高爐裝備長周期穩(wěn)定生產(chǎn)實踐

苗廣志，張文政，高 爽

（天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津 301500）

1 前 言

天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司（簡稱聯(lián)合特鋼）未進行高爐長周期運行技術(shù)探索之前，高爐平均檢修周期只有60～90 d，導(dǎo)致高爐休風率較高，嚴重影響高爐生產(chǎn)。高爐關(guān)鍵裝備的使用壽命是高爐檢修周期短的主要原因之一。為延長高爐檢修周期，降低休風率，聯(lián)合特鋼采取提升高爐關(guān)鍵設(shè)備一體化壽命的系列措施，實現(xiàn)高爐設(shè)備改造升級全覆蓋，成功將高爐檢修周期延長至180～270 d。設(shè)備管理是高爐長期穩(wěn)定順行的又一重要因素，設(shè)備的定期點檢以及日常精細維護，能夠有效維持設(shè)備使用壽命，提高高爐系統(tǒng)的穩(wěn)定度，降低休風率。

聯(lián)合特鋼針對高爐上料系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、鐵前關(guān)鍵系統(tǒng)等高爐生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，進行升級改造，并建立相應(yīng)的標準化維護制度，實現(xiàn)設(shè)備使用壽命的大幅提高，使得高爐設(shè)備不成為高爐檢修的限制性環(huán)節(jié)。

2 高爐關(guān)鍵裝備技術(shù)改進

2.1 高爐上料系統(tǒng)

（1）料車。高爐料車長時間使用后，襯板受到爐料摩擦容易破損，頻繁更換料車影響高爐生產(chǎn)效率。原料車襯板采用鑄鋼材質(zhì)，使用壽命僅為180 d 左右。采用三合一陶瓷襯板作為料車襯板材質(zhì)，提高了襯板的耐磨性能，成功將使用壽命延長至3 a以上。

（2）中間倉及翻板。為解決上下料罐襯板承受過強沖刷力、落料點老化磨損速度過快，需要頻繁更換全新襯板的問題，采用料罐襯板優(yōu)化設(shè)計、表面附加磨料保護層、應(yīng)用耐磨瓷片的技術(shù)改進措施。在襯板表面鋪貼由Al2O3材料制成的特種剛玉陶瓷片，此類陶瓷的洛氏硬度高達85～90 HRC，同一工況條件時的耐磨性能為錳鋼280倍，有效適應(yīng)高溫、高壓環(huán)境。為了解決特種剛玉陶瓷易破碎、無法采取襯板開孔方式或強力膠粘貼方式來固定陶瓷片的局限性，設(shè)計出襯板表面焊接鋼方盒，在方盒底座涂刷強力膠粘固陶瓷片的安裝方法。中間倉及翻板位置同樣易受到爐料磨損，也更換為陶瓷材質(zhì)，使用壽命大幅延長。

（3）卷揚機。原卷揚機鋼絲繩使用壽命300 d左右，不到2 個周期，影響高爐檢修節(jié)奏。更換進口鋼絲繩，使用壽命延長至540 d左右，達到3個周期，實現(xiàn)與高爐檢修節(jié)奏的配合。

（4）軌道。鋼鐵廠中的軌道承擔著運輸原料、鐵水的任務(wù)，軌道的損壞勢必影響企業(yè)生產(chǎn)的有序進行。對廠區(qū)各個軌道包括副軌在內(nèi)進行加固，有效避免軌道損壞影響高爐生產(chǎn)進度。

（5）焦炭料倉。針對原有的高爐焦炭料倉物料烘干技術(shù)進行改造，使用圖1所示的新型焦炭料倉烘干裝置，解決了物料烘干不均勻、烘干溫度過高帶來的安全隱患，改善了工作環(huán)境。焦炭料倉物料烘干裝置申請相關(guān)專利（一種焦炭料倉物料烘干裝置，202120635344.5）。

