王偉
（河鋼集團唐山鋼鐵集團有限責任公司 河北 唐山 063000）
摘要：為了積極推動和實現碳達峰碳中和目標，唐鋼公司新廠區鐵前系統采用了高比例球團礦冶煉工藝和帶式焙燒機球團生產工藝等環保、先進的生產工藝技術。而我國帶式焙燒工藝裝備在球團行業應用和管理方面技術儲備十分匱乏，依托建設我國首座應用國內設計方案和國產裝備的帶式焙燒球團生產線，工程建設過程中前瞻性的以構建全廠裝備高效運維管理基礎為目標，設備管理者充分研究了各工藝流程裝備運行和維護中功能結構的實際需求，在設計、選型的初始階段通過精準創新技術對全廠裝備進行前期管理策略開發和功能定位，把設備管理重點從投入使用階段前移到設備設計研發階段的精準謀劃，有效避免了設備選型決策和固化定型階段的管理真空。項目中廣泛采用了數智管理、冗余備份、易修結構、難損結構等創新思路，在取得可觀經濟效益的同時也取得了良好的社會效益。有效提升了企業在行業內核心競爭力的同時也拓展了國產裝備在帶式焙燒工藝的應用前景并推動了我國焙燒球團行業的快速穩健發展。
關鍵詞：帶式焙燒；高效運維；精準創新；裝備；應用
1 引言
隨著環保標準的提高和產能規模不斷擴大的需求，球團行業的豎爐帶冷球團制備工藝逐步淘汰，目前國內大型球團廠分為應用國產設備建設鏈篦機-回轉窯球團廠和引進國外技術和裝備建設帶式焙燒球團廠兩條主要發展路線，鏈篦機-回轉窯技術能耗高于帶式焙燒技術已成為該生產工藝可持續發展的短板，引進國外技術和裝備建設帶式焙燒球團廠由于高投資額未能在我國球團業內得到廣泛應用。平衡建設投資和運維成本后，唐鋼公司球團制備項目選擇了使用國產技術和裝備建設帶式焙燒工藝球團廠，而面臨的問題是建設的應用國內設計方案和國產裝備的大型帶式焙燒工藝球團生產線在我國尚屬首例，在此之前國內還沒有完整的帶式焙燒球團生產線設計經驗，自主設計應用的裝備始終處于空白狀態，國內設備制造廠對焙燒球團行業十分陌生，除了設備制造品質與國外產品的差距外，本身與工藝匹配性還無從談起。在這一裝備供應環境下，新建球團廠要在高球團入爐比冶煉模式下穩定供應球團爐料，并滿足長周期、低成本運維模式的現代化企業設備管理發展路線，對應用國內設計方案和國產裝備的大型帶式焙燒工藝球團廠設備進行精準研判，解決設備管理過程中易造成的建設期高效運維模式基礎薄弱，開發應用功能本質可靠、性能精準提升，具有實用、適用專有功能的定制式裝備勢在必行。
2 行業及企業對裝備高效運維需求背景
通過精準創新技術研發出適合國內技術設計的帶式焙燒工藝國產裝備，在降低球團礦制備工藝能耗減少碳排放方面對整個球團行業發展和社會都具有重大的意義。在相關技術零儲備的背景下，對我國首座國產帶式焙燒球團生產線裝備技術開展深入研究，在全廠裝備功能結構研發過程中以前瞻性介入設備結構設計階段為起點，全面展開精細化全高效運維管理和精準創新技術應用有極大的必要性和迫切性，以高水平建設帶式焙燒球團項目作為強有力技術支撐來引領我國帶式焙燒球團行業及其配套裝備發展也是球團行業的使命需求。
建設帶式焙燒球團廠對設備的全高效運維管理從投入使用階段前移延伸到單體設備初始設計階段是國內帶式焙燒球團發展現狀賦予的壓力。科學的引入全廠裝備低故障率長周期運行、功能結構難損易修為基本思路的設備管理理念，需要從工藝、設備維檢、環保和設備管理經濟性需求等多方面對整個產線裝備進行細致梳理。對全廠裝備從功能可靠性、難損易修性到智控功能需求前瞻性的延伸到制造廠設備功能結構甚至功能零件的設計定位對國內這個不成熟的裝備供應行業是極具挑戰性的，最大限度降低設備功能定位失當造成的工程建設風險和后期設備運維管理難度是當前及其迫切的需求。
3 帶式焙燒球團廠裝備全高效運維管理中的精準創新技術應用的主要做法和內函
引進國外技術和裝備靜態投資和維護費用高嚴重制約我國帶式焙燒球團工藝發展，唐鋼公司2018年選擇建設了我國首座應用國內設計方案和國產裝備的大型帶式焙燒工藝球團生產線，針對相關裝備應用技術儲備匱乏的實際現狀，唐鋼公司利用工程建設期的獨特優勢，以避免建設期功能結構選定型失當造成設備全高效運維管理基礎薄弱及建成后難以優化改善為目的對工廠裝備進行了深入探索研究。通過對全廠裝備從使用和維護角度特定需求點的解析，研判了產線單體設備功能結構的實際需求，同時將全高效運維管理理念深入融合進全廠裝備設計階段，前瞻性的通過精準創新技術應用對新建帶式焙燒球團廠裝備進行功能定位提升。
