邯鋼INBA水渣系統(tǒng)工藝及設(shè)備的改進(jìn)

尹志華，馮 帥，王繼革

(河鋼集團(tuán)邯鋼公司邯寶煉鐵廠，河北 邯鄲 056000)

邯鋼西區(qū)1#、2#高爐容積為3200 m3，日產(chǎn)鐵量為16 000 t，渣比按330 kg/t計(jì)算，日產(chǎn)渣量5000 t以上，兩座高爐都采用PW公司的INBA法處理爐渣。自開爐以來，運(yùn)行基本穩(wěn)定，但仍存在以下問題：沖渣壓力難以控制在0.2～0.25 MPa之間。為節(jié)省資金，邯鋼INBA系統(tǒng)采用無變頻水泵進(jìn)行沖渣，導(dǎo)致沖渣管道和熱水管道流量不匹配，熱水池、冷水池水位難以平衡。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速不能根據(jù)渣量、轉(zhuǎn)矩自動調(diào)節(jié)，且保證轉(zhuǎn)鼓不溢水。穿過轉(zhuǎn)鼓中心的皮帶粘渣嚴(yán)重，吹掃裝置效果不佳。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)提渣網(wǎng)脫落后易卡在機(jī)頭下料口內(nèi)，導(dǎo)致下料不暢甚至劃傷皮帶，造成生產(chǎn)事故[1-4]。

1 設(shè)備改進(jìn)

(1)安裝卸壓管。為控制沖渣壓力，在沖渣A管(Φ450 mm)、沖渣B管(Φ450 mm)下安裝a卸壓管(Φ150 mm)、b卸壓管(Φ150 mm)，材質(zhì)為稀土耐磨合金管，如圖1所示。泄壓管伸進(jìn)粒化塔1200 mm，泄壓管上安裝DN150手動閥門，根據(jù)閥門的開度，可調(diào)節(jié)沖渣壓力，閥門開度越大，沖渣壓力越小。在沖渣A管、沖渣B管上分別安裝壓力表，可觀察沖渣壓力。同時，卸壓管也能起到攪拌沖渣池的作用，使渣、水充分接觸。

(2)安裝平衡管。為保持熱水池、冷水池水位平衡，在沖渣管道和熱水管道上分別安裝流量計(jì)，在熱水管道出口和入口安裝平衡管(Φ250 mm)和DN250平衡閥，平衡閥與PID控制器連接，采用PID調(diào)節(jié)，根據(jù)沖渣管道流量和熱水管道流量差值的大小自動調(diào)節(jié)，使得沖渣管道流量與熱水管道流量相匹配，保證熱水池和冷水池液位相平衡。在出口方箱內(nèi)安裝擋水板，材質(zhì)為不銹鋼，可提高?；臎_渣池水位，使渣、水充分接觸。

(3)安裝自動清理脫落提渣網(wǎng)裝置。渣、水混合物進(jìn)入脫水轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的分配器將水渣平均分布至緩沖箱，經(jīng)過提渣網(wǎng)將渣砂放置在皮帶上。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)提渣網(wǎng)有前、中、后3組，各28張，共84張。因位置在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，空間狹小，蒸汽溫度較高，不易檢查。但提渣網(wǎng)脫落后會隨皮帶運(yùn)出，卡在機(jī)頭下料口內(nèi)，導(dǎo)致下料不暢，皮帶停機(jī)，甚至有劃傷皮帶的風(fēng)險。安裝自動清理脫落提渣網(wǎng)裝置可以解決此問題，該裝置由橫梁、立柱、鐵鏈、掛鉤組成。具體實(shí)施方式為：在托輥支架兩側(cè)安裝高為0.9 mm的立柱，上方用長為1.3 mm橫梁連接，5根鐵鏈上端依次安裝在橫梁上，鐵鏈的下端連接掛鉤，掛鉤鉤端與皮帶輸送方向相反，調(diào)整鐵鏈長度使得掛鉤緊貼皮帶工作面。實(shí)施后效果明顯，掛鉤可以有效攔截脫落的提渣網(wǎng)，杜絕了提渣網(wǎng)卡在下料口或劃傷皮帶，從而造成生產(chǎn)事故。

1-?；?；2-吹制箱；3-沖渣池；4-沖渣A管；5-沖渣B管；6-a泄壓管；7-b泄壓管；8-手動閥門；9-手動閥門；10-出口方箱；11-擋水板；12-轉(zhuǎn)鼓；13-熱水池；14-平衡管；15-平衡管；16-1#熱水泵；17-2#熱水泵；18-3#熱水泵；19-電動球閥；20-電動球閥；21-電動球閥；22-電動球閥；23-流量計(jì)；24-流量計(jì)；25-平衡閥；26-平衡閥；27-熱水C管；28-熱水D管；29-1#沖渣泵；30-2#沖渣泵；31-3#沖渣泵；32-電動球閥；33-電動球閥；34-電動球閥；35-電動球閥；36-流量計(jì)；37-流量計(jì)；38-壓力表；39-壓力表；40-冷水池；46-吹掃裝置 圖1 INBA系統(tǒng)設(shè)備改造

