嘉恒法在長鋼9號高爐的應(yīng)用實(shí)踐

來志堅(jiān)，宣中忠

（首鋼長治鋼鐵有限公司煉鐵廠，山西 長治 046031）

首鋼長治鋼鐵有限公司（全文簡稱長鋼）煉鐵廠9號高爐容積1 080 m3設(shè)有2個(gè)鐵口，年出鐵量124.8萬t，年產(chǎn)渣量58.75萬t。高爐水沖渣工藝采用傳統(tǒng)的平流沉淀法，即高爐來的熱熔渣經(jīng)設(shè)置在熔渣溝上的高壓水噴射成水渣，渣水混合物流進(jìn)沉淀池中，渣粒和水分離后沉淀，沉淀后的渣粒用抓斗抓出后裝車運(yùn)走。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝和設(shè)備簡單，投資少，缺點(diǎn)是占地面積大，環(huán)境污染嚴(yán)重，還需定期清理池底沉積的硬渣層，冬季生產(chǎn)時(shí)吊車作業(yè)困難。2019年在9號高爐大修時(shí)，長鋼將平流沉淀法渣處理工藝改造為嘉恒法渣處理工藝。嘉恒法作為機(jī)械脫水法渣處理工藝的杰出代表，具有設(shè)備緊湊占地面積小、自動化程度高、更安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但其存在設(shè)備磨損、堵塞、返渣二次脫水效率低、成品倉水渣板結(jié)等問題，因此，合理的應(yīng)用和改進(jìn)嘉恒法則是確保9號高爐正常生產(chǎn)之關(guān)鍵。

1 嘉恒法工藝流程

嘉恒法工藝流程見圖1。高爐熔渣經(jīng)渣溝流出后，被位于熔渣溝末端粒化塔上的沖制箱水淬粒化，生成的渣水混合物經(jīng)過粒化塔內(nèi)部二次水淬降溫后流入脫水系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行渣水分離，經(jīng)脫水器脫水后的成品渣通過受料斗下面的出口落到外運(yùn)皮帶上，經(jīng)多次轉(zhuǎn)運(yùn)后輸送至渣倉進(jìn)行儲運(yùn)。脫水系統(tǒng)內(nèi)透過篩網(wǎng)分離出的循環(huán)水則通過回水管道流入水池，經(jīng)過沉淀后被沖渣泵輸送至沖制箱及各用水點(diǎn)循環(huán)使用，沉淀池的細(xì)渣通過抓斗撈至皮帶機(jī)上方漏斗，由皮帶機(jī)運(yùn)往水渣倉。

圖1 嘉恒法渣處理工藝流程圖

2 嘉恒法工藝的優(yōu)點(diǎn)

1）嘉恒法渣處理工藝設(shè)備布置緊湊，較傳統(tǒng)的平流沉淀法渣處理工藝，極大地節(jié)省了占地面積。

2）機(jī)械化、自動化程度高。嘉恒法水渣處理系統(tǒng)的熔渣粒化、冷卻、水渣脫水、水渣輸送、沖渣水循環(huán)的整個(gè)過程全部采用機(jī)械化操作，并采用PLC控制，自動化程度更高。

3）更加環(huán)保。嘉恒法水渣處理工藝的整個(gè)熔渣處理過程是在封閉的狀態(tài)下進(jìn)行的，所產(chǎn)生的水蒸氣由煙囪高空排放，避免了對出鐵場周圍環(huán)境的污染。

4）循環(huán)水量小，動力能耗低。由于水淬后的渣水混合物直接進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓脫水過濾，故只需要少量的水對熔渣進(jìn)行水淬和粒化，無需提供大水量對水渣進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送提供動能。

5）系統(tǒng)安全性高。高爐出渣過程中熔渣中帶鐵，在水淬過程中易發(fā)生爆炸。而嘉恒法可使熔渣中的熔鐵先被粒化輪粒化后水淬冷卻，解決水淬渣易爆炸的安全隱患。

3 嘉恒法工藝的缺點(diǎn)

1）嘉恒法工藝系統(tǒng)缺少備用手段。如果在出渣過程中設(shè)備出現(xiàn)故障，則會導(dǎo)致大量的熔渣或水渣流入設(shè)備，造成設(shè)備損壞或現(xiàn)場堆渣堵塞，最終致使高爐被迫休風(fēng)。

2）返渣二次脫水，增加脫水器設(shè)備負(fù)載，降低系統(tǒng)渣水過濾效率。且返渣顆粒細(xì)小，很難二次脫水外排，致使沉渣池細(xì)渣越積越多，整個(gè)系統(tǒng)被堵塞。

