馬鋼1#、2#豎爐擴(kuò)容改造項(xiàng)目的創(chuàng)新與實(shí)踐

官明徽

(馬鋼工程技術(shù)集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院 安徽馬鞍山 243000)

馬鋼1#、2#豎爐于2001年建成投產(chǎn)，并與2007年從原設(shè)計(jì)8m2擴(kuò)容到10m2，產(chǎn)量由當(dāng)初設(shè)計(jì)的80萬(wàn)t/a，提高到120萬(wàn)t/a。但隨著馬鋼(合鋼)搬遷，高爐的擴(kuò)容增產(chǎn)，特別是4#高爐的建成投產(chǎn)，球團(tuán)礦的供需矛盾凸顯出來(lái)，高爐球團(tuán)礦的入爐比例低于15%[1]，嚴(yán)重制約了高爐的生產(chǎn)。

為保證球團(tuán)的供應(yīng)，必須增加球團(tuán)礦的供給，新建球團(tuán)生產(chǎn)線因受場(chǎng)地及投資的限制不可行；結(jié)合以往對(duì)豎爐擴(kuò)容改造的成功經(jīng)驗(yàn)，以及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)踐，擬對(duì)現(xiàn)有2座10 m2的豎爐進(jìn)行擴(kuò)容改造。

1#、2#豎爐的擴(kuò)容改造工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中吸收消化了國(guó)內(nèi)大量豎爐工程實(shí)例，實(shí)現(xiàn)了裝備大型化和現(xiàn)代化，降低生產(chǎn)成本，符合國(guó)家節(jié)能減排、降本增效的產(chǎn)業(yè)政策和最新的環(huán)保要求。

1 建設(shè)內(nèi)容及規(guī)模

馬鋼股份1#、2#豎爐大修改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)指標(biāo)為2座16 m2豎爐，單座豎爐生產(chǎn)成品球團(tuán)礦為90萬(wàn)t/a。

2 豎爐球團(tuán)工藝設(shè)計(jì)創(chuàng)新特點(diǎn)

2.1 烘干機(jī)擴(kuò)容改造

豎爐擴(kuò)容改造后，1號(hào)烘干混勻機(jī)的處理能力需增大到250 t/h；因此必須對(duì)1號(hào)烘干混勻機(jī)進(jìn)行改造。因受場(chǎng)地限制，只能利用現(xiàn)有烘干混勻機(jī)基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，把筒體改為φ3.3×25 m，加大轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的負(fù)載能力，保證處理能力達(dá)到250 t/h-300 t/h。

煤氣燃燒爐是向烘干筒提供熱煙氣的燃燒裝置，爐體為臥式圓筒形，一端與烘干筒頭部相連。燃燒爐排出的煙氣溫度要求在900 ℃以下，所產(chǎn)生的煙氣由安裝在燃燒爐爐體上的煤氣燒嘴提供，燃燒室配用新型直流燒嘴和新型助燃風(fēng)機(jī)。

助燃空氣由風(fēng)機(jī)供風(fēng)9-19No12.5D4(1450rpm)，風(fēng)壓為9.068 kPa，供風(fēng)能力為21381 m3/h。

改造后系統(tǒng)的排煙量約為45000 m3/h，為了保證煙氣的排放，煙囪需做相應(yīng)改造。煙囪直徑增大為1.8 m，煙囪高度仍為45 m。

2.2 造球系統(tǒng)改造

1#和2#豎爐造球間，共計(jì)4臺(tái)φ6000 mm造球盤，造球機(jī)形式為老式造球盤，隨著產(chǎn)量的增加，現(xiàn)有造球機(jī)能力不夠，新增造球機(jī)因受場(chǎng)地限制，只能利用現(xiàn)有造球廠房和基礎(chǔ)，采用新型盤式回轉(zhuǎn)支承造球機(jī)，變頻調(diào)速[2]，盤面傾角采用液壓調(diào)整，該造球機(jī)設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，減少盤面跳動(dòng)，調(diào)節(jié)方便，造出的生球均勻，有利于改善生球質(zhì)量，綜合考慮到產(chǎn)量的增長(zhǎng)和投入成本的預(yù)算，本次將現(xiàn)有的4臺(tái)造球機(jī)更換，采用新型盤式回轉(zhuǎn)支撐的造球機(jī)，規(guī)格為φ6500 mm，每臺(tái)造球機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量能達(dá)到80 t左右，能滿足改造后近階段的生產(chǎn)需要。

