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(xiàn)碳達峰碳中和目標，唐鋼公司新廠區(qū)鐵前系統(tǒng)采用了高比例球團礦冶煉工藝和帶式焙燒機球團生產(chǎn)工藝等環(huán)保、先進的生產(chǎn)工藝技術(shù)。而我國帶式焙燒工藝裝備在球團行業(yè)應(yīng)用和管理方面技術(shù)儲備十分匱乏，依托建設(shè)我國首座應(yīng)用國內(nèi)設(shè)計方案和國產(chǎn)裝備的帶式焙燒球團生產(chǎn)線，工程建設(shè)過程中前瞻性的以構(gòu)建全廠裝備高效運維管理基礎(chǔ)為目標，設(shè)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(jié)構(gòu)的實際需求，在設(shè)計、選型的初始階段通過精準創(chuàng)新技術(shù)對全廠裝備進行前期管理策略開發(fā)和功能定位，把設(shè)備管理重點從投入使用階段前移到設(shè)備設(shè)計研發(fā)階段的精準謀劃，有效避免了設(shè)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(shù)智管理、冗余備份、易修結(jié)構(gòu)、難損結(jié)構(gòu)等創(chuàng)新思路，在取得可觀經(jīng)濟效益的同時也取得了良好的社會效益。有效提升了企業(yè)在行業(yè)內(nèi)核心競爭力的同時也拓展了國產(chǎn)裝備在帶式焙燒工藝的應(yīng)用前景并推動了我國焙燒球團行業(yè)的快速穩(wěn)健發(fā)展。

關(guān)鍵詞：帶式焙燒；高效運維；精準創(chuàng)新；裝備；應(yīng)用

1  引言

隨著環(huán)保標準的提高和產(chǎn)能規(guī)模不斷擴大的需求，球團行業(yè)的豎爐帶冷球團制備工藝逐步淘汰，目前國內(nèi)大型球團廠分為應(yīng)用國產(chǎn)設(shè)備建設(shè)鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯球團廠和引進國外技術(shù)和裝備建設(shè)帶式焙燒球團廠兩條主要發(fā)展路線，鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯技術(shù)能耗高于帶式焙燒技術(shù)已成為該生產(chǎn)工藝可持續(xù)發(fā)展的短板，引進國外技術(shù)和裝備建設(shè)帶式焙燒球團廠由于高投資額未能在我國球團業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。平衡建設(shè)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(chǎn)技術(shù)和裝備建設(shè)帶式焙燒工藝球團廠，而面臨的問題是建設(shè)的應(yīng)用國內(nèi)設(shè)計方案和國產(chǎn)裝備的大型帶式焙燒工藝球團生產(chǎn)線在我國尚屬首例，在此之前國內(nèi)還沒有完整的帶式焙燒球團生產(chǎn)線設(shè)計經(jīng)驗，自主設(shè)計應(yīng)用的裝備始終處于空白狀態(tài)，國內(nèi)設(shè)備制造廠對焙燒球團行業(yè)十分陌生，除了設(shè)備制造品質(zhì)與國外產(chǎn)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(yīng)環(huán)境下，新建球團廠要在高球團入爐比冶煉模式下穩(wěn)定供應(yīng)球團爐料，并滿足長周期、低成本運維模式的現(xiàn)代化企業(yè)設(shè)備管理發(fā)展路線，對應(yīng)用國內(nèi)設(shè)計方案和國產(chǎn)裝備的大型帶式焙燒工藝球團廠設(shè)備進行精準研判，解決設(shè)備管理過程中易造成的建設(shè)期高效運維模式基礎(chǔ)薄弱，開發(fā)應(yīng)用功能本質(zhì)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(yè)及企業(yè)對裝備高效運維需求背景

通過精準創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)出適合國內(nèi)技術(shù)設(shè)計的帶式焙燒工藝國產(chǎn)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(yè)發(fā)展和社會都具有重大的意義。在相關(guān)技術(shù)零儲備的背景下，對我國首座國產(chǎn)帶式焙燒球團生產(chǎn)線裝備技術(shù)開展深入研究，在全廠裝備功能結(jié)構(gòu)研發(fā)過程中以前瞻性介入設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計階段為起點，全面展開精細化全高效運維管理和精準創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用有極大的必要性和迫切性，以高水平建設(shè)帶式焙燒球團項目作為強有力技術(shù)支撐來引領(lǐng)我國帶式焙燒球團行業(yè)及其配套裝備發(fā)展也是球團行業(yè)的使命需求。