(4)改進(jìn)皮帶吹掃裝置。原吹掃裝置長為1300 mm，直徑為15 mm，材質(zhì)為普通鐵管。該吹掃管孔眼磨損較快，孔眼變大，壓力不足，吹掃效果差。水渣的溫度較高，形狀不規(guī)則，成分中含有酸性物質(zhì)，吹掃管腐蝕較為嚴(yán)重，半個月就得停機(jī)更換一根，影響正常運(yùn)輸水渣，增加人工勞動強(qiáng)度。

改進(jìn)的吹掃裝置如圖2所示，安裝在機(jī)頭滾筒下部。吹掃管(Φ=40 mm，壁厚3 mm，L=1300 mm)為不銹鋼材質(zhì)，兩頭焊接細(xì)管(Φ=15 mm)，其中頭部焊接的細(xì)管連接膠皮管，使用圓環(huán)條固定；尾部焊接的細(xì)管，安裝手閥，定期排除吹掃管內(nèi)雜質(zhì)。連接管(Φ=20 mm)一端焊接在吹掃管本體上，一端套有絲扣，安裝噴吹嘴，依次排列，共26組。噴吹嘴頂部設(shè)有噴吹孔(Φ=3 mm)，可以定期拆除，并清理噴吹嘴內(nèi)積渣，噴吹孔摩擦變大時，只更換噴吹嘴即可，不必更換整個吹掃裝置。實(shí)施后，皮帶吹掃效果明顯，返程皮帶無積渣，減少了托輥和滾筒的磨損，降低了備件的消耗，延長了皮帶的使用壽命。吹掃裝置具有耐磨、耐高溫、耐腐蝕的特性，壽命由原來不到半個月延長到半年以上，減少了停皮帶的次數(shù)，保證了正常運(yùn)輸水渣。吹掃管的噴吹孔可以靈活拆除，噴吹孔摩擦變大時，只更換噴吹嘴即可，不必更換整個吹掃裝置，減少了備件的消耗。

41-圓環(huán)條；42-膠皮管；43-細(xì)管；44-手閥；45-皮帶；46-吹掃裝置；47-噴吹孔；48-連接管；49-噴吹嘴 圖2 改進(jìn)的吹掃裝置

(5)安裝高爐沖渣水余熱再利用設(shè)備。邯鋼1#、2#高爐爐渣溫度在1500 ℃以上，沖渣后水溫平均在75 ℃左右，出鐵后期渣量變大，水溫能達(dá)到90 ℃以上。沖渣水熱量一部分由冷卻塔的冷卻風(fēng)機(jī)排走，一部分由?；熗才湃氪髿猓斐蔁崃坷速M(fèi)。邯鋼與北京億瑋坤節(jié)能科技有限公司合作，冬季采暖期間進(jìn)行余熱再利用項(xiàng)目，以1#高爐為例，INBA系統(tǒng)的熱水泵將水送入換熱器，經(jīng)換熱再回到冷水池，均流泵將高溫?zé)崴斎肟傉?，循環(huán)泵將總站低溫水排回?fù)Q熱器，反復(fù)循環(huán)；補(bǔ)水泵根據(jù)水壓、流量進(jìn)行補(bǔ)水。換熱器共8臺(6用2備)，材質(zhì)為鈦板加納米涂層。實(shí)施后，沖渣水進(jìn)水溫度以75 ℃為基準(zhǔn)，沖渣水回水溫度為55 ℃，冷水側(cè)進(jìn)水溫度50 ℃，冷水側(cè)供水溫度68～70 ℃之間，換熱效率較高。?；熗舶惭b乏汽回收裝置，乏汽溫度由97 ℃冷卻至75 ℃，進(jìn)入換熱器，在采暖水進(jìn)水溫度為50 ℃的情況下，采暖水出水溫度能達(dá)到65～68 ℃。

2 工藝改進(jìn)

(1)沖渣壓力控制工序。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，邯鋼INBA系統(tǒng)沖渣壓力控制在0.2～0.25 MPa之間，可以避免壓力太小，產(chǎn)生大量泡渣，堵塞連接件、分配器等設(shè)備，嚴(yán)重時發(fā)生爆炸。也可以避免壓力太大，水渣粒度小，產(chǎn)生細(xì)渣和綿渣堵塞濾網(wǎng)，降低轉(zhuǎn)鼓過濾能力，還會穿過濾網(wǎng)進(jìn)入熱水池，磨損沖渣泵、熱水泵、底流泵、管道等設(shè)備。

操作時，打開1#、2#沖渣泵(3#沖渣泵備用)，觀察沖渣A管、沖渣B管壓力，此時壓力在0.3 MPa以上。分別打開a、b泄壓管上的手閥，隨著手閥開度的增加，沖渣壓力開始降低，控制壓力在0.2～0.25 MPa時，固定手閥不動，渣砂粒度可控制在2～3 mm之間，不會產(chǎn)生泡渣和細(xì)渣。

