柳鋼煉鐵廠設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新及降本增效淺談

魏昌貴 張洪波

柳鋼煉鐵廠設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新及降本增效淺談

魏昌貴 張洪波

柳鋼煉鐵廠通過塊礦篩分應(yīng)用波紋篩、“自潔超凈”渣處理、干法除塵自潔新工藝以及利用航天科技密封技術(shù)“嫁接”的冶金TRT四大創(chuàng)新技術(shù)，用于生產(chǎn)實踐，取得顯著成效，提升了企業(yè)降本增效的業(yè)績。

創(chuàng)新技術(shù) 設(shè)備 降本增效 渣處理波紋篩 TRT 煤氣反吹

降本增效是鋼鐵行業(yè)永恒的話題，特別是2008年金融危機(jī)以來，市場持續(xù)低迷，鋼材價格一直在低位徘徊。為了保生存，轉(zhuǎn)型升級，柳鋼提出了“優(yōu)化品種結(jié)構(gòu)、優(yōu)化操作水平、優(yōu)化各項指標(biāo)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)精細(xì)管理、降耗降本增效”的36字方針。煉鐵廠結(jié)合自身實際，在工藝技術(shù)上強(qiáng)化爐況管理，采取精細(xì)高爐操作、優(yōu)化工藝結(jié)構(gòu)等措施降低生產(chǎn)成本。在設(shè)備管理上積極開展設(shè)備零故障攻關(guān)、優(yōu)化檢修管理、加強(qiáng)設(shè)備點檢維護(hù)等措施，最大限度保障了設(shè)備穩(wěn)定運行，降低了設(shè)備成本。幾年來，這些措施雖然為柳鋼在降成本方面取得了很大的成績，但深挖的潛力越來越小，降本增效空間越來越有限，亟待實施更有力、更深入的降本措施。

1.開創(chuàng)國內(nèi)先河的塊礦篩分應(yīng)用波紋篩

1.1 柳鋼煉鐵廠塊礦篩分的現(xiàn)狀

大量小于5mm的塊礦入爐會引起爐內(nèi)氣流分布失常，燃料比、焦比、礦耗會提高。柳鋼煉鐵高爐用塊礦入爐前只經(jīng)過簡單的立網(wǎng)篩分，小于5mm的礦粉入爐比例仍有8.5%，造成部分礦粉裝入高爐后被煤氣吹走，進(jìn)入除塵系統(tǒng)而不被正常使用，另一部分礦粉伴隨爐料下降，惡化了爐料透氣性，對高效冶煉影響很大。

1.2 篩分方案的設(shè)計及振動篩選擇

為深入挖潛降本增效，塊礦篩分是必然的選擇。煉鐵廠決定在塊礦料場增設(shè)篩分系統(tǒng)，對塊礦進(jìn)行篩分。設(shè)計篩分工藝為：通過行車將含大量粉灰的塊礦抓入料倉，之后通過皮帶運到振動篩處進(jìn)行篩分，塊礦通過鏟車進(jìn)行歸堆。

然而塊礦中含有大量泥土、水份及粉灰，較難篩分，又成為塊礦篩分的難題。國內(nèi)對塊礦篩分多選擇強(qiáng)力篩，但效果均不理想，既容易堵篩，也不能有效將塊礦中大量的粉末篩除，同時還需要人工清理、用水沖洗。通過對全國塊礦篩分技術(shù)的綜合分析比較，結(jié)合柳鋼自身實際情況，煉鐵廠決定嘗試用波紋振動篩對塊礦進(jìn)行篩分，這在國內(nèi)尚屬首次。

1.3 使用效果的分析

2015年8月，柳鋼煉鐵廠塊礦篩分系統(tǒng)投入運行。作為國內(nèi)首臺使用的波紋篩，在塊礦篩分上效果顯著，有效解決了塊礦難于篩分和容易堵篩的難題，同時波紋篩還具有安裝尺寸小、篩板更換簡單、維護(hù)量少、運行成本低的特點（只有強(qiáng)力篩的四分之一）。煉鐵廠每年消耗塊礦約300萬噸，通過效益分析，每年綜合節(jié)約成本5000萬元以上，降本增效顯著。

2.獨創(chuàng)的“自潔超凈”渣處理工藝

2.1 傳統(tǒng)渣處理工藝的現(xiàn)狀

柳鋼煉鐵廠原有渣處理的方法有：渣池法（1#高爐）、明特法（3#、4#、6#高爐）、嘉恒法（5#高爐）。這些方法在應(yīng)用過程中存在諸多問題，如渣水系統(tǒng)內(nèi)的細(xì)渣難濾除、渣水外排、污染環(huán)境、渣淬化效果差、設(shè)備維護(hù)成本高等。

