吴玉涛^① 陈冠英

(河钢集团唐山钢铁集团有限责任公司 唐山 063000)

摘要：为保证新建烧结机漏风率降低。 通过对已投用的 1 #和 2 #烧结机进行分析,发现烧结机的主要漏风点有三个分别是烧结机风箱支管及补偿器漏风、烧结机滑道漏风和烧结机零米双层卸灰阀漏风,进而 3 #烧结机通过改变风箱支管材质、风箱支管补偿器结构形式、滑道采用石墨自润滑侧密封装置和改变双层卸灰阀的类型和材质等方式进行漏风治理。 相比于前期投用的 1 #和 2 #烧结机,新建 3 #烧结机漏风率大幅度降低。 通过对烧结机风箱支管、风箱支管补偿器、烧结机滑道和烧结机零米双层卸灰阀这几处主要漏风点进行优化治理,3 #烧结机漏风可以得到有效控制。

关键词：烧结机；风箱支管及补偿器；滑道；双层卸灰阀；漏风治理

1 前言

烧结系统是钢铁企业的能耗大户,也是钢铁生产中重要的工序之一,它为高炉炼铁提供优质的成产原料。 唐钢公司炼铁事业部此前共有两台烧结机,自 2020 年投产以来,设备运行平稳,但也暴露了一些问题,特别是烧结机漏风率一直居高不下,漏风率达到了 43. 31%,与日本同类型烧结机 30%左右的漏风率相比差距甚大,严重影响烧结主抽风机能力的有效利用和烧结生产能力的提高,为了降低固体燃耗,达到烧结生产节能降本增效的目的,3 #烧结机自 2023 年开始建设以后,开始有意识的对 3 #烧结机设备进行优化治理,从而达到降低 3 #烧结机的漏风率的目的。

烧结机漏风对烧结生产的影响主要体现在以下几个方面:

1)对烧结矿产量的影响:烧结机的漏风问题直接影响到通过烧结机料层的风量,进而影响烧结燃料的燃烧速度,降低烧结矿的产量。 漏风率越高,通过烧结机料层的风量越少,导致烧结矿的产量下降。

2)对能耗的影响:烧结机的漏风问题不仅减少了烧结料层的过风量,浪费了鼓风电耗,同时也降低了烧结机的利用系数。 漏风率的增加会增大主抽风机电机负荷,导致电耗增加,从而增加了生产成本。

3)对生产环境的影响:漏风问题还会导致生产环境的恶化,因为漏风会带入大量的粉尘和有害气体,这些粉尘和有害气体不仅污染作业环境,还可能对职工健康造成危害。

2 1 #和 2 #烧结机漏风点分析

目前生产上普遍采用带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结系统漏风主要指在抽风作用下烧结台车铺底料高度以下的空气不通过料面而是通过各漏点进入烧结主排气管道中。 目前烧结机的主要漏风点有三个分别是烧结机风箱支管及风箱支管补偿器漏风、烧结机滑道漏风和烧结机零米双层卸灰阀漏风,这些地方也是比较难治理的漏风点,虽然其他地方也存在一定的漏风,但是治理要容易的多。

2. 1 风箱支管及风箱支管补偿器漏风

随着烧结机生产过程,风箱和管道系统中的烟气含有粉尘、高浓度硫酸等易磨损和易腐蚀的物质,而且高速烟气也对风箱侧面和补偿器内壁不断冲刷,长时间的使用后部分风箱本体、风箱补偿器波纹管及补偿器内胆管损坏, 导致漏风。 1 # 、2 #烧结机风箱支管补偿器位置位于台车下部弯段部位,风箱支管及风箱补偿器导流板直接受到粉尘冲刷,导致烧结机头尾部风箱支管和风箱补偿器的使用寿命普遍不超过 1 年时间,而且安装位置较高、空间狭窄,检修较为困难,致使日常经常出现风箱和风箱补偿器漏风情况,从而对烧结生产的各项经济指标产生了重大影响。