(2)沖渣流量控制。在沖渣泵、熱水泵無變頻控制情況下，沖渣管道熱水管道流量不匹配，熱水池、冷水池水位難以平衡。而且INBA法冷水池和熱水池容積較小，合計(jì)只有900 m3左右，如水量不平衡，就會造成一邊水池抽干另一水池溢水的情況，無法正常生產(chǎn)。

沖渣壓力控制在0.2～0.25 MPa后，觀察沖渣A管、沖渣B管流量計(jì)，流量計(jì)顯示為1100～1200 m3/h。打開1#、2#熱水泵(3#熱水泵備用)，觀察熱水C管、熱水D管流量為1200～1300 m3/h。平衡閥采用PID調(diào)節(jié)，當(dāng)熱水管道流量高于沖渣管道10 m3/h以上時，平衡閥打開。熱水管道流量高于沖渣管道越大，平衡閥閥門開度越大，水量返回到熱水管道入口越多，熱水管道流量也就越??；熱水管道流量接近沖渣管道流量時，平衡閥閥門開度越小，水量返回到熱水管道入口越少，直至開度為零。兩根熱水管道流量分別和兩根沖渣管道流量相匹配，實(shí)現(xiàn)了冷水池和熱水池水位的平衡。

(3)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速自動控制。一定的渣量或轉(zhuǎn)矩下，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速過慢，渣堆積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，將轉(zhuǎn)鼓壓死無法轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)速過快，水過濾不凈，皮帶上帶水帶渣多，磨損滾筒、托輥、皮帶等設(shè)備。根據(jù)高爐渣量、轉(zhuǎn)矩自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，具體函數(shù)關(guān)系如式(1)所示：

V=0.285 06+0.001 61T+0.000 011T2(10≤T≤220)

(1)

V為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速；T為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)矩。隨著轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)矩的提高，轉(zhuǎn)速自動提高，避免壓停轉(zhuǎn)鼓的同時，盡最大可能實(shí)現(xiàn)渣水分離，減少渣中含水量。實(shí)施后，根據(jù)設(shè)定的轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速曲線，轉(zhuǎn)速可自動調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)鼓運(yùn)行平穩(wěn)，函數(shù)關(guān)系好，滿足生產(chǎn)工藝要求。

(4)堅(jiān)持倒泵操作。1套INBA系統(tǒng)中有3臺沖渣泵和3臺熱水泵，正常沖渣時，開二備一。由于INBA系統(tǒng)循環(huán)水中含有極細(xì)的渣砂，堆積在備用管道、閥門處，時間一長容易板結(jié)，造成管道面積減小，閥門開關(guān)不能到位。再次使用備用泵時，水泵流量、電流降低，無法滿足沖渣要求。因此，必須堅(jiān)持倒泵操作，白班使用1#、2#沖渣泵和熱水泵，夜班使用1#、3#沖渣泵和熱水泵(特殊情況下可以臨時使用備用泵)，避免渣砂板結(jié)的現(xiàn)象發(fā)生。為節(jié)約用電，在高爐見渣前20 min單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)(開一臺沖渣泵、一臺熱水泵)，見渣后雙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)(開兩臺沖渣泵、兩臺熱水泵)。高爐堵口后單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，20 min后根據(jù)皮帶上的渣量的情況，與高爐聯(lián)系確認(rèn)無渣后，陸續(xù)停止沖渣泵、熱水泵、轉(zhuǎn)鼓、轉(zhuǎn)鼓清洗水、轉(zhuǎn)鼓清洗氣、皮帶等設(shè)備，節(jié)約能源消耗。

(5)皮帶電機(jī)電流設(shè)定異常報警程序。1#、2#高爐共9條皮帶，皮帶跑偏甚至停車如不能及時發(fā)現(xiàn)，會造成事故擴(kuò)大化。1#高爐南場為101皮帶，北場為102皮帶，103皮帶為共用皮帶；2#高爐北場為201皮帶，南場為202皮帶，203皮帶、204皮帶、205皮帶為共用皮帶；104為兩座高爐共用皮帶。以空皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)為最低電流值，以高爐渣量達(dá)到峰值(12 t/min)為最高電流值，設(shè)定報警程序。101皮帶、102皮帶、201皮帶、202皮帶電機(jī)電流正常值為55～60 A；103皮帶、203皮帶、204皮帶、205皮帶電機(jī)電流正常值為55～63 A；104皮帶電機(jī)(高壓)電流正常值為8～10 A，超出范圍發(fā)出報警，發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常可及時處理。

3 結(jié)語

通過以上設(shè)備、工藝的改進(jìn)，沖渣壓力能夠控制在要求范圍內(nèi)，熱水池和冷水池的水位達(dá)到了平衡，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)得以實(shí)現(xiàn)，用電量消耗、備件消耗也大幅度降低，生產(chǎn)秩序進(jìn)一步改觀。