（6）燒結(jié)礦高效入爐裝置。在對現(xiàn)有設(shè)備進行改造升級的同時，聯(lián)合特鋼研制了燒結(jié)礦高效入爐裝置（見圖2），并申請相關(guān)專利（一種燒結(jié)礦高效入爐裝置，202121654909.0）。該裝置解決了燒結(jié)礦返礦顆粒在快速輸送過程中產(chǎn)生堵塞，進而在稱量斗中結(jié)瘤問題，對燒結(jié)礦小粒礦回收，取得了良好的經(jīng)濟效益。

圖2 燒結(jié)礦高效入爐裝置

（7）上下密封閥。對均壓放散閥采取改進密封方式、調(diào)整閥板關(guān)閉方向和改變支撐形式的技術(shù)措施。將密封方式改進為軟密封加裝硅膠密封圈，保持閥座與硅膠密封圈的緊密貼合狀態(tài)；將閥板關(guān)閉方向由朝高爐內(nèi)部氣流流向調(diào)整至逆氣流方向，以減輕閥板在執(zhí)行開啟、閉合動作時的磨損程度；將閥板支撐結(jié)構(gòu)由若干定位塊固定方式改變?yōu)殚y板主軸一體化支撐方式，解決定位塊受振動影響頻繁松脫掉落的問題。改造前，上下密設(shè)備使用壽命僅120～150 d，改造后使用壽命延長至240 d以上。

（8）料罐。高爐冶煉過程都采取高壓爐頂，爐頂料罐必須進行均排壓操作。料罐均排壓系統(tǒng)是高爐高壓操作系統(tǒng)的子系統(tǒng)，主要目的是控制料罐的上、下密封閥順利打開，以保證入爐原燃料順利裝入料罐或從料罐中排出。聯(lián)合特鋼改造設(shè)計的新型均壓煤氣回收系統(tǒng)借助原有的高爐煤氣除塵凈化系統(tǒng)和煤氣管道系統(tǒng)，新加干法布袋除塵系統(tǒng)，回收的煤氣并入原有凈煤氣管道系統(tǒng)，均壓煤氣通過旋風除塵器和回收管道進入專門的布袋除塵器，煤氣中的粉塵基本都被過濾并沉降下來，然后送入凈煤氣主管網(wǎng)，實現(xiàn)均壓煤氣的回收利用。

（9）人孔。高爐點火人孔是確保高爐密封性能的重要設(shè)備之一。對人孔進行改進，研發(fā)了人孔密封裝置（見圖3），并申請相關(guān)專利（一種高爐點火人孔密封裝置，202021382509.4）。將點火人孔的密封材料由石棉繩和玻璃水混合的普通密封材料替換為密封膠圈。為了解決密封膠圈在高溫下壽命較短的問題，在點火人孔的孔壁內(nèi)設(shè)置冷卻水腔，并利用循環(huán)冷卻水對點火人孔進行冷卻，從而將密封膠圈外部進行降溫，達到水冷膠圈密封高爐點火人孔的目的，實現(xiàn)一代爐齡的人孔性能，并杜絕了高爐人孔密封不嚴導(dǎo)致的休風。

圖3 改造后人孔正視剖面圖

2.2 高爐輔助設(shè)備

（1）布袋除塵器。高爐煤氣布袋除塵系統(tǒng)也稱干法除塵系統(tǒng)，是目前應(yīng)用于冶金行業(yè)的一項新技術(shù)，但該系統(tǒng)的輸灰系統(tǒng)中輸灰閥因動作頻繁，經(jīng)常在帶壓的情況下啟閉，承受金屬粉塵的快速沖刷，使用壽命較短。通過技術(shù)改進，將閥門改為陶瓷材質(zhì)，將使用壽命延長至2 a以上。

（2）輸灰管道。原選用碳鋼材質(zhì)的輸灰管道，存在使用壽命不長、易磨損的問題，改用陶瓷罐筒材質(zhì)的輸灰管道，效果顯著，運行良好。

（3）TRT。在TRT 的使用過程中發(fā)現(xiàn)，透平機受高爐操作環(huán)境影響，使用壽命僅為180 d 左右。通過對透平機材質(zhì)的調(diào)整，并結(jié)合高爐操作控制爐頂溫度，將使用壽命延長至2 a 以上。又通過對BPRT的節(jié)能改造，提高了效率。