2. 2 烧结机台车密封游板与风箱固定滑道之间的漏风

烧结机滑道伴随着整个烧结生产线,从烧结机机头一直到烧结机机尾结束,烧结机下滑道滑板为固定结构,在长期的热胀冷缩环境下,滑板之间没有补偿量,极易产生变形,且烧结机台车在较长滑道上向前移动时,承载着台车和加满物料的重量,滑动摩擦力较大,然而由于润滑不良,油膜逐渐缺失,润滑密封失效,导致滑道与游板磨损加大,形成锯齿状深沟,造成漏风,并随着磨损加剧,漏风更加严重,台车密封游板与风箱固定滑道之间的漏风是烧结最主要的漏风源,治理难度较大。

2. 3 烧结机零米双层卸灰阀漏风

烧结机零米双层配重杆式双层卸灰阀存在的主要问题是漏风和磨损,它在工作时,无法避免在启闭时密封面夹料,致使阀芯密封不严,长期受到物料冲刷,导致使用寿命短暂。 由于双层卸灰阀与大烟道相连,内部会形成负压,双层卸灰阀在阀体出现磨损后,磨损出的孔洞很难用电焊作业封堵,只能采取临时措施,密封效果不好。

3 3 #烧结机漏风优化治理

对于 1、2 #烧结机漏风率高的难点问题,3 #烧结机在建设初期开始与钢铁企业和产品厂家进行了丰富的交流探讨,从设备结构形式、材质、工况等方面进行了分析,取长补短,吸收和引进先进的方式方法,有针对性的进行了 3 #烧结机的设备优化,从而达到降低烧结机的漏风率的目的。

3. 1 风箱支管及风箱支管补偿器

为解决 3 #烧结机风箱支管本体漏风问题,我们对 3 #烧结机的风箱支管进行了分类,对于头部四个易于受物料冲刷的风箱和尾部四个易于受高温、易受粉尘、高浓度硫酸腐蚀的风箱,它们分别是烧结机的 4 ~ 7 #风箱和 23 ~ 26 #风箱,它们的风箱支管(方形设计)本体采用 16mm 厚的钢板,材质为 16Mn,内部镶嵌 22mm 厚的耐磨衬板,风箱支管弯头为独立耐磨成品件,其中 4~ 7 # 、23~ 26 #风箱使用熔铸陶瓷耐磨衬板弯头,对于中部其余风箱支管(方形设计)壁厚度不小于 16mm,内挂网涂抹耐磨、耐高温材料厚度不小于 30mm,风箱支管弯头为独立耐磨成品件,内挂网涂抹耐磨、耐高温材料厚度不小于 30mm,为防止所有风箱因热胀冷缩造成连接螺栓松动、法兰漏风,烧结风箱通过螺栓紧固安装完毕后,从内部与风箱梁法兰用电焊满焊, 风箱直管易磨损部位外部设置包盒,并内部填充耐磨浇注料,从而解决风箱支管内壁频繁受物料冲刷和烟尘腐蚀导致使用寿命低、频繁漏风的问题。

为解决 3 #烧结机风箱支管补偿器漏风的问题,3 #烧结机风箱支管 10 台补偿器(808×1008 型 4 个,808×1408 型 6个)按>600℃ 设计,其余风箱支管补偿器按>450℃ 设计, 所有风箱支管补偿器采用外扩式设计,并且将风箱支管补偿器安装在风箱支管的垂直段位置,使补偿器导流板不会直接受到粉尘冲刷,同时金属波纹管用不锈钢(316L) 加工制作,波纹管厚度 1. 5mm × 2 层,上接管厚度不小于10mm(采用 6mm 厚的 Q345 材料+内表面 4mm 高铬堆焊耐磨层),使得风箱支管补偿器使用寿命不低于 2 年,疲劳寿命不低于 1000 次,降低了烧结机风箱系统的漏风率,保证了烧结生产的稳定运行。

3. 2 烧结机台车密封游板与风箱固定滑道

为解决 3 #烧结机台车密封游板与风箱固定滑道之间漏风的问题,3 #烧结机大胆采用石墨自润滑侧密封装置, 该装置在宝钢、鞍钢和首钢得到了很好的应用,它采用弹性结构设计,下滑道滑板与台车游板始终保持紧密贴合状态。 采用石墨润滑,石墨的硬度会随着温度的增加而提高,高温状态下石墨与主体耐热钢材质配合稳定强,打破了以往润滑油脂在高温下瞬间挥发的弊端。 整套装置采用浮动设计结构形式,易损件使用周期可延长数倍。

