王伟

（河钢集团唐山钢铁集团有限责任公司  河北 唐山 063000）

摘要：为了积极推动和实现碳达峰碳中和目标，唐钢公司新厂区铁前系统采用了高比例球团矿冶炼工艺和带式焙烧机球团生产工艺等环保、先进的生产工艺技术。而我国带式焙烧工艺装备在球团行业应用和管理方面技术储备十分匮乏，依托建设我国首座应用国内设计方案和国产装备的带式焙烧球团生产线，工程建设过程中前瞻性的以构建全厂装备高效运维管理基础为目标，设备管理者充分研究了各工艺流程装备运行和维护中功能结构的实际需求，在设计、选型的初始阶段通过精准创新技术对全厂装备进行前期管理策略开发和功能定位，把设备管理重点从投入使用阶段前移到设备设计研发阶段的精准谋划，有效避免了设备选型决策和固化定型阶段的管理真空。项目中广泛采用了数智管理、冗余备份、易修结构、难损结构等创新思路，在取得可观经济效益的同时也取得了良好的社会效益。有效提升了企业在行业内核心竞争力的同时也拓展了国产装备在带式焙烧工艺的应用前景并推动了我国焙烧球团行业的快速稳健发展。

关键词：带式焙烧；高效运维；精准创新；装备；应用

1  引言

随着环保标准的提高和产能规模不断扩大的需求，球团行业的竖炉带冷球团制备工艺逐步淘汰，目前国内大型球团厂分为应用国产设备建设链篦机-回转窑球团厂和引进国外技术和装备建设带式焙烧球团厂两条主要发展路线，链篦机-回转窑技术能耗高于带式焙烧技术已成为该生产工艺可持续发展的短板，引进国外技术和装备建设带式焙烧球团厂由于高投资额未能在我国球团业内得到广泛应用。平衡建设投资和运维成本后，唐钢公司球团制备项目选择了使用国产技术和装备建设带式焙烧工艺球团厂，而面临的问题是建设的应用国内设计方案和国产装备的大型带式焙烧工艺球团生产线在我国尚属首例，在此之前国内还没有完整的带式焙烧球团生产线设计经验，自主设计应用的装备始终处于空白状态，国内设备制造厂对焙烧球团行业十分陌生，除了设备制造品质与国外产品的差距外，本身与工艺匹配性还无从谈起。在这一装备供应环境下，新建球团厂要在高球团入炉比冶炼模式下稳定供应球团炉料，并满足长周期、低成本运维模式的现代化企业设备管理发展路线，对应用国内设计方案和国产装备的大型带式焙烧工艺球团厂设备进行精准研判，解决设备管理过程中易造成的建设期高效运维模式基础薄弱，开发应用功能本质可靠、性能精准提升，具有实用、适用专有功能的定制式装备势在必行。

2  行业及企业对装备高效运维需求背景

通过精准创新技术研发出适合国内技术设计的带式焙烧工艺国产装备，在降低球团矿制备工艺能耗减少碳排放方面对整个球团行业发展和社会都具有重大的意义。在相关技术零储备的背景下，对我国首座国产带式焙烧球团生产线装备技术开展深入研究，在全厂装备功能结构研发过程中以前瞻性介入设备结构设计阶段为起点，全面展开精细化全高效运维管理和精准创新技术应用有极大的必要性和迫切性，以高水平建设带式焙烧球团项目作为强有力技术支撑来引领我国带式焙烧球团行业及其配套装备发展也是球团行业的使命需求。

建设带式焙烧球团厂对设备的全高效运维管理从投入使用阶段前移延伸到单体设备初始设计阶段是国内带式焙烧球团发展现状赋予的压力。科学的引入全厂装备低故障率长周期运行、功能结构难损易修为基本思路的设备管理理念，需要从工艺、设备维检、环保和设备管理经济性需求等多方面对整个产线装备进行细致梳理。对全厂装备从功能可靠性、难损易修性到智控功能需求前瞻性的延伸到制造厂设备功能结构甚至功能零件的设计定位对国内这个不成熟的装备供应行业是极具挑战性的，最大限度降低设备功能定位失当造成的工程建设风险和后期设备运维管理难度是当前及其迫切的需求。

3  带式焙烧球团厂装备全高效运维管理中的精准创新技术应用的主要做法和内函

引进国外技术和装备静态投资和维护费用高严重制约我国带式焙烧球团工艺发展，唐钢公司2018年选择建设了我国首座应用国内设计方案和国产装备的大型带式焙烧工艺球团生产线，针对相关装备应用技术储备匮乏的实际现状，唐钢公司利用工程建设期的独特优势，以避免建设期功能结构选定型失当造成设备全高效运维管理基础薄弱及建成后难以优化改善为目的对工厂装备进行了深入探索研究。通过对全厂装备从使用和维护角度特定需求点的解析，研判了产线单体设备功能结构的实际需求，同时将全高效运维管理理念深入融合进全厂装备设计阶段，前瞻性的通过精准创新技术应用对新建带式焙烧球团厂装备进行功能定位提升。