（4）智能噴煤系統(tǒng)。聯(lián)合特鋼高爐噴煤噴吹系統(tǒng)采用半自動人工操作，存在噴煤速率波動大、輸送煤粉不均勻等問題，影響煤粉燃燒率；噴吹壓力不穩(wěn)定，影響高爐熱風壓力波動、換罐斷煤、系統(tǒng)不連續(xù)，增加能耗；依靠人工計算、操作，噴煤量的準確性難以保證。為此，噴煤系統(tǒng)采用了“一鍵智能操作”，解決了目前噴煤存在的問題，減少噴煤生產(chǎn)過程中的氣體消耗，避免了噴煤氮氣、壓縮空氣管網(wǎng)的頻繁波動，降低了噴煤的運行成本；提高了煤粉的燃燒率，提高了置換比；減少了氮氣和冷壓縮空氣對高爐能量的消耗。在噴吹過程中，系統(tǒng)按設(shè)定值自動均勻噴吹，減少噴煤設(shè)備及管道的磨損，延長相關(guān)設(shè)備使用壽命，同時減輕了噴煤壓力不穩(wěn)定造成的熱風壓力波動問題，也有利于高爐噴煤比的進一步提高。

2.3 鐵前系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備

（1）堵泥耙。聯(lián)合特鋼研發(fā)了一種新型堵泥耙（見圖4），更加快速有效地堵住風口，并申請了相關(guān)專利（一種高爐生產(chǎn)用堵泥耙，202120634914.9）。有效避免軟連接燒壞的技術(shù)，顯著降低了操作人員的風險系數(shù)，減少了事故發(fā)生概率，大幅度降低了爐前操作人員勞動強度。

圖4 新型堵泥耙

（2）沖渣系統(tǒng)。在高爐設(shè)備運行期間，沖渣系統(tǒng)設(shè)備長時間與高度腐蝕性的焦化廢水直接接觸，設(shè)備嚴重腐蝕，不得不頻繁更換受損設(shè)備、修補防腐保護層，將沖渣系統(tǒng)的檢修周期限制在60 d 左右，最長設(shè)定在90 d，如果未及時檢修，將出現(xiàn)管道破裂、閥門失效等故障問題。聯(lián)合特鋼研發(fā)了一種提高沖渣水壓力設(shè)備（見圖5），并申請相關(guān)專利（一種提高沖渣水壓力的裝置，202022251974.0）。在水渣池內(nèi)設(shè)置渣漿泵，在穩(wěn)壓罐外側(cè)設(shè)置沖渣泵，通過對水渣池內(nèi)的廢水兩級加壓，來增大供水主管路中原有沖渣水的壓力和水量，水渣在足夠高的穩(wěn)定水流沖洗下能夠徹底被沖走，避免了淤積；此外，沖渣溝中的沖渣廢水全部被收集到?jīng)_渣池中，經(jīng)沉淀過濾實現(xiàn)再次利用，節(jié)約用水；在水渣池一側(cè)設(shè)置穩(wěn)壓罐，穩(wěn)壓罐通過渣池水管與水渣池連接，以保證供水主管道在沖洗水渣時的水量及壓力。

圖5 提高高爐沖渣水壓力的裝置

（3）鐵水溝測溫。聯(lián)合特鋼開發(fā)了高爐鐵水連續(xù)測溫系統(tǒng)（見圖6），并申請專利（一種鐵水溝連續(xù)測溫裝置，202122129491.8）。該技術(shù)對高爐鐵口處的鐵水流股進行連續(xù)測溫，實現(xiàn)爐缸熱狀態(tài)及波動的準確監(jiān)測，為高爐操作者及時掌握爐缸熱狀態(tài)并進行調(diào)劑、保障生產(chǎn)穩(wěn)定順行提供技術(shù)支撐。系統(tǒng)具有抗煙塵干擾能力強、測量距離遠、測點易于對準、測量結(jié)果準確等突出特點。

