江海峰 陳杰亮 郝江華 田富強(qiáng)
(金鼎重工有限公司 河北 邯鄲 056300)
摘 要:金鼎煉鐵廠配套的10 m2豎爐,在不改變?cè)Q爐外殼和配套設(shè)施的基礎(chǔ)上,通過局部爐體調(diào)整,增大烘干床面積、擴(kuò)大培燒面積、增加噴火口、擴(kuò)大水梁通風(fēng)面積等措施,對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)容改造,改造后10 m2豎爐培燒面積達(dá)13.5 m2,產(chǎn)量提高到日產(chǎn)2200 t左右,節(jié)能降耗,可為同行提供一定的借鑒與參考。
關(guān)鍵詞:豎爐;擴(kuò)容;改造
1 前言
隨著公司產(chǎn)能提高,對(duì)球團(tuán)礦需求量越來越大,為了提高球團(tuán)礦的產(chǎn)量, 2019年10月,利用豎爐大修,通過局部爐體調(diào)整,布料車抬高,鋼結(jié)構(gòu)局部調(diào)整,爐型及耐火材料新設(shè)計(jì),汽化系統(tǒng)調(diào)整,對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)容改造,改造后公稱爐容由10m2改造為13.5m2豎爐;產(chǎn)量提高到日產(chǎn)2200 t左右,節(jié)能降耗,滿足了高爐球團(tuán)礦的供應(yīng)需求,可為同行提供一定的借鑒與參考。
2 生產(chǎn)概況
金鼎煉鐵廠配套的10 m2豎爐于2011年6月份投產(chǎn),年產(chǎn)50萬t球團(tuán)礦,其主要的配套設(shè)備見表1。
表1 主要的配套設(shè)備
名稱 |
風(fēng)機(jī)型號(hào) |
進(jìn)口流量 /m3·min-1 |
進(jìn)口壓力 /kPa |
出口壓 力/kPa |
電機(jī)型號(hào) |
轉(zhuǎn)速 /r·min-1 |
冷風(fēng)機(jī) |
AI900-1.29 |
900 |
101.3 |
129 |
YKK501-2-630KW |
2 960 |
助燃風(fēng)機(jī) |
AI400-1.27 |
400 |
101.3 |
127 |
YKK450-2A-280KW |
2980 |
加壓機(jī) |
AIM400-1.313/1.113 |
400 |
111.3 |
131.3 |
YAKK-4501-2-220KW |
2 970 |
豎爐經(jīng)多年生產(chǎn)實(shí)踐,產(chǎn)量達(dá)62萬t/a,但由于生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng),豎爐耐火襯磨損較大,竄風(fēng)透火嚴(yán)重,鋼結(jié)構(gòu)有燒紅現(xiàn)象,爐內(nèi)氣流分布不均勻,爐內(nèi)壓力高等原因,嚴(yán)重影響了球團(tuán)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量[1~4]。金鼎煉鐵廠在2019年10月份大修時(shí)對(duì)豎爐進(jìn)行擴(kuò)容升級(jí)改造。
3 主要改造內(nèi)容
目前豎爐混凝土框架設(shè)四層平臺(tái),平臺(tái)相對(duì)標(biāo)高為±0.00m、+7.00m、+13.18m、+18.75 m,豎爐導(dǎo)風(fēng)墻采用汽化冷卻,汽包運(yùn)行壓力:0.35~0.45MPa,汽包規(guī)格為 DN2500 L=4600 mm。導(dǎo)風(fēng)墻水梁采用12根Φ168×18,長(zhǎng)度7.3m的無逢鋼管焊接而成,無縫鋼管材質(zhì)為20g,導(dǎo)風(fēng)墻內(nèi)煙氣流速3.47m/s。水梁端部有根據(jù)循環(huán)回路設(shè)置的聯(lián)接管。豎爐采用復(fù)合矩形斷面,在爐體兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)圓柱形燃燒室和氣流分配室,對(duì)現(xiàn)有豎爐存在的問題和為了更大發(fā)揮產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)進(jìn)行考慮,對(duì)現(xiàn)有10m2球團(tuán)豎爐進(jìn)行爐型改造,公稱爐容由10m2改造為13.5m2豎爐;豎爐有效焙燒面積≥13.5m2。導(dǎo)風(fēng)墻及水梁設(shè)計(jì)使用壽命~2.5年。