2.3 豎爐本體改造

豎爐本體的改造可借鑒現(xiàn)有豎爐擴(kuò)容改造的成功經(jīng)驗(yàn)，最大限度地利用現(xiàn)有廠房結(jié)構(gòu)，在不對(duì)廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)豎爐爐型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，把1#和2#豎爐焙燒面積擴(kuò)容至16 m2。具體如下：

2.3.1 焙燒帶改造

為了保證燃燒室廢氣能夠穿透球?qū)?，寬度原則上不做大的增加，根據(jù)豎爐生產(chǎn)實(shí)際，寬度以2500 mm為宜。

2.3.2 烘干床改進(jìn)

為了提高生球進(jìn)入預(yù)熱帶和焙燒帶球團(tuán)的強(qiáng)度，考慮增大烘干面積，角度由原來(lái)的100 °提高到108 °，增大烘干面積，配套的烘干風(fēng)量也進(jìn)一步提高。

因現(xiàn)有的烘干箅板為豎條型箅板容易堵料，且易脫落到爐內(nèi)，給生產(chǎn)和操作帶來(lái)不利的影響，本次將箅板全部改成橫條型，同時(shí)將固定爪加長(zhǎng)使其不易脫落。

使用后現(xiàn)場(chǎng)基本解決箅板脫落爐內(nèi)的現(xiàn)象，堵料現(xiàn)象也基本杜絕。

2.3.3 導(dǎo)風(fēng)墻改造

在保證焙燒面面積不受影響的條件下，適當(dāng)增加導(dǎo)風(fēng)墻寬度，使導(dǎo)風(fēng)墻通風(fēng)面積增大，與冷卻風(fēng)量的增加相匹配，增加烘干廢氣量。

2.3.4 導(dǎo)風(fēng)墻大水梁改進(jìn)

考慮到導(dǎo)風(fēng)墻面積和高度增加，其載荷也大幅提高，為了提高導(dǎo)風(fēng)墻水梁強(qiáng)度，水梁鋼管由五根增加為六根。

同時(shí)考慮在導(dǎo)風(fēng)墻的氣流接觸面堆焊耐磨材料，從而增加導(dǎo)風(fēng)墻大氺梁的使用壽命。

原設(shè)計(jì)氺梁中間連接板采用不銹鋼板，但在在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，連接板并未起到連接作用，開(kāi)爐后不久因受到高溫的燒烤，連接板發(fā)生扭曲變形，甚至撕裂。同時(shí)發(fā)現(xiàn)有的連接板卷曲后易形成導(dǎo)流管，引導(dǎo)含塵的高溫廢氣直接沖刷到導(dǎo)風(fēng)墻大氺梁的鋼管上，因集中沖刷，雖然有耐磨堆焊層，但是還是在豎爐生產(chǎn)的后期，發(fā)現(xiàn)有局部穿孔，導(dǎo)致生產(chǎn)運(yùn)行中不得已關(guān)閉該管道的冷卻水閥門。降低了豎爐導(dǎo)風(fēng)墻的壽命。

本次取消原有的連接板，主要靠上部的橫托板設(shè)計(jì)成T型即起到托板作用，又起到連接作用。

使用后，豎爐導(dǎo)風(fēng)墻大水梁使用壽命大幅提高，原使用壽命為1年作用，改造后可延長(zhǎng)壽命約6個(gè)月左右。

2.3.5 爐身及其人孔的改進(jìn)

爐身上部因直接與混氣室連接，燃燒室約1250 ℃的高溫廢氣直接對(duì)現(xiàn)有的爐身頂進(jìn)行沖刷，時(shí)間長(zhǎng)了，特別是產(chǎn)量提高后，且到生產(chǎn)的后期，耐材燒損或斷裂，使得高溫廢氣穿透耐材直達(dá)爐殼部位，高溫?zé)臼範(fàn)t殼發(fā)紅甚至燒透，影響生產(chǎn)。一般情況下，只能停產(chǎn)進(jìn)行灌漿處理。雖然能緩解，但因耐材損壞，仍然堅(jiān)持不了多久。

