基于漏風(fēng)治理技術(shù)的360 m³燒結(jié)機(jī)改造與應(yīng)用

摘要：在鋼鐵生產(chǎn)過程中，節(jié)能和提高生產(chǎn)效率尤為重要。針對新鋼燒結(jié)廠360 m3燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)治理需求，對燒結(jié)機(jī)進(jìn)行了漏風(fēng)治理達(dá)標(biāo)的系統(tǒng)改造。通過引入金屬式自潤滑密封系統(tǒng)和智能電液雙層卸灰閥技術(shù)，顯著降低了漏風(fēng)率，提高了負(fù)壓控制精度，取得了良好的治理效果。現(xiàn)詳細(xì)介紹了360 m3燒結(jié)機(jī)的改造方案，包括其技術(shù)特點(diǎn)和控制方式，并分析了改造前后燒結(jié)機(jī)的應(yīng)用效果和節(jié)能效益。研究表明，經(jīng)過改造，燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率大幅降低，生產(chǎn)效率和節(jié)能效果顯著提升，能夠滿足基本生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)機(jī)；漏風(fēng)治理；節(jié)能效益

中圖分類號：TF046.4" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）22-0059-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.22.015

0" " 引言

燒結(jié)機(jī)是鋼鐵工業(yè)中的重要設(shè)備之一，其漏風(fēng)率高低直接影響到鋼鐵生產(chǎn)過程中的能源消耗和產(chǎn)品質(zhì)量[1]。燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)的主要原因包括設(shè)備老化、密封材料磨損、安裝誤差以及高溫高壓等工作環(huán)境的影響[2]。近年來，許多鋼鐵企業(yè)通過技術(shù)改造顯著降低了燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率，提高了生產(chǎn)效率。胡文祥[3]通過密封改造、完善檢查制度及在線治理技術(shù)，將180 m3燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率從51.4%降至30.01%，并長期穩(wěn)定在36%以下。另外，采用金屬式自潤滑密封系統(tǒng)和智能電液雙層卸灰閥技術(shù)，也顯著提升了漏風(fēng)治理效果和負(fù)壓控制精度[4]。

新鋼燒結(jié)廠現(xiàn)有6#、7#燒結(jié)機(jī)為360 m3燒結(jié)機(jī)，均采用魯奇式帶式燒結(jié)機(jī)結(jié)構(gòu)，分別于2008年、2009年投入運(yùn)行，至今已運(yùn)行10余年。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率較高，不僅不利于節(jié)約能源，還制約了生產(chǎn)效率。燒結(jié)機(jī)頭部點(diǎn)火爐下方未考慮微負(fù)壓點(diǎn)火，造成混合料被點(diǎn)火爐的高負(fù)壓吸緊，導(dǎo)致煤氣消耗增加。因此，要保障360 m3燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率下降、負(fù)壓精確度提升等，對燒結(jié)機(jī)進(jìn)行漏風(fēng)治理改造尤為重要。

1" " 360 m3燒結(jié)機(jī)工藝要求

新鋼燒結(jié)廠360 m3燒結(jié)機(jī)工序能耗中，電耗占15%～30%，其中主抽風(fēng)機(jī)電耗占燒結(jié)總電耗的50%～65%，因此降低電耗是節(jié)能工作重點(diǎn)和發(fā)展方向。隨著公司高爐煉鐵的發(fā)展，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)提升，在生產(chǎn)過程中由于料層增厚，需要更高的負(fù)壓和流量，主抽風(fēng)機(jī)大部分時間已經(jīng)在工頻狀態(tài)下運(yùn)行。另外，對360 m3燒結(jié)機(jī)臺車的20個點(diǎn)位進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，目前燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率較高。從表1可以看出，燒結(jié)機(jī)臺車固定滑道下測量點(diǎn)的平均含氧量為10.975%，根據(jù)熱電偶處的含氧量檢測值15.5%、16.2%，大氣氧含量為20.9%，可推算出燒結(jié)機(jī)平均漏風(fēng)率高達(dá)44.5%。由此可知，制約主抽風(fēng)機(jī)工作效率的主要原因是燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率過高。

