昕昊達(dá)豎爐球團(tuán)提質(zhì)增產(chǎn)生產(chǎn)實(shí)踐

王文明，張?jiān)仆?，楊新亞，武凱鋒

（酒泉鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 新疆昕昊達(dá)礦業(yè)有限責(zé)任公司，新疆維吾爾自治區(qū) 哈密 839000）

1 昕昊達(dá)豎爐概況

昕昊達(dá)公司一期2 臺(tái)8 m2豎爐為雙層烘干床設(shè)計(jì)，因生產(chǎn)過(guò)程中下層烘干床爐篦條易掉落至爐膛內(nèi)部而造成事故停機(jī)，對(duì)此，為穩(wěn)定生產(chǎn)，將下層烘干床拆除，只保留上層烘床，這導(dǎo)致豎爐烘干床下沿至噴火口距離較大，料柱阻力增加，燃燒室壓力過(guò)高，從而導(dǎo)致豎爐助燃風(fēng)流量嚴(yán)重不足，爐內(nèi)熱能以及熱傳遞效率無(wú)法滿足正常生產(chǎn)所需，出現(xiàn)成品球團(tuán)礦長(zhǎng)期生、熟球混雜情況。

為確保成品球團(tuán)礦質(zhì)量指標(biāo)達(dá)標(biāo)，長(zhǎng)期以來(lái)，在生產(chǎn)操作上采取降低產(chǎn)能的措施以維持質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定，將成品球w（FeO）控制在4%，但豎爐利用系數(shù)只能維持在6.0 t/（m2·h）左右。豎爐的年修周期取決于豎爐導(dǎo)風(fēng)墻水梁使用壽命，導(dǎo)風(fēng)墻水梁由于冷卻水管與外壁堆焊層的熱膨脹系數(shù)不相同，豎爐導(dǎo)風(fēng)墻水梁使用4 個(gè)月左右就出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，為維持生產(chǎn)，只能采取在原水梁冷卻水管中穿一根直徑較小的冷卻水管的臨時(shí)措施，因此豎爐必須每年進(jìn)行年修。

2 改造內(nèi)容

2.1 提升球團(tuán)礦產(chǎn)質(zhì)量

2.1.1 重新設(shè)計(jì)干床爐篦條，優(yōu)化焙燒效果

將豎爐原有上、下兩層烘干床爐篦條重新設(shè)計(jì)為上下一體式，可有效防止上層爐篦條掉入爐內(nèi)的情況發(fā)生；同時(shí)將烘干床傾角由之前的42°調(diào)整為36°，烘干床角度減小后，減輕了濕球在烘干床上下移過(guò)程中的“超越”現(xiàn)象，生球在烘干床上下移平緩，料層減薄，溫度梯度減小，生球爆裂減少。由于氣流在烘干床下分布均勻，爐口下料順暢，豎爐透氣性得到改善，烘干床氣流分布更均勻、更合理，提高了爐內(nèi)熱廢氣利用效率，豎爐生產(chǎn)也進(jìn)入良性循環(huán)。烘干床角度改造前后情況如圖1 所示。

圖1 烘干床角度改進(jìn)前后對(duì)比

2.1.2 重新設(shè)計(jì)噴火口結(jié)構(gòu)，降低料柱對(duì)氣流的阻力

為降低噴火口料柱阻力，對(duì)噴火口結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。為盡可能控制改造成本及施工時(shí)間，在不改動(dòng)爐體鋼結(jié)構(gòu)的前提下，根據(jù)計(jì)算，將目前水平方向通風(fēng)的噴火口改為24°向上斜口，可達(dá)到減小噴火口附近料柱阻力的最小值的目的。同時(shí)在對(duì)向上斜口設(shè)計(jì)時(shí)可將噴火口至烘干床下沿距離縮短400 mm，按照每200 mm 球團(tuán)料柱可降低8 m2豎爐氣流阻力1.5 kPa的實(shí)驗(yàn)值計(jì)算，噴火口處料柱阻力可降低3 kPa 以上，為最終提升助燃風(fēng)流量做好根本性保障。同時(shí)，廢氣通道由原直角彎改變?yōu)榛?，更利于廢氣通過(guò)混氣室頂部后，降低頂部蓋板磚的磨損，規(guī)避了混氣室頂部蓋板磚破損后引起爐皮燒穿的情況。噴火口結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，豎爐冷卻帶加長(zhǎng)，熱量在爐內(nèi)的停留時(shí)間也相對(duì)延長(zhǎng)，豎爐的熱效率有了很大的提高。噴火口的改進(jìn)情況及噴火口改進(jìn)前后整體爐型情況如下頁(yè)圖2、圖3 所示。