圖-1豎爐擴(kuò)容改造項(xiàng)目方案
3.1 改造豎爐鋼結(jié)構(gòu):拆除原爐墻、烘干床、大小水梁、齒輥冷卻壁。
原冷卻壁、齒輥不變。爐殼擴(kuò)容,在原冷卻帶上端兩側(cè)擴(kuò)302mm,補(bǔ)焊擴(kuò)容的鋼板、槽鋼,原頂部鋼板拆除。
冷風(fēng)口由原直徑377mm改為370mm方管,并延長(zhǎng)原冷風(fēng)主管。冷風(fēng)口由原來的直徑377mm管改為主管370*370mm,面積1.78m2增大到2.19m2,面積增加到0.41m2。
混風(fēng)室管道直徑1946mm改為直徑1760mm,減小管道直徑,增加風(fēng)壓。
烘干床兩側(cè)墻板外擴(kuò)200mm.增加烘干床面積。抬高布料車,提高煙罩。
3.2 改造豎爐導(dǎo)風(fēng)墻及水梁:
大水梁增寬、增加通風(fēng)面積,提高烘干床烘干效率,寬度由原來的780mm改為980mm,面積由原來的1.55m2增加到2.6m2,增加1.05m2。改造后,導(dǎo)風(fēng)墻通風(fēng)孔面積增加67%,可減小風(fēng)壓,增加冷卻風(fēng)流量,爐內(nèi)的懸浮顆粒擾流現(xiàn)象也將大幅減少;冷卻風(fēng)加大,烘干床下和爐身上部壓力也不會(huì)過大,爐況好,有利于焙燒風(fēng)運(yùn)行。
改造后 改造前
圖-2 烘干床改造
改造后大水梁汽化冷卻以3根管串聯(lián)為4個(gè)循環(huán),再串聯(lián)管上并聯(lián)2根小水梁通汽泡大循環(huán)。改變以前為2管串聯(lián)后并聯(lián)通汽泡小循環(huán),增強(qiáng)汽化冷卻效率。
改造后大水梁去掉原設(shè)計(jì)的筋板,改造為梁上活動(dòng)托架。水梁兩端與爐墻連接,設(shè)置人孔和膨脹法蘭,水梁受熱膨脹能夠自由移動(dòng)不影響導(dǎo)風(fēng)墻位移和變型。
去掉原水梁堆焊層,增加水梁熱傳導(dǎo)率,使水梁在高溫環(huán)境中材質(zhì)不受影響,延長(zhǎng)水梁使用壽命。
圖-3豎爐水梁改造
3.5 配套改造豎爐汽化冷卻水系統(tǒng):
汽化冷卻水系統(tǒng)將大水梁、小水梁、大汽泡有序地串聯(lián)起來,實(shí)現(xiàn)了大水梁、小水梁、汽泡間有序大循環(huán),實(shí)現(xiàn)了汽化冷卻水強(qiáng)制循環(huán)冷卻,提高設(shè)備冷卻效率,延長(zhǎng)水梁使用壽命。(圖-4)
氣化冷卻汽包容積由原來的3m3改為6m3,設(shè)計(jì)壓力0.65Mpa,水耗3-5m3/h,高度提高5m,增加汽化冷卻水系統(tǒng)壓力,提高強(qiáng)制循環(huán)冷卻效果。增加強(qiáng)制循環(huán)水泵,在開爐及水溫低時(shí)強(qiáng)制循環(huán),避免因水溫、水壓低造成影響及水梁振動(dòng)。(圖-3)。
圖-4豎爐汽化水冷卻改造
3.6改造冷風(fēng)系統(tǒng)
鼓風(fēng)機(jī)室目前布置1臺(tái)D900mm冷卻風(fēng)機(jī)不能滿足改造要求,根據(jù)13.5m2豎爐要求,在現(xiàn)有土建基礎(chǔ)和供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪改造優(yōu)化,使風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和流量達(dá)到滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的目的,冷風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行改造.
