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

關鍵詞：燒結機；風箱支管及補償器；滑道；雙層卸灰閥；漏風治理

1 前言

燒結系統是鋼鐵企業的能耗大戶,也是鋼鐵生產中重要的工序之一,它為高爐煉鐵提供優質的成產原料。 唐鋼公司煉鐵事業部此前共有兩臺燒結機,自 2020 年投產以來,設備運行平穩,但也暴露了一些問題,特別是燒結機漏風率一直居高不下,漏風率達到了 43. 31%,與日本同類型燒結機 30%左右的漏風率相比差距甚大,嚴重影響燒結主抽風機能力的有效利用和燒結生產能力的提高,為了降低固體燃耗,達到燒結生產節能降本增效的目的,3 #燒結機自 2023 年開始建設以后,開始有意識的對 3 #燒結機設備進行優化治理,從而達到降低 3 #燒結機的漏風率的目的。

燒結機漏風對燒結生產的影響主要體現在以下幾個方面:

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

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

3)對生產環境的影響:漏風問題還會導致生產環境的惡化,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環境,還可能對職工健康造成危害。

2 1 #和 2 #燒結機漏風點分析

目前生產上普遍采用帶式抽風燒結機生產燒結礦。燒結系統漏風主要指在抽風作用下燒結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主排氣管道中。 目前燒結機的主要漏風點有三個分別是燒結機風箱支管及風箱支管補償器漏風、燒結機滑道漏風和燒結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

隨著燒結機生產過程,風箱和管道系統中的煙氣含有粉塵、高濃度硫酸等易磨損和易腐蝕的物質,而且高速煙氣也對風箱側面和補償器內壁不斷沖刷,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膽管損壞, 導致漏風。 1 # 、2 #燒結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流板直接受到粉塵沖刷,導致燒結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,致使日常經常出現風箱和風箱補償器漏風情況,從而對燒結生產的各項經濟指標產生了重大影響。

2. 2 燒結機臺車密封游板與風箱固定滑道之間的漏風

燒結機滑道伴隨著整個燒結生產線,從燒結機機頭一直到燒結機機尾結束,燒結機下滑道滑板為固定結構,在長期的熱脹冷縮環境下,滑板之間沒有補償量,極易產生變形,且燒結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最主要的漏風源,治理難度較大。

2. 3 燒結機零米雙層卸灰閥漏風

燒結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,導致使用壽命短暫。 由于雙層卸灰閥與大煙道相連,內部會形成負壓,雙層卸灰閥在閥體出現磨損后,磨損出的孔洞很難用電焊作業封堵,只能采取臨時措施,密封效果不好。

3 3 #燒結機漏風優化治理

對于 1、2 #燒結機漏風率高的難點問題,3 #燒結機在建設初期開始與鋼鐵企業和產品廠家進行了豐富的交流探討,從設備結構形式、材質、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 #燒結機的設備優化,從而達到降低燒結機的漏風率的目的。

3. 1 風箱支管及風箱支管補償器

為解決 3 #燒結機風箱支管本體漏風問題,我們對 3 #燒結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,它們分別是燒結機的 4 ~ 7 #風箱和 23 ~ 26 #風箱,它們的風箱支管(方形設計)本體采用 16mm 厚的鋼板,材質為 16Mn,內部鑲嵌 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(方形設計)壁厚度不小于 16mm,內掛網涂抹耐磨、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,內掛網涂抹耐磨、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,燒結風箱通過螺栓緊固安裝完畢后,從內部與風箱梁法蘭用電焊滿焊, 風箱直管易磨損部位外部設置包盒,并內部填充耐磨澆注料,從而解決風箱支管內壁頻繁受物料沖刷和煙塵腐蝕導致使用壽命低、頻繁漏風的問題。

為解決 3 #燒結機風箱支管補償器漏風的問題,3 #燒結機風箱支管 10 臺補償器(808×1008 型 4 個,808×1408 型 6個)按>600℃ 設計,其余風箱支管補償器按>450℃ 設計, 所有風箱支管補償器采用外擴式設計,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,降低了燒結機風箱系統的漏風率,保證了燒結生產的穩定運行。

3. 2 燒結機臺車密封游板與風箱固定滑道

為解決 3 #燒結機臺車密封游板與風箱固定滑道之間漏風的問題,3 #燒結機大膽采用石墨自潤滑側密封裝置, 該裝置在寶鋼、鞍鋼和首鋼得到了很好的應用,它采用彈性結構設計,下滑道滑板與臺車游板始終保持緊密貼合狀態。 采用石墨潤滑,石墨的硬度會隨著溫度的增加而提高,高溫狀態下石墨與主體耐熱鋼材質配合穩定強,打破了以往潤滑油脂在高溫下瞬間揮發的弊端。 整套裝置采用浮動設計結構形式,易損件使用周期可延長數倍。

3 #燒結機臺車和風箱的密封裝置包括:燒結機臺車底部安裝新型專利產品柔性迷宮系統,采用雙層密封技術, 補償量大,柔性好,性能穩定。 下部設置鋼性彈簧板等。利用柔性迷宮密封系統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,設備具有運行平穩,密封效果良好,使用壽命長,節省潤滑油等特點。

下滑板:耐熱鋼材調質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象發生。

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

上滑板:采用石墨自潤滑機械式迷宮密封原理,內部6 道迷宮密封,非雙板簧密封;內部彈性系統采用耐高溫650℃進口彈簧,能夠長期保持相對穩定的工作狀態,柔性效果提高數倍。

整體側密封裝置,具有結構先進簡單、便于維護、使用壽命長等特點,適應復雜工況條件,有效的解決了燒結機臺車密封游板與風箱固定滑道之間漏風的問題。

3. 3 燒結機零米雙層卸灰閥

為解決 3 #燒結機零米雙層卸灰閥漏風的問題,3 #燒結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構,保證卸灰閥的密封性能,依確定的開閉頻率完成系統的給卸料。 它的結構特點是本系列閥門通過采用鋼板焊接結構,閥板機構,電動凸輪機構,結構緊湊,工作平穩可靠,可滿足連續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閉, 整體設備要求密封良好,避免了出現漏風的情況。

刀口式雙層卸灰閥在制作材質方面, 閥體厚度≥14mm,閥板厚度≥20mm,閥板、閥座材質選用 NM500, 全軸采用優質碳素結構鋼,經調質處理后加工;刀口采用35GrMo 材質,加工后經高頻淬火,增加表面硬度;滾輪材質為 45 #鋼,經調質處理后加工,輪子內需加雙軸承,運轉靈活可靠;凸輪采用優質碳素結構鋼,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,保證了設備功能精度,降低了雙層卸灰閥的漏風率。

4 結論

通過對 3 #燒結機主要漏風部位的優化治理后,使得3 #燒結機的漏風率穩定在 35%左右,相比于 1 #和 2 #燒結機的漏風率得到了極大的降低,從而使燒結生產中的各項經濟指標得到了改善,不僅提高了燒結礦的產量和質量,降低了能源消耗,而且避免了因漏風問題對現場環境的影響。

參考文獻

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