2.2 渣處理新工藝的提出

2012年，在2#高爐大修改造中，柳鋼煉鐵廠技術(shù)人員針對2#高爐現(xiàn)場環(huán)境、場地、系統(tǒng)投資預(yù)算及系統(tǒng)運行效果等要求，深入研究，通過對傳統(tǒng)渣處理系統(tǒng)工藝設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，綜合原有渣處理工藝技術(shù)的特點、優(yōu)劣，創(chuàng)新性地設(shè)計開發(fā)了WHBJ英巴法轉(zhuǎn)鼓式自潔超凈渣處理工藝，較好解決了原渣處理系統(tǒng)存在的一系列問題，有效降低沖渣水中細(xì)渣含量，達(dá)到了節(jié)能減排、降本降耗增效、平衡生產(chǎn)的目的。

2.3 WHBJ英巴法轉(zhuǎn)鼓式自潔超凈渣處理工藝的優(yōu)點

WHBJ英巴法轉(zhuǎn)鼓式自潔超凈渣處理系統(tǒng)是對傳統(tǒng)INBA工藝進(jìn)行了深度優(yōu)化及改進(jìn)。柳鋼獨創(chuàng)采用了“自潔超凈”工藝，目的是通過實施持續(xù)、高效的清除細(xì)渣，有效降低渣水的含渣量，同時對各環(huán)節(jié)重點設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)及優(yōu)化，進(jìn)一步提升除渣效果。

核心技術(shù)一：“提升泵房+組合式錐斗沉淀池+集水池+熱水池”模塊化設(shè)計，放棄了常規(guī)因巴法的熱水池和泵房設(shè)計，取消了再循環(huán)泵，使得占地面積小、布置緊湊、且能與因巴?；?、轉(zhuǎn)鼓、皮帶機(jī)實現(xiàn)完美結(jié)合。組合式錐斗沉淀池可通過閘板閥控制形成任意狀態(tài)的串聯(lián)或并聯(lián)運行，創(chuàng)新實現(xiàn)了多倍程、長流徑的渣水流程，僅30m長的四格錐斗沉淀池，全部串聯(lián)時沉淀路徑可達(dá)到110m以上，大幅提升了細(xì)渣的沉淀效果。

核心技術(shù)二：“氣提機(jī)+脫氣裝置+分級機(jī)”的機(jī)械排細(xì)渣技術(shù)，具有投資少、土建改造量小、細(xì)渣清除效果顯著等優(yōu)點，應(yīng)用前景廣闊。

2.4 效益分析

WHBJ法轉(zhuǎn)鼓式自潔超凈渣處理系統(tǒng)冷卻和粒化泵組，分別由因巴法工藝的“兩用一備”實現(xiàn)為WHBJ法工藝的“一用兩備”，再應(yīng)用變頻技術(shù),運行能耗大幅降低，綜合節(jié)能2/3以上。柳鋼自主設(shè)計安裝有?；徽{(diào)節(jié)閘門，粒化塔內(nèi)保持1.0m-1.5m水位，達(dá)到深水淬化水渣效果，另外渣水冷卻采用了專利技術(shù)的中空冷卻塔，南北2套渣處理水位控制調(diào)撥系統(tǒng)、外排及溢流水收集回用系統(tǒng)的等工藝的應(yīng)用，實現(xiàn)了系統(tǒng)渣水零排放。

柳鋼WHBJ法轉(zhuǎn)鼓式自潔超凈渣處理工藝實現(xiàn)了傳統(tǒng)INBA的所有功能，各項技術(shù)性能指標(biāo)都有顯著提高，徹底解決了細(xì)渣富集這一傳統(tǒng)INBA無法解決的關(guān)鍵性難題，系統(tǒng)的循環(huán)水質(zhì)得到質(zhì)的提升。投用以來，經(jīng)實測對比（某外廠傳統(tǒng)英巴法系統(tǒng)取樣），柳鋼WHBJ法轉(zhuǎn)鼓式渣處理系統(tǒng)的沖渣水總殘渣含量僅為傳統(tǒng)英巴法渣處理系統(tǒng)的25%左右。優(yōu)良的循環(huán)水質(zhì)確保了設(shè)備的可靠運行及系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)，投產(chǎn)至今，系統(tǒng)同步運行率100%，設(shè)備完好率99.5%，每年降成本約1200萬，在國內(nèi)處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

3.利用航天科技密封技術(shù)“嫁接”的冶金TRT

3.1 TRT透平機(jī)密封結(jié)構(gòu)的不足

柳鋼煉鐵廠目前配有TRT系統(tǒng)7套，年發(fā)電量約5.1億度，平均噸鐵/46度。然而在使用過程中，發(fā)現(xiàn)了很多問題：透平機(jī)進(jìn)、出口處的軸端密封容易損壞，密封效果不能長期保持；密封使用周期短，更換費用成本很高；氮氣使用量較大，成本高；容易發(fā)生煤氣泄漏，造成人身安全事故等。