3）皮帶改向處吹掃效果差，導(dǎo)致皮帶粘渣嚴(yán)重，皮帶下層粘的水渣，會造成皮帶、托輥、滾筒的快速磨損。

4）脫水器下方的三通分料器和渣水輸送管容易堵塞。水渣經(jīng)脫水器渣水分離后通過三通分料器落入運(yùn)輸皮帶，時(shí)間久了細(xì)渣容易在三通分料器板結(jié)造成堵塞；渣水輸送管道埋于地下，時(shí)間一長管道內(nèi)的細(xì)渣沉淀、板結(jié)容易造成堵塞，每次檢修均需要人工進(jìn)行清理，清理難度非常大。

5）成品倉無渣水收集裝置，造成現(xiàn)場環(huán)境變差。經(jīng)脫水器脫水后的水渣中還含有大量的水分，這些水渣在水渣倉中儲存靜置時(shí)，大量的水和細(xì)渣會順著放料閥與閘門的縫隙流到地面，在地面堆起一個(gè)個(gè)渣堆，每天需要人工清理渣堆至少5 t以上，無形中增加了工人的勞動強(qiáng)度。

4 對嘉恒法工藝的改進(jìn)

4.1 增加大傾角皮帶機(jī)

將皮帶機(jī)置于主皮帶機(jī)東側(cè)，主運(yùn)輸帶一旦出現(xiàn)故障或者臨時(shí)性檢修，可啟動備用的大傾角皮帶機(jī)，大傾角皮帶機(jī)運(yùn)輸水渣可直接裝車或落地倒運(yùn)。粒化塔沖制箱增加事故水，事故用水與管網(wǎng)安全水相連，一旦主電源故障或發(fā)生主報(bào)警，粒化過程還可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，在這段時(shí)間內(nèi)，將熔渣分流至干渣坑并且堵鐵口，以免紅渣進(jìn)入脫水器燒毀設(shè)備。

4.2 取消返渣

用2臺渣漿泵及其泵坑，保留原先平流池以及抓斗橋式起重機(jī)，經(jīng)脫水器脫水后的細(xì)渣隨水溢流進(jìn)入平流池，水池內(nèi)細(xì)渣由起重機(jī)抓斗運(yùn)至過渡水渣料倉，在由倉下的皮帶機(jī)運(yùn)至主運(yùn)輸帶，再由主運(yùn)輸帶運(yùn)至料倉，降低脫水器二次脫水負(fù)荷，提高系統(tǒng)脫水效率，徹底解決返渣系統(tǒng)設(shè)備及管道磨損問題。對抓斗和過渡水渣倉進(jìn)行改造：在抓斗上焊接硬齒，避免細(xì)渣在池底板結(jié)無法抓取；在細(xì)渣倉倉壁上增加倉壁激振器，避免細(xì)渣板結(jié)，保證下料口通暢。

4.3 改造現(xiàn)有的吹掃裝置

吹掃管道采用33.5 mm的無縫鋼管直接鉆孔，孔徑為4 mm，每個(gè)孔間隔20 mm，切割為2 150 mm一段，通過金屬軟管連接空氣吹掃管道，置于尾輪皮帶下方，吹掃管道與皮帶曾45°夾角，這樣吹掃出的氣體均勻，且氣壓大，吹掃效果良好。

4.4 研制渣處理脫水器溜槽自清理裝置

利用脫水器現(xiàn)有的篩網(wǎng)清理系統(tǒng)加以改造，通過在三通分料器內(nèi)安裝了空氣吹掃管和水沖洗管道，分別用電動閥和時(shí)間繼電器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對三通內(nèi)積渣部位的定時(shí)清理，既實(shí)現(xiàn)了對溜槽的有效清理，保證現(xiàn)場的干凈、整潔，又能將工人從繁重的清理工作中解放出來（見圖2）。

圖2 三通分料器自清理裝置

4.5 自制了成品倉控水收集排放裝置（見圖3）

圖3 成品倉控水收集排放裝置（mm）

把從放料閥與閘門縫隙中流出的水和水渣集中收集起來，收集起來的水和水渣通過管道排放到排水溝，通過排水溝流入水池，解決了人工清理積渣的勞動問題、減輕了職工的勞動強(qiáng)度。

4 結(jié)語

通過對長鋼嘉恒法渣處理工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，解決了嘉恒法系統(tǒng)設(shè)備磨損、堵塞的問題，極大地降低了該系統(tǒng)的故障率，大大延長了設(shè)備的使用壽命，為高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)夯實(shí)了基礎(chǔ)，同時(shí)大大降低了備件和能源消耗及維修工作量，經(jīng)過一年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，以上工藝和設(shè)備優(yōu)化改造在技術(shù)、安全、操作方等切實(shí)可行，每年可減少備件、能源消耗及維護(hù)費(fèi)用100多萬元。