運用冗余備份、狀態智控、難損易修等特色創新點作為技術支撐對全廠裝備功能結構的選定型進行合理定位謀劃，相關創新技術和管理理念在唐鋼公司鐵前球團項目中實現完全落地轉化應用，其內涵在于拓展了國產化裝備在帶式焙燒球團工藝中的應用前景，以功能需求精準定位的設備設計選型理念，對我國同類工廠建設有較強的借鑒意義，推動了應用國內技術方案帶式焙燒球團生產線的快速進步發展；期間創造的技術專利產生的知識產權效益，提升了唐鋼公司在行業內的核心競爭力。主要做法如下：
3.1研究帶式焙燒球團裝備發展現狀與需求
帶式焙燒球團工藝的技術和裝備在國外已經發展70余年，已延續發展到第五代，工藝成熟性和裝備壽命周期匹配性好，制造品質高，而國內帶式焙燒球團廠的建設還處在設計拷貝和局部改造階段，對設備設計還沒有進行過實質性的綜合研究探討，設備設計和制造品質基本無可比性。需要將應用國內技術和裝備建設成高技術含量、多維度創新、低工程建設投資的帶式焙燒球團廠，是當今球團行業有序發展的基本需求。
3.2以設備高效運維管理為核心要素確立球團廠裝備的管控思路和定位目標
唐鋼公司建設首座應用國內技術和裝備的帶式焙燒球團廠具有戰略性的意義，期間對全廠裝備功能設計“系統化、精細化”的推進過程對我國帶式焙燒球團行業和裝備發展極具引領作用。通過改變冶金行業傳統的設備管理僅限于設備在在線服役期間的運維管理，設備前期管理基本依托固化的工程設計和設備設計作為基礎的慣性思路，深入介入到在這一階段的管理理念應用和實施，通過界定設備高效運維管理深度，樹立全面有效拓展延伸到設備的前期設計制造管理中的理念，全面介入到選型決策、功能、結構設計過程，實現最大限度的避免在這一階段形成管理真空。
通過精準構建硬件基礎給產線裝備全高效運維的設備中長期經濟性管理做好鋪墊，是唐鋼公司球團廠建設中全廠設備管理的總體目標。要求全廠裝備以經濟、可靠、智能、環保、難損、易修為目標系統性的對帶式焙燒球團工藝的全廠裝備功能結構設定進行合理謀劃，以達到設備周期費用最經濟、裝備運維綜合經濟性最高的理想目標。以精準自主創新技術應用來彌補與國外技術裝備相比應用經驗不足和品質差距的劣勢；同時突破借鑒指導性的技術研究支撐少，相關技術儲備匱乏的不利因素，將該球團廠項目建設成裝備功能性能國內一流的先進水平。
4 全廠裝備功能結構總體設定原則
通過對以往設備管理過程中總結的實踐經驗進行精煉和提升，對初次應用于帶式焙燒工藝生產線的全線裝備的功能需求、調控要點、結構特征進行充分研究分析，需要針對在較長的設定維護周期內、維護過程中具有良好的表現的需求為全廠裝備功能結構找出總體設定原則。重點以對設備性能結構準確定位來實現關鍵工序或設備可靠性、易修性精準提級為思路，避免全廠裝備功能設計、結構設定失當造成的工程建設風險。唐鋼公司在設備全高效運維管理中應用了以下規律：
4.1冗余備份原則
甄選單體設備中對主線運行影響大的功能元件，采用冗余熱備等形式提高功能可靠性。關鍵比例控制回路實現在線熱備并具有無擾切換功能，一般比例控制回路實現在線開關量旁路控制；關鍵設備冷卻裝置均接入雜物過濾系統且具備旁路功能；根據氣力輸送系統性質，壓送管網采用多通道輸出形式，最大限度在各輸送節點形成串并聯輸送網絡。
4.2結構易修原則
設備零部件在結構上為后期維修創造便利條件，縮短故障修復時間，提高設備可開動率。關鍵設備功能單元部件快拆設計；傳動類軸承箱使用剖分結構；罩殼類設備按機組布局合理確定殼體剖分形式；大型設備配置關鍵部件設置輔助頂起裝置，便于提高檢修效率；膠帶機設備使用托輥快速更換裝置，減少停機檢修時間；提高簡化傳動布局，使用三合一、兩合一傳動裝置。
4.3難損長壽原則
小型設備或易損零件采用難損設計以減少故障概率，降低日常維保的備材和人工成本。較高起升高度的吊裝設備鋼絲繩的結節點配置使用防扭轉裝置；控制閘門使用邏輯溢流式結構；氣動設備氣源管采用鋼管或橡膠管取代PU管連接，氣動控制元件均使用氣源處理單元；工藝閥門系統轉軸全部配用全封閉軸承，減小啟閉阻力，同時提高零部件的可修性。
