燒結(jié)混合機(jī)熱水系統(tǒng)穩(wěn)定性改造

魏建立，徐洪源

（山鋼股份萊蕪分公司 型鋼煉鐵廠，山東 萊蕪271104）

1 前 言

燒結(jié)生產(chǎn)中配加生石灰能夠有效強(qiáng)化生產(chǎn)，由于其消化放熱以及膠體顆粒的形成，能夠有效提高混合料料溫和強(qiáng)化混合料制粒效果，而且能夠提高混合料濕容量，強(qiáng)化混合料熱穩(wěn)定性，對(duì)降低固體燃耗具有明顯的作用。為進(jìn)一步強(qiáng)化生石灰的作用，生石灰采用熱水消化，不但能進(jìn)一步提高混合料的料溫，還能大大提高生石灰的活性度，降低生石灰消化所用時(shí)間，強(qiáng)化燒結(jié)料混勻造球效果。萊鋼型鋼2×265 m2燒結(jié)混合機(jī)系統(tǒng)2013年開(kāi)始采用熱水進(jìn)行消化，采取一混完全加水方式。1#、2#混合機(jī)系統(tǒng)分別設(shè)有熱水池，每套熱水池設(shè)2臺(tái)水泵，1用1備，由1臺(tái)熱水泵直接供應(yīng)熱水，工藝要求熱水溫度在80℃以上。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于熱水池加汽方式、水泵結(jié)構(gòu)及控制方式等原因，導(dǎo)致系統(tǒng)換熱效率低，水池墻體裂紋脫落，水泵系統(tǒng)故障頻繁，導(dǎo)致系統(tǒng)維護(hù)量大，生產(chǎn)時(shí)造成系統(tǒng)斷水，水泵系統(tǒng)故障時(shí)難以發(fā)現(xiàn)以及發(fā)現(xiàn)后現(xiàn)場(chǎng)處理所需時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致跑干料現(xiàn)象，嚴(yán)重制約正常生產(chǎn)。

2 影響系統(tǒng)穩(wěn)定性原因分析

以山鋼股份萊蕪分公司型鋼煉鐵廠1#265 m2燒結(jié)機(jī)熱水系統(tǒng)為例，由于配料室生石灰進(jìn)行加水消化對(duì)配料室現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及區(qū)域設(shè)備穩(wěn)定性影響較大，2009年后配料室不再對(duì)生石灰進(jìn)行加水消化。改為在一次混合機(jī)內(nèi)進(jìn)行完全加水消化處理，并于2014年增設(shè)熱水池，采用熱水進(jìn)行加濕消化提溫。

2.1 水池墻體開(kāi)裂原因分析

水池?fù)Q熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)為1根蒸汽主管道由水池頂部開(kāi)孔引入水池底部后，再在水池底部水平方向鋪設(shè)5根分管，并在分管道上開(kāi)孔，蒸汽由孔內(nèi)噴出與水接觸，達(dá)到換熱目的，水池深度5 m，噴汽管道支架固定在水池底部。管道布局如圖1所示。

圖1 原蒸汽管道布局

蒸汽分管道固定在水池底部，由于水池內(nèi)部較深，蒸汽由底部噴出時(shí)，管道內(nèi)外壓差較大，導(dǎo)致蒸汽噴出時(shí)出現(xiàn)間隙噴吹現(xiàn)象。管道震動(dòng)較大，由于管道固定在水池內(nèi)部墻體上，管道震動(dòng)導(dǎo)致水池本體及地面震動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)墻體開(kāi)裂漏水現(xiàn)象。

2.2 水泵系統(tǒng)分析

原系統(tǒng)水泵為IS100-85-200型，揚(yáng)程50 m，流量100 m3/h，設(shè)計(jì)為臥式泵，電機(jī)與水泵通過(guò)梅花墊聯(lián)軸器聯(lián)接，水泵密封方式為盤(pán)根密封。在運(yùn)行過(guò)程中，由于熱水溫度較高，系統(tǒng)震動(dòng)大等原因，水泵密封失效漏水嚴(yán)重，聯(lián)軸器梅花墊磨損，接手損壞頻繁，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)積水嚴(yán)重，水泵系統(tǒng)故障頻繁造成生產(chǎn)用水中斷。水泵系統(tǒng)故障，用水中斷后，崗位難以發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)后現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)間滯后。

3 提高系統(tǒng)穩(wěn)定性整改措施

3.1 噴汽管道優(yōu)化

為避免蒸汽管道震動(dòng)引發(fā)墻體震動(dòng)開(kāi)裂，將原管道固定方式進(jìn)行整改。

1）將底部管道焊接固定件拆除，在水池內(nèi)焊接框型噴管，噴管內(nèi)側(cè)均勻開(kāi)口處理，蒸汽管道懸空，距離水池底部500 mm。

2）在底部管道原固定底座上加設(shè)耐熱橡膠彈簧，在耐熱橡膠彈簧位置處管道下方焊接限位鋼管，鋼管長(zhǎng)度為彈簧高度的2/3，鋼管外徑小于彈簧內(nèi)徑，使鋼管位于彈簧內(nèi)側(cè)，彈簧與蒸汽管道接觸但不固定，管道受力下沉?xí)r可起到一定的緩沖作用。