运用冗余备份、状态智控、难损易修等特色创新点作为技术支撑对全厂装备功能结构的选定型进行合理定位谋划，相关创新技术和管理理念在唐钢公司铁前球团项目中实现完全落地转化应用，其内涵在于拓展了国产化装备在带式焙烧球团工艺中的应用前景，以功能需求精准定位的设备设计选型理念，对我国同类工厂建设有较强的借鉴意义，推动了应用国内技术方案带式焙烧球团生产线的快速进步发展；期间创造的技术专利产生的知识产权效益，提升了唐钢公司在行业内的核心竞争力。主要做法如下：

3.1研究带式焙烧球团装备发展现状与需求

带式焙烧球团工艺的技术和装备在国外已经发展70余年，已延续发展到第五代，工艺成熟性和装备寿命周期匹配性好，制造品质高，而国内带式焙烧球团厂的建设还处在设计拷贝和局部改造阶段，对设备设计还没有进行过实质性的综合研究探讨，设备设计和制造品质基本无可比性。需要将应用国内技术和装备建设成高技术含量、多维度创新、低工程建设投资的带式焙烧球团厂，是当今球团行业有序发展的基本需求。

3.2以设备高效运维管理为核心要素确立球团厂装备的管控思路和定位目标

唐钢公司建设首座应用国内技术和装备的带式焙烧球团厂具有战略性的意义，期间对全厂装备功能设计“系统化、精细化”的推进过程对我国带式焙烧球团行业和装备发展极具引领作用。通过改变冶金行业传统的设备管理仅限于设备在在线服役期间的运维管理，设备前期管理基本依托固化的工程设计和设备设计作为基础的惯性思路，深入介入到在这一阶段的管理理念应用和实施，通过界定设备高效运维管理深度，树立全面有效拓展延伸到设备的前期设计制造管理中的理念，全面介入到选型决策、功能、结构设计过程，实现最大限度的避免在这一阶段形成管理真空。

通过精准构建硬件基础给产线装备全高效运维的设备中长期经济性管理做好铺垫，是唐钢公司球团厂建设中全厂设备管理的总体目标。要求全厂装备以经济、可靠、智能、环保、难损、易修为目标系统性的对带式焙烧球团工艺的全厂装备功能结构设定进行合理谋划，以达到设备周期费用最经济、装备运维综合经济性最高的理想目标。以精准自主创新技术应用来弥补与国外技术装备相比应用经验不足和品质差距的劣势；同时突破借鉴指导性的技术研究支撑少，相关技术储备匮乏的不利因素，将该球团厂项目建设成装备功能性能国内一流的先进水平。

4  全厂装备功能结构总体设定原则

通过对以往设备管理过程中总结的实践经验进行精炼和提升，对初次应用于带式焙烧工艺生产线的全线装备的功能需求、调控要点、结构特征进行充分研究分析，需要针对在较长的设定维护周期内、维护过程中具有良好的表现的需求为全厂装备功能结构找出总体设定原则。重点以对设备性能结构准确定位来实现关键工序或设备可靠性、易修性精准提级为思路，避免全厂装备功能设计、结构设定失当造成的工程建设风险。唐钢公司在设备全高效运维管理中应用了以下规律：

4.1冗余备份原则

甄选单体设备中对主线运行影响大的功能元件，采用冗余热备等形式提高功能可靠性。关键比例控制回路实现在线热备并具有无扰切换功能，一般比例控制回路实现在线开关量旁路控制；关键设备冷却装置均接入杂物过滤系统且具备旁路功能；根据气力输送系统性质，压送管网采用多通道输出形式，最大限度在各输送节点形成串并联输送网络。

4.2结构易修原则

设备零部件在结构上为后期维修创造便利条件，缩短故障修复时间，提高设备可开动率。关键设备功能单元部件快拆设计；传动类轴承箱使用剖分结构；罩壳类设备按机组布局合理确定壳体剖分形式；大型设备配置关键部件设置辅助顶起装置，便于提高检修效率；胶带机设备使用托辊快速更换装置，减少停机检修时间；提高简化传动布局，使用三合一、两合一传动装置。

4.3难损长寿原则

小型设备或易损零件采用难损设计以减少故障概率，降低日常维保的备材和人工成本。较高起升高度的吊装设备钢丝绳的结节点配置使用防扭转装置；控制闸门使用逻辑溢流式结构；气动设备气源管采用钢管或橡胶管取代PU管连接，气动控制元件均使用气源处理单元；工艺阀门系统转轴全部配用全封闭轴承，减小启闭阻力，同时提高零部件的可修性。