4.4設施環保原則
設備粉料煙塵有意外逃逸的可能時注意配置合理的控制措施。物料流轉控制使用全封閉式控制閥；粉狀料采用全封閉氣力輸送系統，確保物料零排放輸儲；各處倉斗銜接處使用軟質封閉連接，控制粉塵溢出。
4.5狀態智控原則
實時監測設備功能精度和運行狀態，為操作維護人員提供可視化運行數據。關鍵旋轉傳動設備設置溫度、振動采集點，要求具有就地顯示及遠傳功能，利于直觀判斷設備運行狀態；流體控制設備壓力、溫度、流量、液位、壓差等運行參數實現連續在線監測，關鍵數據采用一次儀表和二次儀表雙重采集模式。
4.6零件統一原則
同種功能設備統籌規劃零部件規格型號，為降低底備件儲備費用打好基礎。膠帶機驅動裝置及輥筒接近機號按同一規格選型；旋轉傳動設備優先考慮同向布置，避免出現同規格不同旋向備件都需儲備的現象。
5 帶式焙燒球團廠裝備全高效運維管理中的精準創新技術與應用的效果
通過研究和預判國內設計方案帶式焙燒球團生產線生產工藝流程中對全廠裝備功能精度的實際需求，以設備全高效運維管理過程中實施全方位創新技術為切入點，在既定總投資額的前提下，實現對全廠裝備功能需求的精準完善，達到了全廠裝備結構合理可靠，不經磨合過渡期直接進入長周期運行穩定的預期效果，在設備全高效運維管理基礎得到有效保障的同時，不但帶來較高的經濟收益也獲得了良好的社會效益。創新技術成果在唐鋼公司成功的應用拓展了國產化裝備在帶式焙燒球團工藝中的應用前景，推動了國內技術方案帶式焙燒球團生產線的快速發展。
5.1改善球團行業裝備現狀，提升企業裝備管理能力
建成的我國首個應用國內設計方案和國產裝備的帶式焙燒工藝球團生產線于2021年順利通過年度全負荷生產驗證，全線國產裝備運行可靠，完全能夠滿足公司整體物料平衡和高爐冶煉系統要求大比例入爐球團礦供應需求，也標志著我國球團行業帶式焙燒工藝改變了必須引進國外技術和裝備的發展現狀。唐鋼公司在球團生產線裝備功能選型預設階段成功引入的設備全高效運維管理理念，達到了產線裝備無調整磨合期即快速轉入穩定期的良好效果，通過裝備功能精準定位及選型實現了長周期、低成本運維的設定目標值，推動了唐鋼公司裝備管理能力的提升。
5.2定位實際裝備需求，提升企業創效創新能力
將全高效運維設備管理向裝備供應端有效延伸得以在產線裝備中系統性的進行硬件基礎精準構建，滿足了球團生產線全線設備穩定運行需求的同時有效降低了運維費用和停產損失。關鍵液壓單元具備熱備功能，實現在線投切對生產工藝零擾動；專有的快拆快裝設備結構使日常設備檢修效率提高50%以上；2021年全線裝備實現了年度內零故障，避免了搶修人工備件費用的發生，真正做到了設備穩定保生產。
項目中的創新技術點為生產期裝備良性循環管理奠定了基礎。對產線工藝裝備的精準創新技術應用從本質上提高了唐鋼公司帶式焙燒球團生產線裝備的全高效運維設備管理水平。通過實現設備因素減排，可實現球團產線全線清潔生產，成為環境友好型工廠，生態效益顯著。取得的大量知識產權的保護和專有技術的積累，為唐鋼公司創造了專有技術產生的知識產權效益。項目依托唐鋼首個國產化帶式焙燒球團生產線，實現智控、難損、易修、環保等提升設備能力水平的技術創新開發，保證設備功能水平的同時解決了引進國外裝備占比高導致工程建設投資費用高、后期維護費用高的問題，拓展了國產裝備在冶金行業的應用領域和應用前景，同時該項目獲得了由中國鋼鐵工業協會和中國金屬學會共同發起并設立的冶金科學技術二等獎，是中國冶金行業最高科學技術獎。
5.3推廣應用前景廣闊，有力推動我國焙燒球團行業發展
相關精準創新技術點應用，促進了國內設計方案和國產裝備的大型帶式焙燒工藝球團生產線在我國落地建設零的突破，成為全高效運維設備管理理念延伸應用于設備設計制造階段的成功范例。通過科學的對國產裝備功能設定，保證了在球團產線應用場景中性能可靠、功能完善，解決了引用進口技術和裝備靜態投資和后期運維費用高而長期制約我國帶式焙燒球團發展的的問題，不但拓展了國產球團裝備應用前景、推動了國內技術方案在我國焙燒球團行業的快速發展的同時還創造了顯著的社會效益。