建設(shè)帶式焙燒球團廠對設(shè)備的全高效運維管理從投入使用階段前移延伸到單體設(shè)備初始設(shè)計階段是國內(nèi)帶式焙燒球團發(fā)展現(xiàn)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(jié)構(gòu)難損易修為基本思路的設(shè)備管理理念，需要從工藝、設(shè)備維檢、環(huán)保和設(shè)備管理經(jīng)濟性需求等多方面對整個產(chǎn)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(shè)備功能結(jié)構(gòu)甚至功能零件的設(shè)計定位對國內(nèi)這個不成熟的裝備供應(yīng)行業(yè)是極具挑戰(zhàn)性的，最大限度降低設(shè)備功能定位失當造成的工程建設(shè)風險和后期設(shè)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(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用的主要做法和內(nèi)函

引進國外技術(shù)和裝備靜態(tài)投資和維護費用高嚴重制約我國帶式焙燒球團工藝發(fā)展，唐鋼公司2018年選擇建設(shè)了我國首座應(yīng)用國內(nèi)設(shè)計方案和國產(chǎn)裝備的大型帶式焙燒工藝球團生產(chǎn)線，針對相關(guān)裝備應(yīng)用技術(shù)儲備匱乏的實際現(xiàn)狀，唐鋼公司利用工程建設(shè)期的獨特優(yōu)勢，以避免建設(shè)期功能結(jié)構(gòu)選定型失當造成設(shè)備全高效運維管理基礎(chǔ)薄弱及建成后難以優(yōu)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(chǎn)線單體設(shè)備功能結(jié)構(gòu)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(shè)計階段，前瞻性的通過精準創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)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(tài)智控、難損易修等特色創(chuàng)新點作為技術(shù)支撐對全廠裝備功能結(jié)構(gòu)的選定型進行合理定位謀劃，相關(guān)創(chuàng)新技術(shù)和管理理念在唐鋼公司鐵前球團項目中實現(xiàn)完全落地轉(zhuǎn)化應(yīng)用，其內(nèi)涵在于拓展了國產(chǎn)化裝備在帶式焙燒球團工藝中的應(yīng)用前景，以功能需求精準定位的設(shè)備設(shè)計選型理念，對我國同類工廠建設(shè)有較強的借鑒意義，推動了應(yīng)用國內(nèi)技術(shù)方案帶式焙燒球團生產(chǎn)線的快速進步發(fā)展；期間創(chuàng)造的技術(shù)專利產(chǎn)生的知識產(chǎn)權(quán)效益，提升了唐鋼公司在行業(yè)內(nèi)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(fā)展現(xiàn)狀與需求

帶式焙燒球團工藝的技術(shù)和裝備在國外已經(jīng)發(fā)展70余年，已延續(xù)發(fā)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(zhì)高，而國內(nèi)帶式焙燒球團廠的建設(shè)還處在設(shè)計拷貝和局部改造階段，對設(shè)備設(shè)計還沒有進行過實質(zhì)性的綜合研究探討，設(shè)備設(shè)計和制造品質(zhì)基本無可比性。需要將應(yīng)用國內(nèi)技術(shù)和裝備建設(shè)成高技術(shù)含量、多維度創(chuàng)新、低工程建設(shè)投資的帶式焙燒球團廠，是當今球團行業(yè)有序發(fā)展的基本需求。

3.2以設(shè)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(shè)首座應(yīng)用國內(nèi)技術(shù)和裝備的帶式焙燒球團廠具有戰(zhàn)略性的意義，期間對全廠裝備功能設(shè)計“系統(tǒng)化、精細化”的推進過程對我國帶式焙燒球團行業(yè)和裝備發(fā)展極具引領(lǐng)作用。通過改變冶金行業(yè)傳統(tǒng)的設(shè)備管理僅限于設(shè)備在在線服役期間的運維管理，設(shè)備前期管理基本依托固化的工程設(shè)計和設(shè)備設(shè)計作為基礎(chǔ)的慣性思路，深入介入到在這一階段的管理理念應(yīng)用和實施，通過界定設(shè)備高效運維管理深度，樹立全面有效拓展延伸到設(shè)備的前期設(shè)計制造管理中的理念，全面介入到選型決策、功能、結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，實現(xiàn)最大限度的避免在這一階段形成管理真空。

通過精準構(gòu)建硬件基礎(chǔ)給產(chǎn)線裝備全高效運維的設(shè)備中長期經(jīng)濟性管理做好鋪墊，是唐鋼公司球團廠建設(shè)中全廠設(shè)備管理的總體目標。要求全廠裝備以經(jīng)濟、可靠、智能、環(huán)保、難損、易修為目標系統(tǒng)性的對帶式焙燒球團工藝的全廠裝備功能結(jié)構(gòu)設(shè)定進行合理謀劃，以達到設(shè)備周期費用最經(jīng)濟、裝備運維綜合經(jīng)濟性最高的理想目標。以精準自主創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用來彌補與國外技術(shù)裝備相比應(yīng)用經(jīng)驗不足和品質(zhì)差距的劣勢；同時突破借鑒指導(dǎo)性的技術(shù)研究支撐少，相關(guān)技術(shù)儲備匱乏的不利因素，將該球團廠項目建設(shè)成裝備功能性能國內(nèi)一流的先進水平。

