吳玉濤^① 陳冠英

(河鋼集團唐山鋼鐵集團有限責任公司 唐山 063000)

摘要：為保證新建燒結(jié)機漏風率降低。 通過對已投用的 1 #和 2 #燒結(jié)機進行分析,發(fā)現(xiàn)燒結(jié)機的主要漏風點有三個分別是燒結(jié)機風箱支管及補償器漏風、燒結(jié)機滑道漏風和燒結(jié)機零米雙層卸灰閥漏風,進而 3 #燒結(jié)機通過改變風箱支管材質(zhì)、風箱支管補償器結(jié)構(gòu)形式、滑道采用石墨自潤滑側(cè)密封裝置和改變雙層卸灰閥的類型和材質(zhì)等方式進行漏風治理。 相比于前期投用的 1 #和 2 #燒結(jié)機,新建 3 #燒結(jié)機漏風率大幅度降低。 通過對燒結(jié)機風箱支管、風箱支管補償器、燒結(jié)機滑道和燒結(jié)機零米雙層卸灰閥這幾處主要漏風點進行優(yōu)化治理,3 #燒結(jié)機漏風可以得到有效控制。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)機；風箱支管及補償器；滑道；雙層卸灰閥；漏風治理

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)部此前共有兩臺燒結(jié)機,自 2020 年投產(chǎn)以來,設(shè)備運行平穩(wěn),但也暴露了一些問題,特別是燒結(jié)機漏風率一直居高不下,漏風率達到了 43. 31%,與日本同類型燒結(jié)機 30%左右的漏風率相比差距甚大,嚴重影響燒結(jié)主抽風機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,達到燒結(jié)生產(chǎn)節(jié)能降本增效的目的,3 #燒結(jié)機自 2023 年開始建設(shè)以后,開始有意識的對 3 #燒結(jié)機設(shè)備進行優(yōu)化治理,從而達到降低 3 #燒結(jié)機的漏風率的目的。

燒結(jié)機漏風對燒結(jié)生產(chǎn)的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

1)對燒結(jié)礦產(chǎn)量的影響:燒結(jié)機的漏風問題直接影響到通過燒結(jié)機料層的風量,進而影響燒結(jié)燃料的燃燒速度,降低燒結(jié)礦的產(chǎn)量。 漏風率越高,通過燒結(jié)機料層的風量越少,導(dǎo)致燒結(jié)礦的產(chǎn)量下降。

2)對能耗的影響:燒結(jié)機的漏風問題不僅減少了燒結(jié)料層的過風量,浪費了鼓風電耗,同時也降低了燒結(jié)機的利用系數(shù)。 漏風率的增加會增大主抽風機電機負荷,導(dǎo)致電耗增加,從而增加了生產(chǎn)成本。

3)對生產(chǎn)環(huán)境的影響:漏風問題還會導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境的惡化,因為漏風會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,還可能對職工健康造成危害。

2 1 #和 2 #燒結(jié)機漏風點分析

目前生產(chǎn)上普遍采用帶式抽風燒結(jié)機生產(chǎn)燒結(jié)礦。燒結(jié)系統(tǒng)漏風主要指在抽風作用下燒結(jié)臺車鋪底料高度以下的空氣不通過料面而是通過各漏點進入燒結(jié)主排氣管道中。 目前燒結(jié)機的主要漏風點有三個分別是燒結(jié)機風箱支管及風箱支管補償器漏風、燒結(jié)機滑道漏風和燒結(jié)機零米雙層卸灰閥漏風,這些地方也是比較難治理的漏風點,雖然其他地方也存在一定的漏風,但是治理要容易的多。

2. 1 風箱支管及風箱支管補償器漏風

隨著燒結(jié)機生產(chǎn)過程,風箱和管道系統(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),而且高速煙氣也對風箱側(cè)面和補償器內(nèi)壁不斷沖刷,長時間的使用后部分風箱本體、風箱補償器波紋管及補償器內(nèi)膽管損壞, 導(dǎo)致漏風。 1 # 、2 #燒結(jié)機風箱支管補償器位置位于臺車下部彎段部位,風箱支管及風箱補償器導(dǎo)流板直接受到粉塵沖刷,導(dǎo)致燒結(jié)機頭尾部風箱支管和風箱補償器的使用壽命普遍不超過 1 年時間,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)風箱和風箱補償器漏風情況,從而對燒結(jié)生產(chǎn)的各項經(jīng)濟指標產(chǎn)生了重大影響。

2. 2 燒結(jié)機臺車密封游板與風箱固定滑道之間的漏風

燒結(jié)機滑道伴隨著整個燒結(jié)生產(chǎn)線,從燒結(jié)機機頭一直到燒結(jié)機機尾結(jié)束,燒結(jié)機下滑道滑板為固定結(jié)構(gòu),在長期的熱脹冷縮環(huán)境下,滑板之間沒有補償量,極易產(chǎn)生變形,且燒結(jié)機臺車在較長滑道上向前移動時,承載著臺車和加滿物料的重量,滑動摩擦力較大,然而由于潤滑不良,油膜逐漸缺失,潤滑密封失效,導(dǎo)致滑道與游板磨損加大,形成鋸齒狀深溝,造成漏風,并隨著磨損加劇,漏風更加嚴重,臺車密封游板與風箱固定滑道之間的漏風是燒結(jié)最主要的漏風源,治理難度較大。

