張祥普
(攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司煤化工廠,四川西昌 615012)
攀鋼西昌6.25 m搗固焦?fàn)t是國內(nèi)首家大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)建成投產(chǎn)的大型搗固焦?fàn)t,攀鋼集團(tuán)煤化工廠也是繼唐山佳華之后的第二家擁有如此大型、如此高水平的搗固焦?fàn)t設(shè)備的企業(yè)單位。
SCP機(jī)是Stamping-Charging-Pushing machine的縮寫,即搗固、裝煤、推焦一體機(jī),可在車上同時(shí)完成搗固、推焦、裝煤過程。全長26 m,高 26 m,寬 34.9 m,總重量約 1250 t,裝機(jī)容量1250 kW。
SCP機(jī)工作于焦?fàn)t機(jī)側(cè),搗固操作時(shí),由帶式輸送機(jī)往SCP機(jī)煤斗給煤,煤料通過搖動(dòng)給料器將煤送入搗固煤箱內(nèi),同時(shí)煤料由搗固機(jī)的偏心輪拋起的搗固錘夯實(shí),搗固成煤餅,再由裝煤裝置將搗固成形的煤餅從機(jī)側(cè)送入炭化室。上料裝置采用伸縮皮帶與小車,利用多錘固定式搗固將煤隨時(shí)供給移動(dòng)的搗固裝煤。在搗固煤餅的過程中,搗固裝煤推焦機(jī)的其它操作不受搗固操作影響,有效地提高了機(jī)車工作效率。
SCP機(jī)采用車載PLC控制系統(tǒng)完成所有主要功能,同時(shí)在焦?fàn)t機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程中心PLC系統(tǒng)的監(jiān)控下運(yùn)行??蓪?shí)現(xiàn)全自動(dòng)、半自動(dòng)、單步操作以及現(xiàn)場手動(dòng)操作,具有很高的自動(dòng)化控制水平。且具有全自動(dòng)控制、全自動(dòng)一次對(duì)位(精度達(dá)到±5 mm)和爐門自動(dòng)記憶等技術(shù)。
6.25 m搗固焦?fàn)t配套的SCP機(jī)雖然裝備精良、技術(shù)先進(jìn)、作業(yè)效率高。但SCP機(jī)裝煤過程中要求煤餅不倒塌或是不能出現(xiàn)局部缺角倒塌現(xiàn)象。這就是煤餅的穩(wěn)定性,煤餅的穩(wěn)定性用塌餅率來統(tǒng)計(jì)。
在實(shí)際生產(chǎn)過程煤餅穩(wěn)定性受到各地氣候、煤質(zhì)、水分細(xì)度等多種因素的影響。生產(chǎn)初期煤餅經(jīng)常出現(xiàn)垮塌,尤其是極端天氣的情況下。因此搗固焦?fàn)t煤餅穩(wěn)定性差是搗固焦?fàn)t的最大的弱點(diǎn)之一。自投產(chǎn)以來,主要表現(xiàn)為以下幾種情況。
(1)搗固完成后,在煤餅裝入炭化室之前,一打開活動(dòng)壁,煤餅就下沉、塌陷,在推送煤餅的過程中出現(xiàn)坍塌。這種現(xiàn)象出現(xiàn)主要是煤餅的抗壓強(qiáng)度不夠造成的,可能是由于水分超標(biāo),水分含量大于12%造成的,搗固成型后煤餅下部承受整個(gè)煤餅重量的強(qiáng)度降低,也容易造成裝爐過程中垮塌?;蚴敲猴灥膿v固功不足,導(dǎo)致堆積密度與堆積強(qiáng)度達(dá)不到要求。
(2)在裝煤過程中煤餅出現(xiàn)裂紋,裂紋方向垂直于托煤底板,一般出現(xiàn)位置為距煤餅前端3~4 m處。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是配合煤搗固后的抗拉強(qiáng)度不夠。裝煤過程中由于裝煤傳動(dòng)主要是由鏈條傳動(dòng),運(yùn)行不如皮帶或是齒輪傳動(dòng)平穩(wěn),在裝煤過程中就會(huì)有一定的爬移現(xiàn)象。所以煤餅必須具備一定的抗拉強(qiáng)度,否則就會(huì)出現(xiàn)裂紋,嚴(yán)重的就會(huì)造成前半部分煤餅垮塌,后半部分也無法裝入炭化室。造成煤餅抗拉強(qiáng)度不夠的原因主要有:
①配合煤水分不夠。6.25 m搗固焦?fàn)t對(duì)配合煤水分要求較高,一般要求在10%至12%之間。如果水分含量低于10%,煤質(zhì)的粘度較差,成型后的煤餅由于粘度較差,相互之間的粘結(jié)性能差,成型后的煤餅抗拉強(qiáng)度不夠。