目前，新鋼360 m3燒結(jié)機(jī)的滑道密封采用傳統(tǒng)的固定滑道加臺車移動密封裝置的形式，即通過固定滑道和浮動游板對臺車與風(fēng)箱之間進(jìn)行密封。其原理是依靠上部的微量彈性結(jié)構(gòu)與固定滑道之間的摩擦實(shí)現(xiàn)密封，并在摩擦接觸面添加潤滑油脂進(jìn)行潤滑[5]。然而，這種密封方式存在以下幾個問題：

1.1" " 溫度波動

溫度變化導(dǎo)致浮動游板與臺車密封槽不匹配。高溫時，游板膨脹過寬，導(dǎo)致卡死，形成漏風(fēng)；低溫時，游板過窄，形成3 mm間隙，導(dǎo)致大量漏風(fēng)，增加風(fēng)機(jī)負(fù)荷和電能消耗，工作環(huán)境惡化。

1.2" " 滑道磨損

滑道高溫下潤滑脂易結(jié)焦、蒸發(fā)，造成干摩擦和嚴(yán)重磨損。隨著時間推移，固定滑道磨損加劇，滑板無法補(bǔ)償間隙，導(dǎo)致漏風(fēng)。

1.3" " 潤滑系統(tǒng)問題

潤滑點(diǎn)供油不均勻，油路經(jīng)常堵塞，形成干磨，增加運(yùn)行阻力，縮短使用壽命，只能在檢修時人工清理。

綜上所述，燒結(jié)機(jī)的密封效果差導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)低，單位能耗高，影響燒結(jié)礦的產(chǎn)量及質(zhì)量，嚴(yán)重制約了燒結(jié)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。因此，加強(qiáng)燒結(jié)機(jī)各部位密封，降低燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率是非常必要的[6]。

2" " 360 m3燒結(jié)機(jī)改造方案

改造方案采用金屬式自潤滑密封系統(tǒng)，不改動燒結(jié)機(jī)主體結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)臺車基礎(chǔ)上去掉原有的浮動游板，安裝水平動合金板，并取消滑道，降低滑道支撐梁高度，在該位置安裝自潤滑密封系統(tǒng)。該系統(tǒng)由自潤滑密封板、側(cè)密封、限位裝置、彈性支撐機(jī)構(gòu)和基礎(chǔ)支撐組成，使動、靜密封裝置依靠彈性壓力緊密貼合，確保密封性能始終良好，同時阻止粉塵進(jìn)入系統(tǒng)。全金屬自潤滑密封裝置解決了耐高溫和潤滑油脂消耗問題，降低了維護(hù)需求。改造完成后，燒結(jié)機(jī)恢復(fù)生產(chǎn)并穩(wěn)定運(yùn)行[5]。密封系統(tǒng)如圖1所示。

3" " 金屬式自潤滑密封系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

1）密封效果優(yōu)異。新型燒結(jié)機(jī)滑道自潤滑密封系統(tǒng)在游板和游板槽結(jié)構(gòu)上增加擋風(fēng)裝置，從根本上解決了游板與游板槽之間漏風(fēng)的問題。

2）改固定滑道為浮動滑道，增加彈簧活動量，確保彈簧無卡滯，確保浮動滑道補(bǔ)償時靈活自如，通過彈簧的自動補(bǔ)償功能確保滑道在磨損后仍保持密封功能。

3）節(jié)省潤滑脂消耗。滑道自潤滑密封系統(tǒng)采用特殊材料潤滑，運(yùn)行過程中降低了潤滑脂消耗。

4）全金屬結(jié)構(gòu)，不怕臺車跑偏，不怕軌道被墊起不平，不怕磨損，不怕過熱。

5）降低了燒結(jié)機(jī)的運(yùn)行阻力。滑道自潤滑密封系統(tǒng)的運(yùn)行摩擦阻力可調(diào)節(jié)，其摩擦力僅僅是原有摩擦力的1/3左右，使用后噸礦電耗大幅度降低[7]。

4" " 智能料位控制系統(tǒng)

大煙道下方灰斗的重錘卸灰閥已使用十余年，為雙層鍋底式配重密封、定時排放灰斗存料的形式。這種形式對卸灰閥及操作人員的要求較高，一旦發(fā)生異常未及時排空灰斗就會發(fā)生堵塞。而且長時間的運(yùn)行后，密封性差、密封膠圈老化，卸灰閥難免漏風(fēng)，然后進(jìn)入閥體的野風(fēng)會吹動散料對閥體形成沖刷，進(jìn)一步加劇漏風(fēng)現(xiàn)象，形成惡性循環(huán)。因此，采用智能料位控制系統(tǒng)，將重錘卸灰閥改造為智能電液雙層卸灰閥。智能電液雙層卸灰閥帶有智能料位控制系統(tǒng)，能根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際閥前積料量實(shí)現(xiàn)定量密封卸灰，同時實(shí)現(xiàn)中控室監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制。通電后自動完成上、下閥之間互相交替工作，同步料位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動控制啟停，卸料途中遇到卡料現(xiàn)象時可自動處理故障，電液推桿做動力源，可實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)等功能，有效減少漏風(fēng)。