圖2 噴火口改進(jìn)前后對(duì)比

圖3 噴火口改進(jìn)前后整體爐型對(duì)比

2.1.3 自主設(shè)計(jì)新型燒嘴，降低壓差，提高助燃風(fēng)流量

改造前使用的7 號(hào)環(huán)縫燒嘴助燃風(fēng)通風(fēng)面積不足，且燒嘴環(huán)縫處因氣流高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生氣流屏障，阻礙助燃風(fēng)送入，正常生產(chǎn)中助燃風(fēng)支管壓力遠(yuǎn)高于煤氣支管壓力，存在回火隱患，已被國(guó)內(nèi)大多數(shù)豎爐球團(tuán)企業(yè)所淘汰。通過(guò)對(duì)發(fā)生爐煤氣燃燒的特性進(jìn)行比較，自主設(shè)計(jì)的新型直焰式燒嘴，可使正常生產(chǎn)助燃風(fēng)供風(fēng)能力流量達(dá)到20 000 m3/h 以上，使助燃風(fēng)支管壓差下降為2～4 kPa，空煤比由1.7∶1 上升至2.2∶1；將單通道供風(fēng)、供氣結(jié)構(gòu)改為八組平行供風(fēng)、供氣結(jié)構(gòu)后，分散的供風(fēng)、供氣通道有利于燃燒穩(wěn)定。助燃風(fēng)通道出風(fēng)口采用導(dǎo)流片，可加大出風(fēng)口氣流流速，防止回火情況發(fā)生，從而提高空氣、煤氣混合效率，確保燃燒充分。改進(jìn)后的直焰式燒嘴如圖4 所示，燒嘴改造前后相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比如表2 所示。

圖4 改進(jìn)后直焰式燒嘴

表2 燒嘴改造前后對(duì)比

2.2 提高設(shè)備作業(yè)率

2.2.1 重新設(shè)計(jì)導(dǎo)風(fēng)墻水梁，降低氣流沖刷強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命

因原導(dǎo)風(fēng)墻水梁僅使用4 個(gè)月就出現(xiàn)漏水情況，針對(duì)此，將原有導(dǎo)風(fēng)墻水梁的8 根20G 無(wú)縫管改為10 根Φ219 mm×30 mm 的20G 無(wú)縫管，用于加強(qiáng)水梁強(qiáng)度。水梁內(nèi)部各冷卻管正中位置各設(shè)計(jì)安裝了一組Φ108 mm 的增壓管，以加大冷卻水的流速，降低出水溫度。為消除內(nèi)應(yīng)力引起的管壁破裂，采取去除原水梁管外壁堆焊層，設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)來(lái)減少冷卻風(fēng)對(duì)導(dǎo)風(fēng)墻水梁的磨損。在兩水梁管連接部位采用1 根Φ50 mm 的圓鋼與2 根Φ24 mm 的圓鋼進(jìn)行焊接，焊接完畢后，水梁柱內(nèi)、外側(cè)基本成平面狀態(tài)，以減緩冷卻風(fēng)的沖刷；水梁中部加強(qiáng)筋板由傳統(tǒng)876 mm 高的不銹鋼板改為高度為438 mm 的V 型筋板，筋板中部澆筑鐵溝澆注料，用于對(duì)進(jìn)入導(dǎo)風(fēng)墻的冷卻風(fēng)進(jìn)行導(dǎo)流；V 型筋板高度降低后，導(dǎo)風(fēng)墻水梁中下部3 根冷卻水管之間可形成冷卻風(fēng)均壓腔，以調(diào)節(jié)各導(dǎo)風(fēng)墻通風(fēng)孔的冷卻風(fēng)壓力。改進(jìn)后導(dǎo)風(fēng)墻水梁示意圖如圖5 所示。

圖5 改進(jìn)后導(dǎo)風(fēng)墻水梁示意圖

對(duì)改進(jìn)后導(dǎo)風(fēng)墻水梁的變形程度及導(dǎo)風(fēng)墻的磨損程度進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的導(dǎo)風(fēng)墻水梁使用32個(gè)月后無(wú)明顯彎曲，導(dǎo)風(fēng)墻內(nèi)通風(fēng)孔處耐火磚無(wú)明顯磨損，有效延長(zhǎng)了豎爐的年修周期。從表3 中可看出導(dǎo)風(fēng)墻水梁改進(jìn)前后各項(xiàng)對(duì)比數(shù)據(jù)。