4  全廠裝備功能結(jié)構(gòu)總體設(shè)定原則

通過對以往設(shè)備管理過程中總結(jié)的實踐經(jīng)驗進行精煉和提升，對初次應(yīng)用于帶式焙燒工藝生產(chǎn)線的全線裝備的功能需求、調(diào)控要點、結(jié)構(gòu)特征進行充分研究分析，需要針對在較長的設(shè)定維護周期內(nèi)、維護過程中具有良好的表現(xiàn)的需求為全廠裝備功能結(jié)構(gòu)找出總體設(shè)定原則。重點以對設(shè)備性能結(jié)構(gòu)準確定位來實現(xiàn)關(guān)鍵工序或設(shè)備可靠性、易修性精準提級為思路，避免全廠裝備功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)定失當造成的工程建設(shè)風險。唐鋼公司在設(shè)備全高效運維管理中應(yīng)用了以下規(guī)律：

4.1冗余備份原則

甄選單體設(shè)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(guān)鍵比例控制回路實現(xiàn)在線熱備并具有無擾切換功能，一般比例控制回路實現(xiàn)在線開關(guān)量旁路控制；關(guān)鍵設(shè)備冷卻裝置均接入雜物過濾系統(tǒng)且具備旁路功能；根據(jù)氣力輸送系統(tǒng)性質(zhì)，壓送管網(wǎng)采用多通道輸出形式，最大限度在各輸送節(jié)點形成串并聯(lián)輸送網(wǎng)絡(luò)。

4.2結(jié)構(gòu)易修原則

設(shè)備零部件在結(jié)構(gòu)上為后期維修創(chuàng)造便利條件，縮短故障修復(fù)時間，提高設(shè)備可開動率。關(guān)鍵設(shè)備功能單元部件快拆設(shè)計；傳動類軸承箱使用剖分結(jié)構(gòu)；罩殼類設(shè)備按機組布局合理確定殼體剖分形式；大型設(shè)備配置關(guān)鍵部件設(shè)置輔助頂起裝置，便于提高檢修效率；膠帶機設(shè)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(shè)備或易損零件采用難損設(shè)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(shè)備鋼絲繩的結(jié)節(jié)點配置使用防扭轉(zhuǎn)裝置；控制閘門使用邏輯溢流式結(jié)構(gòu)；氣動設(shè)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(tǒng)轉(zhuǎn)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(shè)施環(huán)保原則

設(shè)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(zhuǎn)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(tǒng)，確保物料零排放輸儲；各處倉斗銜接處使用軟質(zhì)封閉連接，控制粉塵溢出。

4.5狀態(tài)智控原則

實時監(jiān)測設(shè)備功能精度和運行狀態(tài)，為操作維護人員提供可視化運行數(shù)據(jù)。關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)傳動設(shè)備設(shè)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(shè)備運行狀態(tài)；流體控制設(shè)備壓力、溫度、流量、液位、壓差等運行參數(shù)實現(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)測，關(guān)鍵數(shù)據(jù)采用一次儀表和二次儀表雙重采集模式。

4.6零件統(tǒng)一原則

同種功能設(shè)備統(tǒng)籌規(guī)劃零部件規(guī)格型號，為降低底備件儲備費用打好基礎(chǔ)。膠帶機驅(qū)動裝置及輥筒接近機號按同一規(guī)格選型；旋轉(zhuǎn)傳動設(shè)備優(yōu)先考慮同向布置，避免出現(xiàn)同規(guī)格不同旋向備件都需儲備的現(xiàn)象。

5  帶式焙燒球團廠裝備全高效運維管理中的精準創(chuàng)新技術(shù)與應(yīng)用的效果

通過研究和預(yù)判國內(nèi)設(shè)計方案帶式焙燒球團生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程中對全廠裝備功能精度的實際需求，以設(shè)備全高效運維管理過程中實施全方位創(chuàng)新技術(shù)為切入點，在既定總投資額的前提下，實現(xiàn)對全廠裝備功能需求的精準完善，達到了全廠裝備結(jié)構(gòu)合理可靠，不經(jīng)磨合過渡期直接進入長周期運行穩(wěn)定的預(yù)期效果，在設(shè)備全高效運維管理基礎(chǔ)得到有效保障的同時，不但帶來較高的經(jīng)濟收益也獲得了良好的社會效益。創(chuàng)新技術(shù)成果在唐鋼公司成功的應(yīng)用拓展了國產(chǎn)化裝備在帶式焙燒球團工藝中的應(yīng)用前景，推動了國內(nèi)技術(shù)方案帶式焙燒球團生產(chǎn)線的快速發(fā)展。