1）該卸灰閥為整體可分段更換結(jié)構(gòu)，每臺卸灰閥由PLC系統(tǒng)單獨(dú)控制，操作簡單，控制靈敏。卸灰閥由物料檢測裝置、上部閥門、中間灰箱、下部閥門組成，在使用中，能保證至少有一套閥板處于關(guān)閉狀態(tài)，從而有效避免大氣與料倉的竄風(fēng)，漏風(fēng)率低。

2）該卸灰閥采用獨(dú)立驅(qū)動裝置，分別控制上、下卸灰閥打開或關(guān)閉。卸灰閥初始狀態(tài)為上下閥板關(guān)閉，工作時，物料檢測裝置給出信號后，上卸灰閥板打開，下卸灰閥板關(guān)閉，將灰塵收集到中間灰箱中，然后上閥關(guān)閉，下閥打開，將中間灰箱中的灰塵卸出，下閥關(guān)閉，閥門自動復(fù)位運(yùn)行。整套系統(tǒng)如此交替工作，至設(shè)定的卸灰量后，自動停止工作全過程。當(dāng)運(yùn)行途中突然遇到卡料時，電液推桿配備的壓力繼電器輸出信號，控制電液推桿迅速打開再關(guān)閉，排除卡料缺陷。

3）當(dāng)某一臺卸灰閥發(fā)生故障或檢修時，該閥門發(fā)出報警，下一閥門正常工作。

4）由于在此過程中卸灰閥始終有一個閥板處于關(guān)閉狀態(tài)，因此系統(tǒng)的氣密性得到保證，使其負(fù)壓狀態(tài)不受影響，從而實(shí)現(xiàn)了自動卸灰崗位無人值守。

5" " 智能風(fēng)壓控制系統(tǒng)

改造系統(tǒng)由于點(diǎn)位較分散，為便于檢修和集中管理，將360 m3燒結(jié)機(jī)頭部點(diǎn)火箱下方風(fēng)管處翻板閥改為智能調(diào)節(jié)閥，根據(jù)燒結(jié)機(jī)的料層、機(jī)速，隨時精準(zhǔn)調(diào)控負(fù)壓，實(shí)現(xiàn)全過程自動化。通過負(fù)壓傳感器、可編程控制器、單板調(diào)節(jié)閥等，對燒結(jié)過程中風(fēng)量進(jìn)行合理調(diào)整和智能控制，實(shí)現(xiàn)過程無人化自控調(diào)節(jié)。同時，將1#、2#、3#風(fēng)箱運(yùn)行負(fù)壓數(shù)據(jù)引至端口，主控室經(jīng)過控制器端口接入可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測調(diào)控，既降低了燃料消耗，又能防止料層被負(fù)壓抽吸，提高通氣性。控制系統(tǒng)如圖2所示。

6" " 改造后應(yīng)用效果

360 m3燒結(jié)機(jī)改造前與漏風(fēng)治理改造后達(dá)到的效果如表2～4所示。

7" " 結(jié)論

新鋼燒結(jié)廠通過對原有燒結(jié)機(jī)進(jìn)行綜合治理升級改造，新增了金屬式自潤滑密封系統(tǒng)、智能料位控制系統(tǒng)和智能風(fēng)壓控制系統(tǒng)。加強(qiáng)密封后，不僅顯著提高了生產(chǎn)效率，還有效減少了漏風(fēng)，降低了主抽風(fēng)機(jī)的能耗和成本。因此，新鋼360 m3燒結(jié)機(jī)在漏風(fēng)治理和節(jié)能改造后，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高，顯著提高了節(jié)能率，滿足了新鋼的正常生產(chǎn)需求和節(jié)能目標(biāo)。

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收稿日期：2024-07-05

作者簡介：胡炎（1999—），男，江西新余人，助理工程師，研究方向：冶金機(jī)電。