考慮到這些因素，在爐身頂部設(shè)計(jì)時(shí)，增加2個(gè)冷卻壁，將整個(gè)爐身上部覆蓋，即使出現(xiàn)以上情況，也能及時(shí)進(jìn)行冷卻改善狀況，特別是爐子后期特別重要。

爐身人孔位置在齒輥的上方，內(nèi)有耐材隔溫隔熱，因耐火磚及保溫棉是后續(xù)砌筑，因此生產(chǎn)中易出現(xiàn)跑風(fēng)漏氣現(xiàn)象。

為解決以上問(wèn)題，爐身人孔采用迷宮設(shè)計(jì)，內(nèi)部采用石棉繩封堵，從而阻斷高溫廢氣的溢出。

2.3.6 齒輥破碎機(jī)

保持齒輥輥徑600 mm、輥間距80 mm不變，使齒輥數(shù)量由現(xiàn)有的8根增加到9根。輥?zhàn)拥钠扑槊娌捎锰厥獾哪蜔峒澳湍ヤ撝瞥?，增加使用壽命?/p>

2.3.7 直料管

豎爐直料管因所有高溫球團(tuán)礦均通過(guò)豎爐下的2個(gè)直料管，其通道狹窄環(huán)境惡劣，經(jīng)常出現(xiàn)直料管磨通漏風(fēng)等現(xiàn)象，雖然有冷卻壁進(jìn)行冷卻，但是若是內(nèi)部磨通后，很快就會(huì)造成直料管報(bào)廢，更換直料管必須排空爐內(nèi)熾熱的球團(tuán)礦，工作環(huán)境危險(xiǎn)且惡劣，易出安全事故。

為解決以上情況，直料管設(shè)計(jì)采用雙層水箱的的結(jié)構(gòu)形式，第一層水箱磨通后，可將進(jìn)出水管封堵，使其成為一個(gè)空箱體，外部冷卻水箱繼續(xù)冷卻，大大延長(zhǎng)了直料管的使用壽命，提高了豎爐的作業(yè)率。

2.3.8 豎爐冷卻風(fēng)系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)多次技術(shù)改造，現(xiàn)1#豎爐對(duì)應(yīng)的冷卻風(fēng)機(jī)為D900，其風(fēng)量為900 m3/min，2#豎爐對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)為D850，其風(fēng)量為850 m3/min，考慮到生產(chǎn)能力本次大幅提高，本次將這2臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)擴(kuò)容到D1200，風(fēng)量和壓力分別為1200 m3/min和30 kPa。

2.3.9 帶冷機(jī)改造

現(xiàn)有1#和2#豎爐共用一臺(tái)80 m2輕型帶冷機(jī)，原對(duì)應(yīng)的是2座8 m2豎爐，原設(shè)計(jì)處理能力120 t/h，目前已經(jīng)達(dá)到190 t/h，從使用情況來(lái)看，冷卻效果不佳，主要原因如下：

(1)超過(guò)原設(shè)計(jì)能力45%，且設(shè)備負(fù)載能力嚴(yán)重不足。

(2)球團(tuán)物料上帶冷臺(tái)車時(shí)產(chǎn)生偏析，造成帶冷機(jī)頭、尾星輪兩邊拉力不均勻造成磨損。

(3)鏈節(jié)中的軸套、軸銷長(zhǎng)期在高溫、超載、潤(rùn)滑條件差工況下工作，造成磨損嚴(yán)重，累計(jì)到一定程度時(shí)兩條鏈節(jié)長(zhǎng)度產(chǎn)生誤差，帶冷機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)跑偏。

(4)物料在臺(tái)車上冷卻效果較差，主要原因是產(chǎn)量增加，而風(fēng)機(jī)能力沒(méi)有增加，特別是風(fēng)壓過(guò)小，料層吹不透；冷卻風(fēng)量達(dá)不到要求，特別在夏季出現(xiàn)過(guò)燒皮帶現(xiàn)象。