4.4设施环保原则

设备粉料烟尘有意外逃逸的可能时注意配置合理的控制措施。物料流转控制使用全封闭式控制阀；粉状料采用全封闭气力输送系统，确保物料零排放输储；各处仓斗衔接处使用软质封闭连接，控制粉尘溢出。

4.5状态智控原则

实时监测设备功能精度和运行状态，为操作维护人员提供可视化运行数据。关键旋转传动设备设置温度、振动采集点，要求具有就地显示及远传功能，利于直观判断设备运行状态；流体控制设备压力、温度、流量、液位、压差等运行参数实现连续在线监测，关键数据采用一次仪表和二次仪表双重采集模式。

4.6零件统一原则

同种功能设备统筹规划零部件规格型号，为降低底备件储备费用打好基础。胶带机驱动装置及辊筒接近机号按同一规格选型；旋转传动设备优先考虑同向布置，避免出现同规格不同旋向备件都需储备的现象。

5  带式焙烧球团厂装备全高效运维管理中的精准创新技术与应用的效果

通过研究和预判国内设计方案带式焙烧球团生产线生产工艺流程中对全厂装备功能精度的实际需求，以设备全高效运维管理过程中实施全方位创新技术为切入点，在既定总投资额的前提下，实现对全厂装备功能需求的精准完善，达到了全厂装备结构合理可靠，不经磨合过渡期直接进入长周期运行稳定的预期效果，在设备全高效运维管理基础得到有效保障的同时，不但带来较高的经济收益也获得了良好的社会效益。创新技术成果在唐钢公司成功的应用拓展了国产化装备在带式焙烧球团工艺中的应用前景，推动了国内技术方案带式焙烧球团生产线的快速发展。

5.1改善球团行业装备现状，提升企业装备管理能力

建成的我国首个应用国内设计方案和国产装备的带式焙烧工艺球团生产线于2021年顺利通过年度全负荷生产验证，全线国产装备运行可靠，完全能够满足公司整体物料平衡和高炉冶炼系统要求大比例入炉球团矿供应需求，也标志着我国球团行业带式焙烧工艺改变了必须引进国外技术和装备的发展现状。唐钢公司在球团生产线装备功能选型预设阶段成功引入的设备全高效运维管理理念，达到了产线装备无调整磨合期即快速转入稳定期的良好效果，通过装备功能精准定位及选型实现了长周期、低成本运维的设定目标值，推动了唐钢公司装备管理能力的提升。

5.2定位实际装备需求，提升企业创效创新能力

将全高效运维设备管理向装备供应端有效延伸得以在产线装备中系统性的进行硬件基础精准构建，满足了球团生产线全线设备稳定运行需求的同时有效降低了运维费用和停产损失。关键液压单元具备热备功能，实现在线投切对生产工艺零扰动；专有的快拆快装设备结构使日常设备检修效率提高50%以上；2021年全线装备实现了年度内零故障，避免了抢修人工备件费用的发生，真正做到了设备稳定保生产。

项目中的创新技术点为生产期装备良性循环管理奠定了基础。对产线工艺装备的精准创新技术应用从本质上提高了唐钢公司带式焙烧球团生产线装备的全高效运维设备管理水平。通过实现设备因素减排，可实现球团产线全线清洁生产，成为环境友好型工厂，生态效益显著。取得的大量知识产权的保护和专有技术的积累，为唐钢公司创造了专有技术产生的知识产权效益。项目依托唐钢首个国产化带式焙烧球团生产线，实现智控、难损、易修、环保等提升设备能力水平的技术创新开发，保证设备功能水平的同时解决了引进国外装备占比高导致工程建设投资费用高、后期维护费用高的问题，拓展了国产装备在冶金行业的应用领域和应用前景，同时该项目获得了由中国钢铁工业协会和中国金属学会共同发起并设立的冶金科学技术二等奖，是中国冶金行业最高科学技术奖。

5.3推广应用前景广阔，有力推动我国焙烧球团行业发展

相关精准创新技术点应用，促进了国内设计方案和国产装备的大型带式焙烧工艺球团生产线在我国落地建设零的突破，成为全高效运维设备管理理念延伸应用于设备设计制造阶段的成功范例。通过科学的对国产装备功能设定，保证了在球团产线应用场景中性能可靠、功能完善，解决了引用进口技术和装备静态投资和后期运维费用高而长期制约我国带式焙烧球团发展的的问题，不但拓展了国产球团装备应用前景、推动了国内技术方案在我国焙烧球团行业的快速发展的同时还创造了显著的社会效益。