái)車密封游板與風(fēng)箱固定滑道
為解決 3 #燒結(jié)機(jī)臺(tái)車密封游板與風(fēng)箱固定滑道之間漏風(fēng)的問題,3 #燒結(jié)機(jī)大膽采用石墨自潤(rùn)滑側(cè)密封裝置, 該裝置在寶鋼、鞍鋼和首鋼得到了很好的應(yīng)用,它采用彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),下滑道滑板與臺(tái)車游板始終保持緊密貼合狀態(tài)。 采用石墨潤(rùn)滑,石墨的硬度會(huì)隨著溫度的增加而提高,高溫狀態(tài)下石墨與主體耐熱鋼材質(zhì)配合穩(wěn)定強(qiáng),打破了以往潤(rùn)滑油脂在高溫下瞬間揮發(fā)的弊端。 整套裝置采用浮動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式,易損件使用周期可延長(zhǎng)數(shù)倍。
3 #燒結(jié)機(jī)臺(tái)車和風(fēng)箱的密封裝置包括:燒結(jié)機(jī)臺(tái)車底部安裝新型專利產(chǎn)品柔性迷宮系統(tǒng),采用雙層密封技術(shù), 補(bǔ)償量大,柔性好,性能穩(wěn)定。 下部設(shè)置鋼性彈簧板等。利用柔性迷宮密封系統(tǒng)與鋼性彈簧板相摩擦及彈簧的頂起力使其貼合密封,對(duì)燒結(jié)機(jī)臺(tái)車底部和風(fēng)箱頂部之間的間隙進(jìn)行密封,過盈安裝補(bǔ)償量大。
密封裝置采用石墨自潤(rùn)滑機(jī)械式為主的密封,設(shè)備具有運(yùn)行平穩(wěn),密封效果良好,使用壽命長(zhǎng),節(jié)省潤(rùn)滑油等特點(diǎn)。
下滑板:耐熱鋼材調(diào)質(zhì)處理并鑲嵌自潤(rùn)滑石墨,要求下滑板安裝后上表面在同一平面上,接口平滑無(wú)臺(tái)階,采用子母口對(duì)接,杜絕卡死推掉下滑板現(xiàn)象發(fā)生。
下滑道為彈性浮動(dòng)設(shè)計(jì),過硬安裝且補(bǔ)償量大,彈性系統(tǒng)采用進(jìn)口耐高溫彈簧,且可更換;石墨面板高度可調(diào)。
上滑板:采用石墨自潤(rùn)滑機(jī)械式迷宮密封原理,內(nèi)部6 道迷宮密封,非雙板簧密封;內(nèi)部彈性系統(tǒng)采用耐高溫650℃進(jìn)口彈簧,能夠長(zhǎng)期保持相對(duì)穩(wěn)定的工作狀態(tài),柔性效果提高數(shù)倍。
整體側(cè)密封裝置,具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),適應(yīng)復(fù)雜工況條件,有效的解決了燒結(jié)機(jī)臺(tái)車密封游板與風(fēng)箱固定滑道之間漏風(fēng)的問題。
3. 3 燒結(jié)機(jī)零米雙層卸灰閥
為解決 3 #燒結(jié)機(jī)零米雙層卸灰閥漏風(fēng)的問題,3 #燒結(jié)機(jī)采用刀口式雙層卸灰閥,它的工作原理是由電動(dòng)凸輪裝置分別帶動(dòng)上、下兩閥板,交互開啟,通過配備的高密封刀口結(jié)構(gòu),保證卸灰閥的密封性能,依確定的開閉頻率完成系統(tǒng)的給卸料。 它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是本系列閥門通過采用鋼板焊接結(jié)構(gòu),閥板機(jī)構(gòu),電動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)緊湊,工作平穩(wěn)可靠,可滿足連續(xù)工作和重載條件運(yùn)行。
刀口式雙層卸灰閥工作時(shí)采用電動(dòng)凸輪裝置和閥板的動(dòng)作自動(dòng)完成上、下閥之間相互交替工作,確保正壓或負(fù)壓卸料的工況下不會(huì)泄壓,雙閥交替打開或全部關(guān)閉, 整體設(shè)備要求密封良好,避免了出現(xiàn)漏風(fēng)的情況。
刀口式雙層卸灰閥在制作材質(zhì)方面, 閥體厚度≥14mm,閥板厚度≥20mm,閥板、閥座材質(zhì)選用 NM500, 全軸采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后加工;刀口采用35GrMo 材質(zhì),加工后經(jīng)高頻淬火,增加表面硬度;滾輪材質(zhì)為 45 #鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后加工,輪子內(nèi)需加雙軸承,運(yùn)轉(zhuǎn)靈活可靠;凸輪采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,線切割加工,表面淬火處理;并且雙層卸灰閥上下部管道采用陶瓷內(nèi)襯的耐磨管道,大大延長(zhǎng)了雙層卸灰閥的使用壽命,保證了設(shè)備功能精度,降低了雙層卸灰閥的漏風(fēng)率。
4 結(jié)論
通過對(duì) 3 #燒結(jié)機(jī)主要漏風(fēng)部位的優(yōu)化治理后,使得3 #燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率穩(wěn)定在 35%左右,相比于 1 #和 2 #燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率得到了極大的降低,從而使燒結(jié)生產(chǎn)中的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了改善,不僅提高了燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量,降低了能源消耗,而且避免了因漏風(fēng)問題對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響。
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