3 #烧结机台车和风箱的密封装置包括:烧结机台车底部安装新型专利产品柔性迷宫系统,采用双层密封技术, 补偿量大,柔性好,性能稳定。 下部设置钢性弹簧板等。利用柔性迷宫密封系统与钢性弹簧板相摩擦及弹簧的顶起力使其贴合密封,对烧结机台车底部和风箱顶部之间的间隙进行密封,过盈安装补偿量大。

密封装置采用石墨自润滑机械式为主的密封,设备具有运行平稳,密封效果良好,使用寿命长,节省润滑油等特点。

下滑板:耐热钢材调质处理并镶嵌自润滑石墨,要求下滑板安装后上表面在同一平面上,接口平滑无台阶,采用子母口对接,杜绝卡死推掉下滑板现象发生。

下滑道为弹性浮动设计,过硬安装且补偿量大,弹性系统采用进口耐高温弹簧,且可更换;石墨面板高度可调。

上滑板:采用石墨自润滑机械式迷宫密封原理,内部6 道迷宫密封,非双板簧密封;内部弹性系统采用耐高温650℃进口弹簧,能够长期保持相对稳定的工作状态,柔性效果提高数倍。

整体侧密封装置,具有结构先进简单、便于维护、使用寿命长等特点,适应复杂工况条件,有效的解决了烧结机台车密封游板与风箱固定滑道之间漏风的问题。

3. 3 烧结机零米双层卸灰阀

为解决 3 #烧结机零米双层卸灰阀漏风的问题,3 #烧结机采用刀口式双层卸灰阀,它的工作原理是由电动凸轮装置分别带动上、下两阀板,交互开启,通过配备的高密封刀口结构,保证卸灰阀的密封性能,依确定的开闭频率完成系统的给卸料。 它的结构特点是本系列阀门通过采用钢板焊接结构,阀板机构,电动凸轮机构,结构紧凑,工作平稳可靠,可满足连续工作和重载条件运行。

刀口式双层卸灰阀工作时采用电动凸轮装置和阀板的动作自动完成上、下阀之间相互交替工作,确保正压或负压卸料的工况下不会泄压,双阀交替打开或全部关闭, 整体设备要求密封良好,避免了出现漏风的情况。

刀口式双层卸灰阀在制作材质方面, 阀体厚度≥14mm,阀板厚度≥20mm,阀板、阀座材质选用 NM500, 全轴采用优质碳素结构钢,经调质处理后加工;刀口采用35GrMo 材质,加工后经高频淬火,增加表面硬度;滚轮材质为 45 #钢,经调质处理后加工,轮子内需加双轴承,运转灵活可靠;凸轮采用优质碳素结构钢,线切割加工,表面淬火处理;并且双层卸灰阀上下部管道采用陶瓷内衬的耐磨管道,大大延长了双层卸灰阀的使用寿命,保证了设备功能精度,降低了双层卸灰阀的漏风率。

4 结论

通过对 3 #烧结机主要漏风部位的优化治理后,使得3 #烧结机的漏风率稳定在 35%左右,相比于 1 #和 2 #烧结机的漏风率得到了极大的降低,从而使烧结生产中的各项经济指标得到了改善,不仅提高了烧结矿的产量和质量,降低了能源消耗,而且避免了因漏风问题对现场环境的影响。

参考文献

[1]高彦,么占坤,孙长征,等. 烧结机漏风治理技术方案[J]. 烧结球团,2004,29(1):38-43.

[2]吴颖,金永龙. 烧结机本体漏风率在线测量技术及应用[J]. 烧结球团,2008,33(4):9-11.

[3]夏世远,华旭军,袁宇皓. 济钢 320 ㎡烧结机系统漏风状况及降低漏风措施[ J]. 甘肃冶金,2013,35(1):21 -23.

[4] 景蔚然. 降低烧结机漏风率的主要措施[ J]. 硅谷, 2014,168(24):217.