3.2 新舊型密技術(shù)的結(jié)構(gòu)對比

TRT傳統(tǒng)軸端密封形式由3部分組成：碳環(huán)密封+拉別令密封+氮氣密封。經(jīng)過煉鐵廠技術(shù)人員反復(fù)探索，決定采用新型軸端密封。新型密封形式由TRTFC自調(diào)端密封組件（簡稱自調(diào)密封）和ASF密封環(huán)組件兩部分組成，原氮氣密封系統(tǒng)不變。ASF密封環(huán)組件是以蜂窩密封形式為主，TRT-FC自調(diào)端密封組件的外形尺寸與原傳統(tǒng)碳環(huán)密封完全相同。此密封技術(shù)最早用于航天工業(yè)。

3.3 新型密封技術(shù)的優(yōu)勢

（1）密封效果易長期保持，泄漏量很低，可以滿足國家煤氣安全標(biāo)準(zhǔn)，并遠(yuǎn)低于該標(biāo)準(zhǔn)。

（2）新型軸端密封易安裝，備件易更換；密封件壽命長，備件三年內(nèi)不用更換。

（3） 密封用氮氣量大大減少。

3.4 使用效果

2016年9月,柳鋼煉鐵廠利用2號爐TRT停機(jī)檢修的機(jī)會進(jìn)行軸端密封改造，改造后效果非常好，氮氣的消耗由原來的1000Nm3/h減為90Nm3/h，降本效果明顯。通過測算，此套TRT系統(tǒng)可以降成本約250萬元/年，值得推廣。

4.干法除塵自潔新工藝獲國家專利

4.1 氮氣反吹不足

柳鋼煉鐵廠干法除塵原來均采用氮氣脈沖反吹清灰工藝。此方法有以下不足:

（1）每年消耗的氮氣量大，加之公司內(nèi)多套生產(chǎn)系統(tǒng)均使用氮氣，造成公司氮氣管網(wǎng)平衡存在一定困難。

（2）氮氣儲氣罐積存的煤氣冷凝水，在進(jìn)行反吹時會噴入布袋，形成板結(jié)，影響除塵效果和損害布袋使用壽命等。

4.2 凈煤氣反吹新工藝的優(yōu)點

經(jīng)過研究、分析、總結(jié)，提出了干法除塵凈煤氣反吹清灰技術(shù)。在使用過程中經(jīng)過不斷改進(jìn)，結(jié)合實際，探索出一套完整的干法除塵自潔系統(tǒng)新工藝。

（1）煤氣過濾工藝采用箱體負(fù)荷“均布”技術(shù)，使用玻璃針刺氈布袋，實現(xiàn)了低含塵量、長壽命的特點。

（2）布袋清灰工藝采用凈煤氣反吹清灰技術(shù)，沒有氮氣及脈沖閥等備件的消耗，布袋長度可達(dá)6米以上。

（3）卸輸灰工藝采用機(jī)械式壓力卸輸灰技術(shù)，卸灰速度快、效率高，解決了管道及閥門的堵塞及磨損問題。

（4）配套新型自鎖卸灰鐘閥取代卸灰球閥，卸灰閥的壽命可超過10年，日常只需要更換硅橡膠密封圈，維護(hù)成本低。

（5）涉及后道工序熱風(fēng)爐煤氣的質(zhì)量穩(wěn)定，球床無結(jié)灰現(xiàn)象。

（6）TRT運行穩(wěn)定，同步運行率高，葉片使用壽命長，磨損現(xiàn)象少。

4.3 效益分析

目前，柳鋼煉鐵廠干法除塵全部采用凈煤氣反吹清灰技術(shù)取代原來的氮氣脈沖反吹技術(shù)。通過應(yīng)用，每年直接節(jié)約成本約1500萬元，同時在節(jié)能減排，美化環(huán)境方面也取得了較好效果。尤其是煤氣含塵量<1mg/Nm3,干法布袋壽命大于3年。該干法除塵凈煤氣反吹清灰工藝獲得了國家實用新型專利。

5.結(jié)語

通過以上創(chuàng)新技術(shù)的驅(qū)動引領(lǐng)，柳鋼煉鐵廠設(shè)備降本增效成績突出，綜合降成本在每年8000萬元以上。然而，煉鐵廠的創(chuàng)新技術(shù)遠(yuǎn)不止這些，還有高爐爐缸使用全碳復(fù)合磚、TRT系統(tǒng)全自動無干擾高爐啟機(jī)變網(wǎng)技術(shù)、大噴煤過程多項應(yīng)用技術(shù)等。技術(shù)創(chuàng)新之路永遠(yuǎn)沒有終點，柳鋼煉鐵廠技術(shù)人員將努力創(chuàng)新，不斷前行。

（作者單位：柳州鋼鐵股份有限公司）