這次擴(kuò)容改造后，將帶冷機(jī)處理能力調(diào)整至250 t/h，臺(tái)車寬度為1800 mm，臺(tái)車料層不超過(guò)550 mm，帶冷機(jī)速度(調(diào)頻) ～1.2 m/min，最高速度為2 m/min；傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率增加到37 kW;冷卻系統(tǒng)保持原有5臺(tái)風(fēng)機(jī)，其中入料處3臺(tái)為G4-73型16號(hào)風(fēng)機(jī)，出料處2臺(tái)風(fēng)機(jī)為G4-73型14號(hào)風(fēng)機(jī)。

傳動(dòng)系統(tǒng)及頭尾輪：

根據(jù)理論計(jì)算如果產(chǎn)量達(dá)到250 t/h，帶冷機(jī)正常速度為1.2～1.5 m/min，調(diào)頻電動(dòng)機(jī)功率37kW，傳動(dòng)主軸直徑Φ400改成Φ430；相應(yīng)的軸承座、大型聯(lián)軸器都要進(jìn)行改動(dòng)。

帶冷機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)總速比為3150，電機(jī)到第一級(jí)減速器速比i1=31.5，為雙包絡(luò)蝸輪蝸桿減速器；第二級(jí)減速器速比i2=100，為硬齒面減速器；這一次硬齒面減速器能力要增加，機(jī)座號(hào)為ZFY800-100。

頭、尾鏈輪齒形需要加厚，鍛件合金鋼材質(zhì)，齒面進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。

臺(tái)車結(jié)構(gòu)：

臺(tái)車寬度由現(xiàn)在的1500 mm改成1800 mm，通風(fēng)面積也做相應(yīng)的增加，臺(tái)車框架在剛性結(jié)構(gòu)上進(jìn)行增強(qiáng)，每?jī)膳_(tái)車之間增加一塊擋料板，目的是減少臺(tái)車在下料過(guò)程中漏料現(xiàn)象。

鏈板：

思想工作輔導(dǎo)員崗位工作的經(jīng)歷，我受到的最大感悟是學(xué)生工作事無(wú)巨細(xì)，考驗(yàn)的正是我們工作的細(xì)致程度和成效，我們要努力成為“學(xué)生工作中的一顆細(xì)胞君”。眾做周知，細(xì)胞是構(gòu)成任何生命體的最基本的元素，它很脆弱，也很頑強(qiáng)，頑強(qiáng)到可以復(fù)制，可以感染，可以成長(zhǎng)，最終形成有活力的一個(gè)一個(gè)獨(dú)立個(gè)體，這正是我們?cè)趯W(xué)生工作中要做到的關(guān)鍵點(diǎn)。在學(xué)生的思想上、學(xué)習(xí)上、生活上，細(xì)中見(jiàn)成效，細(xì)中見(jiàn)成長(zhǎng)。

鏈板是帶冷機(jī)傳動(dòng)最主要部件，目前現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問(wèn)題較多，使用壽命較短，磨損嚴(yán)重。這一次進(jìn)行大改進(jìn)，將鑄鋼鏈節(jié)改成合金鋼鋼板鏈節(jié)(鉚焊結(jié)構(gòu))，鏈節(jié)中隔套都要進(jìn)行調(diào)整熱處理，銷軸表面進(jìn)行淬火處理；增加鏈節(jié)厚度以增強(qiáng)鏈條強(qiáng)度。

風(fēng)系統(tǒng)改造：

球團(tuán)礦在帶冷機(jī)上冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓是至關(guān)重要，一般情況冷卻1t燒結(jié)球團(tuán)礦需要～2200 m3/h，總風(fēng)量250 t/h×2200 m3/h=550000 m3；考慮到現(xiàn)在料層加厚，物料沒(méi)有進(jìn)行篩分，臺(tái)車中球團(tuán)礦透氣性很差，所以適當(dāng)加大風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓是可行的。這次改造還是5臺(tái)風(fēng)機(jī)，前3臺(tái)風(fēng)機(jī)所對(duì)應(yīng)球團(tuán)礦溫度最高，用G4-73型16號(hào)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為140000 m3/h；1#風(fēng)機(jī)土建基礎(chǔ)還要向下降300 mm。2、3號(hào)風(fēng)機(jī)只改變?cè)O(shè)備地腳螺栓。后面二臺(tái)風(fēng)機(jī)保持不變G4-73型14號(hào)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為110000 m3/h；所以總風(fēng)量為640000 m3/h。料層在450mm時(shí)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓選用2000 Pa，改造后料層基本上在550 mm左右，所以這次選用3100 Pa。