表2 冷風(fēng)機(jī)改造前后性能對(duì)比
名稱 |
風(fēng)機(jī)型號(hào) |
進(jìn)口流量 /m3·min-1 |
進(jìn)口壓力 /kPa |
出口壓 力/kPa |
電機(jī)型號(hào) |
轉(zhuǎn)速 /r·min-1 |
冷風(fēng)機(jī)改前 |
AI900-1.29 |
900 |
101.3 |
129 |
YKK501-2-630KW |
2 960 |
冷風(fēng)機(jī)改后 |
AI1000-1.23 |
1000 |
101.3 |
123 |
YKK501-2-630KW |
2 960 |
冷風(fēng)口由原來的直徑377mm管改為主管370*370mm,面積由1.78m2增大到2.19m2,面積增加到0.41m2。增大通風(fēng)面積22%。
冷風(fēng)機(jī)風(fēng)葉改造,風(fēng)量由900m3/min改為1000m3/min,壓力由28KPa降低為23KPa,提高了風(fēng)量100m3/min,,降低了風(fēng)壓。風(fēng)壓和流量達(dá)到滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。
3.7爐體砌筑改造
豎爐改造的部位主要有混氣室、噴火口、大水梁、冷風(fēng)口、烘干床等。豎爐改造前后的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。
圖5 豎爐改造前后內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
改造豎爐燃燒系統(tǒng):爐墻、燃燒室按擴(kuò)容后要求砌墻,爐墻及混氣室爐墻減薄,增加爐內(nèi)容積,保持原來的特性,燃燒室原直徑2170mm變?yōu)?070mm,出口煙道由直徑1272mm變?yōu)?00mm。減少容積,增加風(fēng)壓。
噴火口由18對(duì)減少為16對(duì);面積由1.68m2改造為2.56m2增加0.88m2,增加培燒通風(fēng)面積50%左右。
燃燒室原直徑2170mm變?yōu)?070mm,出口煙道由直徑1272mm變?yōu)?00mm。減少容積,增加風(fēng)壓10%左右。燒嘴由渦流式改為直通式燒嘴保證燃燒室溫度。
混氣室改造后焙燒風(fēng)經(jīng)過混氣室,間距由原來的460mm改變?yōu)?00mm起到阻流增壓效果。保證自噴火口噴出的焙燒風(fēng)對(duì)爐內(nèi)球團(tuán)有足夠的穿透風(fēng)壓,并可彌補(bǔ)因爐身上部擴(kuò)容,因球團(tuán)容積增大需增大的風(fēng)壓動(dòng)力相應(yīng)增大。
混氣室砌墻厚減少114 mm,火道口隨著向兩側(cè)縮小60mm,焙燒帶寬度由2680mm增加到3781mm。改造后焙燒帶橫截面達(dá)到13.5m2。
3.8 烘干床改造
烘干床面積和烘干效率達(dá)不到提產(chǎn)后匹配,為提產(chǎn)增效,增大烘干床面積,提烘干效率,主要采取對(duì)其水梁與爐篦條進(jìn)行改造。
⑴ 水梁安裝改造
圖6為水梁安裝改造前后示意圖。可見,改造后,爐口寬度向兩側(cè)各擴(kuò)327 mm;最下方小水梁的安裝寬度由2450 mm增加到2705mm,增加255 mm;烘床高度由9mm提高100 mm;保持坡度為36°。
改造后,烘干床長(zhǎng)度5784mm,寬度3746mm,加寬烘干床的面積21.66m2,通風(fēng)面積10.68m2。
⑵ 爐篦條改造
小水梁安裝尺寸加寬,篦條隨著加長(zhǎng),保持原篦條寬度不變,篦條長(zhǎng)度由501 mm增加到到553 mm、676mm,增大了烘床的有效通風(fēng)面積。經(jīng)計(jì)算,烘干床有效通風(fēng)面積由原來的16 m2增加到21.66 m2,有效烘干面積增加5.66 m2。
改造后 改造前
圖6 水梁安裝改造前后示意圖
3.9 除塵風(fēng)機(jī)改造