圖6 提高高爐沖渣水壓力的裝置

3 建立完善的設(shè)備運行管理制度

3.1 設(shè)備管控

（1）全員設(shè)備管理。設(shè)備廠長主抓，設(shè)備科牽頭組織，在各作業(yè)區(qū)設(shè)立專職設(shè)備員，形成全覆蓋設(shè)備管理體系，每月對專職設(shè)備員進行筆試；設(shè)備員根據(jù)區(qū)域設(shè)備管理特點，制定翔實可執(zhí)行的設(shè)備潤滑、備件管理、點檢、設(shè)備維護、設(shè)備操作、設(shè)備檢修、故障叫修等設(shè)備管理方案，使設(shè)備處于預(yù)期的可控狀態(tài)；各作業(yè)區(qū)利用班前會對職工進行設(shè)備管理知識、應(yīng)知應(yīng)會、專業(yè)知識的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，有效提高了大家對設(shè)備管理知識的認知；持續(xù)推進操檢合一工作，組織大家學(xué)習(xí)設(shè)備技術(shù)操作規(guī)程、設(shè)備維護規(guī)程、設(shè)備檢修規(guī)程等設(shè)備操作和維修技能。

（2）設(shè)備壽命周期管理。設(shè)備的使用壽命周期決定了設(shè)備檢修周期的長短。根據(jù)設(shè)備周期特性，將以下幾個方面作為重點：①設(shè)備前期管理，以高爐投產(chǎn)后主要設(shè)備的使用及壽命情況，建立使用壽命基礎(chǔ)臺賬，及時提出設(shè)備壽命預(yù)警，制定檢修更換計劃，并以長周期設(shè)備管理為目標，制定更新?lián)Q代、攻關(guān)項目計劃、設(shè)備質(zhì)量標準監(jiān)控等，完成完善前期管理。②設(shè)備運維管理，以確保設(shè)備使用壽命為目的，做好中期管理，服務(wù)生產(chǎn)為中心，日常點巡檢、設(shè)備維護保養(yǎng)為手段。③設(shè)備更換和離線管理，對已到使用周期設(shè)備制定檢修計劃，安排進行更換。對離線設(shè)備進行維修保養(yǎng)，無修復(fù)價值的及時報廢處理，并根據(jù)使用情況反饋前期管理，進行必要的更新，以滿足長壽命使用要求。

（3）設(shè)備管理制度完善落實。針對多年來的設(shè)備更新?lián)Q代和技術(shù)進步，設(shè)備管理制度的完善尤為重要，煉鐵廠每年組織兩次設(shè)備管理制度的更新和完善，以適應(yīng)當前設(shè)備管理的需要；使設(shè)備管理做到有章可循、有據(jù)可依、公平公正。

3.2 設(shè)備維護

（1）設(shè)備維護與隱患處理。定期檢修是設(shè)備周期性管理的重要內(nèi)容，從檢修計劃項目的確立、檢修準備、檢修實施，需要根據(jù)設(shè)備的技術(shù)性能，日常積累需要檢修處理的隱患故障，進行制定檢修項目計劃。長周期檢修管理，更需要作出設(shè)備性能變化趨勢預(yù)知保障，通過充分的檢修準備和科學(xué)翔實的檢修方案，實現(xiàn)高精準、高質(zhì)量檢修，徹底消除隱患，保障在長周期內(nèi)設(shè)備的正常運行。充分利用高爐風口套更換的有限時間對設(shè)備臨檢，消除隱患。

（2）設(shè)備維護與保駕護航。日常設(shè)備維護是設(shè)備管理的關(guān)鍵內(nèi)容。根據(jù)設(shè)備的維護規(guī)程、設(shè)備性能屬性、運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)參數(shù)，及時對設(shè)備的運行劣化趨勢做出判斷，做到日常維護到位，并不斷完善維護內(nèi)容，使設(shè)備時刻處于正常運行和可控狀態(tài)，保障在長周期內(nèi)設(shè)備的正常運行。