下料漏槽：

這次改造帶冷臺(tái)車寬度發(fā)生變化，所以配套下料漏斗也要發(fā)生變化，料斗內(nèi)部采用階梯狀結(jié)構(gòu)，斜面采用耐磨層堆焊或者為耐磨襯板[3]。

集塵隔熱罩：

隨著臺(tái)車加寬而改變，將臺(tái)車與隔熱罩之間做好密封，距離尾輪35m全部采用隔熱罩密封處理。

目前除塵點(diǎn)有二處，主要集中在下料點(diǎn)，從現(xiàn)場(chǎng)使用情況看來(lái)是不夠的，這次改造準(zhǔn)備在尾輪再增加一個(gè)除塵收集點(diǎn)。

2.3.10 鏈板輸送機(jī)改造內(nèi)容

由于單臺(tái)豎爐生產(chǎn)能力125 t/h，鏈板輸送機(jī)寬度B=1000，輸送角度為23 °，輸送速度為0.13 m/s，電機(jī)功率為30 kW。

傳動(dòng)系統(tǒng)：

傳動(dòng)功率增大30 kW，減速器能力做相應(yīng)改動(dòng)，型號(hào)為SHC Ⅱ 550-200-110 a；速比i=200；傳動(dòng)系統(tǒng)土建基礎(chǔ)重新設(shè)計(jì)。

鏈板寬度：

隨著鏈板寬度增加，為提高鏈板剛性增加鏈板料斗鋼板厚度。

下料漏斗及除塵罩：

鏈板機(jī)下到帶冷機(jī)臺(tái)車的漏斗，寬度發(fā)生變化，漏斗內(nèi)部采用階梯狀結(jié)構(gòu)，斜面采用耐磨層堆焊或者為耐磨襯板。

2.3.11 除塵系統(tǒng)改造

現(xiàn)場(chǎng)兩臺(tái)1#、2#除塵器為50 m2三電場(chǎng)，除塵效率較低，且隨使用年限增加，內(nèi)部部件損壞嚴(yán)重，除塵器外殼銹蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致漏風(fēng)率增加，需對(duì)本體進(jìn)行更換改造。

對(duì)現(xiàn)有的2臺(tái)50 m2三電場(chǎng)進(jìn)行改造，改造后除塵器50 m2四電場(chǎng)，主要作為生產(chǎn)除塵用。不在考慮環(huán)境除塵。

新建除塵器設(shè)計(jì)風(fēng)量按20×104 m3/h考慮，入口含塵濃度～10 g/m3(標(biāo)態(tài))，要求排放濃度≤50 mg/m3(標(biāo)態(tài))，可作為單獨(dú)的環(huán)境除塵用。

三臺(tái)50 m2四電場(chǎng)除塵器建成后，各為其責(zé)，排放濃度≤50 mg/m3(標(biāo)態(tài))，解除了過(guò)去除塵器即要考慮生產(chǎn)除塵又要兼顧環(huán)境除塵困擾，便于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)操作。

3 生產(chǎn)實(shí)踐

1#、2#豎爐擴(kuò)容改造后，點(diǎn)火、烘爐及投料生產(chǎn)非常順利，隨著生產(chǎn)運(yùn)行逐步平穩(wěn)，各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)穩(wěn)步上升，每座豎爐利用系數(shù)為7.10 t/m2·h，年產(chǎn)成品球團(tuán)礦約90萬(wàn)t/a。其他各項(xiàng)指標(biāo)也達(dá)到先進(jìn)水平，已經(jīng)達(dá)到和超過(guò)設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)未來(lái)球團(tuán)工程設(shè)計(jì)和發(fā)展方向具有借鑒意義。

4 結(jié)語(yǔ)

馬鋼股份1#、2#豎爐大修改造工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分聽(tīng)取了現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的意見(jiàn)，同時(shí)吸收消化了大量的優(yōu)秀豎爐球團(tuán)工程經(jīng)驗(yàn)，為該工程順利投產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。該工程設(shè)計(jì)與實(shí)施對(duì)未來(lái)球團(tuán)工程進(jìn)一部大型化、現(xiàn)代化有著重大的指導(dǎo)意義。