由于擴(kuò)大烘干床面積,除塵風(fēng)機(jī)后加裝脫硫與濕電除塵,風(fēng)壓明顯不足,對(duì)除塵風(fēng)葉進(jìn)行改造。風(fēng)量不變前提下提高風(fēng)壓,原風(fēng)機(jī)不變[5, 6]。
4 改造后的整體實(shí)施效果
表3 除塵風(fēng)機(jī)改造前后性能對(duì)比
名稱 |
風(fēng)機(jī)型號(hào) |
進(jìn)口流量 /m3·min-1 |
全壓 Pa |
電機(jī)型號(hào) |
轉(zhuǎn)速 /r·min-1 |
除塵風(fēng)機(jī)(改前) |
Y4-73-20D |
291542 |
2381 |
YKK5002-6-500KW |
960 |
除塵風(fēng)機(jī)(改后) |
Y4-73-21D |
24000 |
5000 |
YKK5002-6-500KW |
960 |
10 m2豎爐擴(kuò)容后,焙燒面積達(dá)13.5 m2,噴火口數(shù)量由原來的18對(duì)改成16對(duì),噴火口面積增加50%;混氣室壓力增加10%;導(dǎo)風(fēng)墻通風(fēng)孔面積增加65%。烘干床面積達(dá)到21.66 m2,有效烘干面積增加5.66 m2。
改造前后豎爐產(chǎn)量對(duì)比結(jié)果見表4。可見,改造前2019年1-12月份平均月產(chǎn)量41901.28t,平均日產(chǎn)1984.7t;改造后,2020年1~12月份平均月產(chǎn)量64439.62t,平均日產(chǎn)量2169.43t;2021年第三季度平均月產(chǎn)量69491t,平均日產(chǎn)量2317.8t。
從以上數(shù)字可以看出通過局部爐體調(diào)整,布料車抬高,鋼結(jié)構(gòu)局部調(diào)整,爐型及耐火材料新設(shè)計(jì),汽化系統(tǒng)調(diào)整,對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)容改造,改造后公稱爐容由10m2改造為13.5m2可在原材料、原操作、原設(shè)備基本不變的基礎(chǔ)上提高產(chǎn)量,節(jié)能降耗,達(dá)到了豎爐擴(kuò)容增產(chǎn)的目的。
表4 改造前后產(chǎn)量對(duì)比
時(shí)間 |
產(chǎn)量/t·月-1 |
時(shí)間/min·月-1 |
平均日產(chǎn)/t·d-1 |
利用系數(shù)/t·m-2·h-1 |
2019年 |
41901.28 |
30401 |
1984.7 |
8.26 |
2020年 |
64439.62 |
42773 |
2169.4 |
9.04 |
2021年第三節(jié)度 |
69491.76 |
43173 |
2317.8 |
9.65 |
參考文獻(xiàn)
[1] 李蒙,任偉,陳三鳳. 國(guó)內(nèi)外球團(tuán)礦生產(chǎn)現(xiàn)狀和展望(續(xù))[J]. 中國(guó)冶金, 2004(12): 6-10.
[2] 陳寶,賈永強(qiáng),關(guān)明文. 宣鋼8m2豎爐技術(shù)改造及生產(chǎn)實(shí)踐[J]. 河北冶金, 2000(4): 37-38.
[3] 李生軍,白建華,于占海,等. 宣鋼球團(tuán)3#豎爐技術(shù)改造及達(dá)產(chǎn)實(shí)踐[C]//河北冶金學(xué)會(huì)煉鐵技術(shù)暨2008學(xué)術(shù)年會(huì)論文集, 2008.
[4] 楊建中. 邢鋼豎爐的技術(shù)進(jìn)步[J]. 河北冶金, 2005(3): 20-22.
[5] 黃海軍,張奇,宣遠(yuǎn)山. 高爐除塵風(fēng)機(jī)葉輪的改造[J]. 安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2015(2): 20-21.
[6] 張和平. 選燒廠球團(tuán)豎爐電除塵風(fēng)機(jī)葉輪改造研究[J]. 酒鋼科技, 2016(4): 29-31.