5.1改善球團行業(yè)裝備現(xiàn)狀，提升企業(yè)裝備管理能力

建成的我國首個應(yīng)用國內(nèi)設(shè)計方案和國產(chǎn)裝備的帶式焙燒工藝球團生產(chǎn)線于2021年順利通過年度全負荷生產(chǎn)驗證，全線國產(chǎn)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(tǒng)要求大比例入爐球團礦供應(yīng)需求，也標志著我國球團行業(yè)帶式焙燒工藝改變了必須引進國外技術(shù)和裝備的發(fā)展現(xiàn)狀。唐鋼公司在球團生產(chǎn)線裝備功能選型預(yù)設(shè)階段成功引入的設(shè)備全高效運維管理理念，達到了產(chǎn)線裝備無調(diào)整磨合期即快速轉(zhuǎn)入穩(wěn)定期的良好效果，通過裝備功能精準定位及選型實現(xiàn)了長周期、低成本運維的設(shè)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(yè)創(chuàng)效創(chuàng)新能力

將全高效運維設(shè)備管理向裝備供應(yīng)端有效延伸得以在產(chǎn)線裝備中系統(tǒng)性的進行硬件基礎(chǔ)精準構(gòu)建，滿足了球團生產(chǎn)線全線設(shè)備穩(wěn)定運行需求的同時有效降低了運維費用和停產(chǎn)損失。關(guān)鍵液壓單元具備熱備功能，實現(xiàn)在線投切對生產(chǎn)工藝零擾動；專有的快拆快裝設(shè)備結(jié)構(gòu)使日常設(shè)備檢修效率提高50%以上；2021年全線裝備實現(xiàn)了年度內(nèi)零故障，避免了搶修人工備件費用的發(fā)生，真正做到了設(shè)備穩(wěn)定保生產(chǎn)。

項目中的創(chuàng)新技術(shù)點為生產(chǎn)期裝備良性循環(huán)管理奠定了基礎(chǔ)。對產(chǎn)線工藝裝備的精準創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用從本質(zhì)上提高了唐鋼公司帶式焙燒球團生產(chǎn)線裝備的全高效運維設(shè)備管理水平。通過實現(xiàn)設(shè)備因素減排，可實現(xiàn)球團產(chǎn)線全線清潔生產(chǎn)，成為環(huán)境友好型工廠，生態(tài)效益顯著。取得的大量知識產(chǎn)權(quán)的保護和專有技術(shù)的積累，為唐鋼公司創(chuàng)造了專有技術(shù)產(chǎn)生的知識產(chǎn)權(quán)效益。項目依托唐鋼首個國產(chǎn)化帶式焙燒球團生產(chǎn)線，實現(xiàn)智控、難損、易修、環(huán)保等提升設(shè)備能力水平的技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)，保證設(shè)備功能水平的同時解決了引進國外裝備占比高導(dǎo)致工程建設(shè)投資費用高、后期維護費用高的問題，拓展了國產(chǎn)裝備在冶金行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用前景，同時該項目獲得了由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會和中國金屬學會共同發(fā)起并設(shè)立的冶金科學技術(shù)二等獎，是中國冶金行業(yè)最高科學技術(shù)獎。

5.3推廣應(yīng)用前景廣闊，有力推動我國焙燒球團行業(yè)發(fā)展

相關(guān)精準創(chuàng)新技術(shù)點應(yīng)用，促進了國內(nèi)設(shè)計方案和國產(chǎn)裝備的大型帶式焙燒工藝球團生產(chǎn)線在我國落地建設(shè)零的突破，成為全高效運維設(shè)備管理理念延伸應(yīng)用于設(shè)備設(shè)計制造階段的成功范例。通過科學的對國產(chǎn)裝備功能設(shè)定，保證了在球團產(chǎn)線應(yīng)用場景中性能可靠、功能完善，解決了引用進口技術(shù)和裝備靜態(tài)投資和后期運維費用高而長期制約我國帶式焙燒球團發(fā)展的的問題，不但拓展了國產(chǎn)球團裝備應(yīng)用前景、推動了國內(nèi)技術(shù)方案在我國焙燒球團行業(yè)的快速發(fā)展的同時還創(chuàng)造了顯著的社會效益。