表3 各豎爐導(dǎo)風(fēng)墻水梁使用周期

2.2.2 對(duì)豎爐齒輥改型，提高齒輥輥皮使用面積，延長(zhǎng)使用周期

為解決豎爐齒輥處理能力低的問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整齒輥輥縫間隙的方法來(lái)提高齒輥的處理能力。為保證齒輥輥?zhàn)优c原有擋板裝配相匹配，將原有齒輥輥?zhàn)又胁块L(zhǎng)度1 550 mm 位置處的輥?zhàn)又睆接?00 mm 縮小為560 mm，其余各部位參數(shù)不變，齒輥輥?zhàn)又睆娇s小后，各輥縫間隙由原來(lái)80 mm 擴(kuò)大至120 mm，使其能與原有擋板裝配，并與原有液壓傳動(dòng)部位相匹配。同時(shí)對(duì)齒輥材質(zhì)及加工工藝進(jìn)行調(diào)整，輥皮采用直徑400 mm 的鍋爐用無(wú)縫管加工后，與軸進(jìn)行熱裝，使用高強(qiáng)度螺栓將采用耐磨鑄鋼合件的輥齒固定在輥皮上部，輥齒與輥皮再使用焊條進(jìn)行固定。改進(jìn)后的齒輥如圖6 所示。

圖6 改進(jìn)后齒輥示意圖

將搖臂上下擺動(dòng)方式調(diào)整為360°棘輪棘爪傳動(dòng)方式，可解決由于輥皮局部長(zhǎng)時(shí)間工作而出現(xiàn)的輥皮脫落失效問(wèn)題。齒輥傳動(dòng)方式由擺動(dòng)式改為整體旋轉(zhuǎn)方式（見(jiàn)圖7）后，齒輥工作面由局部提高為整個(gè)輥齒，有效延長(zhǎng)了齒輥使用周期。

圖7 改進(jìn)后齒輥運(yùn)行軌跡示意圖

2.2.3 改造生球輥式篩分系統(tǒng)，降低故障率

由于球盤(pán)的實(shí)際成球率低于設(shè)計(jì)成球率，從盤(pán)體中排出的生球粒級(jí)不均勻，需配套生球輥篩球篩分系統(tǒng)進(jìn)行篩選。篩分系統(tǒng)在篩選過(guò)程中，各輥篩在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中易發(fā)生地腳螺栓晃動(dòng)問(wèn)題，由此會(huì)引起軸承座位移、輥篩間隙大小不一，從而造成篩輥軸承、減速機(jī)損壞，輥篩故障率高，維修頻繁。因此，需對(duì)生球篩分系統(tǒng)進(jìn)行改造。將長(zhǎng)度為1 200 mm 的不銹鋼篩輥尺寸調(diào)整為1 000 mm，以配合寬度為800 mm 的生球皮帶，從而減少生球落料點(diǎn)；為保證生球篩分面積，將下層33 個(gè)篩輥增加為38 個(gè)篩輥。對(duì)篩輥軸承座以及軸承座固定鋼底座重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，改為滑塊壓軌式，篩輥兩軸承座中間采用鍵條來(lái)調(diào)整間隙及固定軸承座，軸承座頂部采用1 根壓軌對(duì)所有輥篩軸承座進(jìn)行固定。系統(tǒng)改造完成后，維護(hù)周期延長(zhǎng)一倍以上，輥篩故障率降低70%，單次維護(hù)時(shí)間也由改造前的2 d 降低為0.5 d，徹底解決了維修困難問(wèn)題。

3 改進(jìn)后球團(tuán)礦產(chǎn)、質(zhì)量指標(biāo)

通過(guò)以上幾方面的技術(shù)改造，昕昊達(dá)公司豎爐球團(tuán)礦產(chǎn)、質(zhì)量指標(biāo)均有效地提升，其中豎爐利用系數(shù)處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。具體指標(biāo)如表4 所示。

表4 球團(tuán)礦產(chǎn)、質(zhì)量指標(biāo)

通過(guò)表4 可看出，昕昊達(dá)公司經(jīng)2019 年實(shí)施改造以來(lái)，球團(tuán)礦產(chǎn)、質(zhì)量均有明顯提升，尤其是經(jīng)過(guò)改造后，豎爐的利用系數(shù)由2019 年的6.0 t/（m2·h）左右提升至2021 年的8.3 t/（m2·h），處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

4 結(jié)論

1）經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，豎爐利用系數(shù)由6.0 t/（m2·h）左右提升至8.3t/（m2·h），居于國(guó)內(nèi)8m2豎爐先進(jìn)水平。

2）豎爐導(dǎo)風(fēng)墻水梁使用壽命延長(zhǎng)后，豎爐年修周期由原來(lái)的一年提高到兩年，提高了一倍。