3）在水池頂部四周加設(shè)4根吊掛，吊掛底部焊接在水池內(nèi)部下方的蒸汽管道上，頂部焊接一定重量的鋼板用于固定吊掛，鋼板平鋪在水池頂部水泥地面上。為減小鋼板與地面沖擊力，在鋼板與地面間加設(shè)廢舊皮帶起緩沖作用。管道系統(tǒng)布局見(jiàn)圖2。

圖2 改造后的蒸汽管道系統(tǒng)布局

圖3 水泵系統(tǒng)原理及布局設(shè)計(jì)

采取上述懸掛式加熱蒸汽管道的設(shè)計(jì)措施后，噴氣換熱時(shí)系統(tǒng)震動(dòng)減小，對(duì)水池本體沖擊力大幅降低，有效避免了由于加汽時(shí)管道內(nèi)外壓差影響導(dǎo)致的水池墻體震動(dòng)較大及墻體裂紋漏水現(xiàn)象。

3.2 水泵改型更換

經(jīng)過(guò)分析研究，為有效減少故障點(diǎn)，將原臥式水泵系統(tǒng)改型更換為立式水泵，水泵密封方式采用機(jī)械密封，去除梅花墊聯(lián)軸器，電機(jī)與水泵通過(guò)轉(zhuǎn)軸直接聯(lián)接，水泵型號(hào)采用KQL100/235-30/2型，供水能力93.5 m3/h。

3.3 故障狀態(tài)備用泵自啟動(dòng)技術(shù)應(yīng)用

為避免單臺(tái)水泵出現(xiàn)電機(jī)燒損、聯(lián)軸器故障、軸承故障等問(wèn)題，造成水壓降低甚至斷水現(xiàn)象，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，同時(shí)為降低改造費(fèi)用，將1#泵設(shè)為主泵，2#為備用泵。利用原出水總管上安裝的壓力傳感器，將管網(wǎng)壓力信號(hào)作為控制信號(hào)。當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到水壓低于設(shè)定值時(shí)，輸出控制信號(hào)控制2#備用泵開(kāi)啟運(yùn)行，確保系統(tǒng)供水量穩(wěn)定，系統(tǒng)原理及布局見(jiàn)圖3。

工作過(guò)程：1）正常情況下，開(kāi)啟主泵正常運(yùn)行，待水泵運(yùn)行平穩(wěn)、水壓正常后，將備用泵控制系統(tǒng)中電源開(kāi)關(guān)QS2合上，系統(tǒng)得電后進(jìn)入備用狀態(tài)。2）如因系統(tǒng)原因，如電機(jī)燒損、其他電器異常、聯(lián)軸器故障、軸承故障等造成主泵輸出水壓低于設(shè)定值時(shí)，壓力傳感器輸出控制信號(hào)使中間繼電器KA吸合，中間繼電器KA吸合使接觸器KM2得電吸合后，備用泵開(kāi)啟運(yùn)行。本系統(tǒng)中，在主泵系統(tǒng)故障，備用泵開(kāi)啟后，為便于及時(shí)告知崗位人員，在壓力傳感器上加裝低壓報(bào)警設(shè)施，便于及時(shí)提醒崗位人員現(xiàn)場(chǎng)檢查處理。3）系統(tǒng)中，備用泵可單獨(dú)使用，也可作為備用泵，但在不運(yùn)行且不作為備用時(shí)，需將電源開(kāi)關(guān)QS2斷開(kāi)，避免因管道內(nèi)水壓異常時(shí)自行啟動(dòng)。

4 實(shí)施效果

經(jīng)上述整改后，經(jīng)過(guò)1 a多的使用，系統(tǒng)故障明顯降低，從未發(fā)生因水泵系統(tǒng)原因造成供水中斷，影響正常生產(chǎn)的問(wèn)題，運(yùn)行使用效果良好。蒸汽換熱系統(tǒng)優(yōu)化，水泵改型更換，水泵故障狀態(tài)備用泵自啟動(dòng)等技術(shù)的實(shí)施，解決了系統(tǒng)換熱效率低，水池墻體墻皮頻繁裂紋脫落，水泵系統(tǒng)故障頻繁的問(wèn)題，確保了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，有效解決了原系統(tǒng)維護(hù)量大、故障率高、故障后造成系統(tǒng)斷水影響正常生產(chǎn)的問(wèn)題。