2. 3 燒結(jié)機零米雙層卸灰閥漏風

燒結(jié)機零米雙層配重桿式雙層卸灰閥存在的主要問題是漏風和磨損,它在工作時,無法避免在啟閉時密封面夾料,致使閥芯密封不嚴,長期受到物料沖刷,導(dǎo)致使用壽命短暫。 由于雙層卸灰閥與大煙道相連,內(nèi)部會形成負壓,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,只能采取臨時措施,密封效果不好。

3 3 #燒結(jié)機漏風優(yōu)化治理

對于 1、2 #燒結(jié)機漏風率高的難點問題,3 #燒結(jié)機在建設(shè)初期開始與鋼鐵企業(yè)和產(chǎn)品廠家進行了豐富的交流探討,從設(shè)備結(jié)構(gòu)形式、材質(zhì)、工況等方面進行了分析,取長補短,吸收和引進先進的方式方法,有針對性的進行了 3 #燒結(jié)機的設(shè)備優(yōu)化,從而達到降低燒結(jié)機的漏風率的目的。

3. 1 風箱支管及風箱支管補償器

為解決 3 #燒結(jié)機風箱支管本體漏風問題,我們對 3 #燒結(jié)機的風箱支管進行了分類,對于頭部四個易于受物料沖刷的風箱和尾部四個易于受高溫、易受粉塵、高濃度硫酸腐蝕的風箱,它們分別是燒結(jié)機的 4 ~ 7 #風箱和 23 ~ 26 #風箱,它們的風箱支管(方形設(shè)計)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,風箱支管彎頭為獨立耐磨成品件,其中 4~ 7 # 、23~ 26 #風箱使用熔鑄陶瓷耐磨襯板彎頭,對于中部其余風箱支管(方形設(shè)計)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,風箱支管彎頭為獨立耐磨成品件,內(nèi)掛網(wǎng)涂抹耐磨、耐高溫材料厚度不小于 30mm,為防止所有風箱因熱脹冷縮造成連接螺栓松動、法蘭漏風,燒結(jié)風箱通過螺栓緊固安裝完畢后,從內(nèi)部與風箱梁法蘭用電焊滿焊, 風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、頻繁漏風的問題。

為解決 3 #燒結(jié)機風箱支管補償器漏風的問題,3 #燒結(jié)機風箱支管 10 臺補償器(808×1008 型 4 個,808×1408 型 6個)按>600℃ 設(shè)計,其余風箱支管補償器按>450℃ 設(shè)計, 所有風箱支管補償器采用外擴式設(shè)計,并且將風箱支管補償器安裝在風箱支管的垂直段位置,使補償器導(dǎo)流板不會直接受到粉塵沖刷,同時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),使得風箱支管補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)機風箱系統(tǒng)的漏風率,保證了燒結(jié)生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。

3. 2 燒結(jié)機臺車密封游板與風箱固定滑道

為解決 3 #燒結(jié)機臺車密封游板與風箱固定滑道之間漏風的問題,3 #燒結(jié)機大膽采用石墨自潤滑側(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,下滑道滑板與臺車游板始終保持緊密貼合狀態(tài)。 采用石墨潤滑,石墨的硬度會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,打破了以往潤滑油脂在高溫下瞬間揮發(fā)的弊端。 整套裝置采用浮動設(shè)計結(jié)構(gòu)形式,易損件使用周期可延長數(shù)倍。

3 #燒結(jié)機臺車和風箱的密封裝置包括:燒結(jié)機臺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,對燒結(jié)機臺車底部和風箱頂部之間的間隙進行密封,過盈安裝補償量大。

密封裝置采用石墨自潤滑機械式為主的密封,設(shè)備具有運行平穩(wěn),密封效果良好,使用壽命長,節(jié)省潤滑油等特點。

下滑板:耐熱鋼材調(diào)質(zhì)處理并鑲嵌自潤滑石墨,要求下滑板安裝后上表面在同一平面上,接口平滑無臺階,采用子母口對接,杜絕卡死推掉下滑板現(xiàn)象發(fā)生。

下滑道為彈性浮動設(shè)計,過硬安裝且補償量大,彈性系統(tǒng)采用進口耐高溫彈簧,且可更換;石墨面板高度可調(diào)。

上滑板:采用石墨自潤滑機械式迷宮密封原理,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℃進口彈簧,能夠長期保持相對穩(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)先進簡單、便于維護、使用壽命長等特點,適應(yīng)復(fù)雜工況條件,有效的解決了燒結(jié)機臺車密封游板與風箱固定滑道之間漏風的問題。

3. 3 燒結(jié)機零米雙層卸灰閥

為解決 3 #燒結(jié)機零米雙層卸灰閥漏風的問題,3 #燒結(jié)機采用刀口式雙層卸灰閥,它的工作原理是由電動凸輪裝置分別帶動上、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)特點是本系列閥門通過采用鋼板焊接結(jié)構(gòu),閥板機構(gòu),電動凸輪機構(gòu),結(jié)構(gòu)緊湊,工作平穩(wěn)可靠,可滿足連續(xù)工作和重載條件運行。

刀口式雙層卸灰閥工作時采用電動凸輪裝置和閥板的動作自動完成上、下閥之間相互交替工作,確保正壓或負壓卸料的工況下不會泄壓,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率。

4 結(jié)論

通過對 3 #燒結(jié)機主要漏風部位的優(yōu)化治理后,使得3 #燒結(jié)機的漏風率穩(wěn)定在 35%左右,相比于 1 #和 2 #燒結(jié)機的漏風率得到了極大的降低,從而使燒結(jié)生產(chǎn)中的各項經(jīng)濟指標得到了改善,不僅提高了燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量,降低了能源消耗,而且避免了因漏風問題對現(xiàn)場環(huán)境的影響。

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