（3）設(shè)備狀態(tài)循報制。設(shè)備運行狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)的正常與否、能否及時發(fā)現(xiàn)，是設(shè)備安全運行的關(guān)鍵，尤其重點設(shè)備和關(guān)鍵設(shè)備，設(shè)備狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)制約著整個生產(chǎn)線的正常運轉(zhuǎn)。針對現(xiàn)有部分重點設(shè)備沒有運行數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置，存在不能監(jiān)測到的異音、異味等隱患問題和隱患故障發(fā)展趨勢問題，現(xiàn)場狀態(tài)的監(jiān)測信息及時發(fā)出顯得非常重要。為此，建立設(shè)備狀態(tài)循報制，以手機通信設(shè)備管理網(wǎng)絡(luò)群為管理平臺，崗位員工點巡檢過程中對設(shè)備異常、重點設(shè)備重要參數(shù)進行采集，通過手機管理群進行發(fā)布并提示，群內(nèi)各級管理人員在第一時間了解到設(shè)備運行狀態(tài)，對異常情況進行技術(shù)指導(dǎo)，或下達執(zhí)行預(yù)案指令。

3.3 創(chuàng)新管理

（1）包機到人管理。2021年5月“包機到人”管理制度在聯(lián)合特鋼公司正式推行，制度的推行讓公司全員都參加到設(shè)備維護維修工作中，每個員工都能做到正確使用、精心操作、維護生產(chǎn)設(shè)備，科學(xué)點檢、合理潤滑，提高設(shè)備作業(yè)率，降低設(shè)備故障。

（2）技術(shù)攻關(guān)、創(chuàng)新。技術(shù)攻關(guān)作為長周期檢修管理的重中之重，關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵部件的使用壽命，維護周期，直接關(guān)系到檢修周期的長短。煉鐵廠組織以創(chuàng)新工作室平臺為依托，對影響當前生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備及部件進行攻關(guān)。

（3）強化點巡檢。設(shè)備點巡檢是設(shè)備運轉(zhuǎn)隱患、故障排查的重要途徑和手段。煉鐵廠為此設(shè)立由機電專業(yè)組成的專業(yè)精細化點巡檢班組，及時對重要設(shè)備狀態(tài)進行跟蹤，技術(shù)性強，機動性強，及時應(yīng)對解決了設(shè)備的隱患。

（4）聯(lián)合點檢制。煉鐵廠高爐爐頂上料設(shè)備系統(tǒng)是煉鐵高爐生產(chǎn)的核心，而設(shè)備又是工藝與機械、電氣、液壓等組成的聯(lián)合體，故障隱患概率大。單一的崗位班組、專業(yè)點巡檢，無法對綜合性隱患故障得以及時診斷和處理，對高爐上料系統(tǒng)正常運行仍存在點檢缺陷。為此，煉鐵廠經(jīng)研究及時推出了聯(lián)合點檢的管理模式，每班由高爐工長牽頭組織崗位工藝點檢，機械、電氣、液壓點檢的強強聯(lián)合點巡檢，及時對某一隱患和故障進行現(xiàn)場綜合研判診斷，確定處理方案，及時消除隱患故障。

（5）設(shè)備消耗指標責任制。煉鐵廠及時出臺了設(shè)備備件材料消耗管理責任制，以往年最好消耗指標為目標，根據(jù)崗位設(shè)備情況確定崗位班組指標。指標層層分解落實。通過公平公正的獎懲落實，設(shè)備備件消耗指標得到有效降低，設(shè)備使用壽命逐漸延長。

4 結(jié) 語

聯(lián)合特鋼通過高爐裝備的技術(shù)改進，大幅延長了高爐裝備的使用壽命；通過建立完善的設(shè)備運行管理制度，實現(xiàn)了高爐長周期低休風率作業(yè)。（1）建立了高爐關(guān)鍵裝備的維護標準化技術(shù)，通過對高爐設(shè)備一體化壽命提升，高爐設(shè)備的檢修周期由60～90 d 延長至180～270 d，打破高爐裝備使用壽命這一影響高爐生產(chǎn)的限制性環(huán)節(jié)。（2）建立了高爐長周期低休風率管控技術(shù)，落實了高爐全設(shè)備一體化管控制度，建立了高爐設(shè)備責任制度，高爐休風率降低至0.5%，實現(xiàn)了高爐的長周期低休風率運行。