②配合煤細(xì)度差不達(dá)標(biāo)。6.25 m搗固焦?fàn)t對(duì)配合煤細(xì)度要求很高,通過長期的實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié),配合煤細(xì)度要求配合煤中,粒度小于等于3mm的占88%~92%時(shí),煤餅成型效果較好。配合煤的細(xì)度過小,煤餅成型就需要更多的搗固功才能保證煤餅成型,就目前的搗固結(jié)構(gòu),就容易造成煤粒之間的粘結(jié)性差,煤餅松散,穩(wěn)定性差;如果配合煤細(xì)度過高,就會(huì)造成煤的堆積密度和抗壓強(qiáng)度降低,也會(huì)造成煤餅塌陷。
③托煤底板剛度不夠時(shí)也會(huì)造成煤餅開裂。當(dāng)裝煤時(shí),托煤底板伸出過程中,在煤餅壓力的作用下會(huì)出現(xiàn)向下彎曲。當(dāng)彎曲程度超出一定范圍時(shí),煤餅剪力會(huì)超出煤餅本身的抗剪能力,這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)煤餅拉裂。
(3)在裝煤過程中,煤餅前部分垮塌或是缺角;在整個(gè)裝煤過程中,煤餅部分垮塌或是缺角是最常見的塌餅想象。經(jīng)過多方面的觀察和經(jīng)驗(yàn)總結(jié),主要有以下幾種原因可能導(dǎo)致部分垮塌或是缺角。
①首先是搗固功不足,搗固功不足可能導(dǎo)致煤餅的成型能力差,在裝煤過程中,稍微遇到振動(dòng)就會(huì)造成垮餅現(xiàn)象。
②其次是托煤底板潤滑不良,托煤底板在滑道上滑行,如果出現(xiàn)潤滑不良,托煤底板在裝煤過程中就會(huì)出現(xiàn)爬移和振動(dòng),也會(huì)造成煤餅垮塌。
③再次可能是托煤底板導(dǎo)向板磨損,托煤底板在裝煤過程中不能與炭化室中心線對(duì)齊,托煤底板撞到爐墻造成振動(dòng)而垮餅。
④最后就是托煤底板滑道磨損,或是托煤底板前支撐面磨損,造成托煤底板進(jìn)入炭化室門口時(shí),與爐口導(dǎo)向板相撞,造成振動(dòng),導(dǎo)致煤餅垮塌。
(4)裝煤過程中,煤餅不能全部裝到位。這種情況經(jīng)常出現(xiàn),而且越到最后裝煤電流越高。發(fā)生這種情況的主要原因有兩種:一種是焦?fàn)t炭化室底部有較多的碎焦炭,這種碎焦炭會(huì)在炭化室的焦側(cè)端堆積,抵住前行的托煤底板和煤餅造成裝煤不到位;另一種情況就是炭化室結(jié)石墨。所謂的石墨是煤炭在高溫條件下?lián)]發(fā)物在爐墻的結(jié)晶物,由于其硬度較大,大量的結(jié)晶物累積而成的石墨會(huì)阻礙煤餅進(jìn)入炭化室,造成裝煤阻力增加,電流增大,同時(shí)伴隨煤餅的垮塌。
搗固功是指搗固機(jī)上的搗固錘作用在煤餅上的機(jī)械功(能),搗固一般以搗固單位功表示,公式為:
其中:As——搗固單位功,J/kg;
A——搗固功,J;
Q——煤餅的重量,kg。
根據(jù)6.25 m搗固焦?fàn)t的工藝參數(shù)計(jì)算,搗固功的公式可以記作:
其中:As—— 搗固單位功,J/kg;
投產(chǎn)初期,攀鋼西昌公司6.25米搗固焦?fàn)t單孔操作時(shí)間僅15 min,其中搗固時(shí)間約10 min。后經(jīng)不斷優(yōu)化,將搗固時(shí)間降至8分12秒,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)初期的目標(biāo)。所以投產(chǎn)初期,搗固單位功:
優(yōu)化后的搗固功更加合理,能滿足攀鋼西昌鋼釩煤化工廠6.25 m搗固焦?fàn)t的正常使用,且能更好地改善煤餅的抗剪強(qiáng)度和堆積密度,有利于煤餅的成型和SCP機(jī)的裝煤,提高煤餅的穩(wěn)定性,同時(shí)可以有效地減少能量消耗。
按照最初的設(shè)計(jì)煤餅的形狀,側(cè)面是一個(gè)等腰梯形,橫斷面也是一個(gè)等腰梯形,如圖1所示。
圖1 最初煤餅形狀示意
煤餅的高寬比約13∶1,高寬比較大,要使煤餅?zāi)軌蝽樌剡M(jìn)入炭化室,所以6.25米搗固焦?fàn)t對(duì)煤餅的穩(wěn)定性要求較高。為滿足煤餅具有良好的穩(wěn)定性,煤餅形狀設(shè)計(jì)成棱臺(tái)形狀,煤餅上下厚度差b2=b1,上下煤餅長度差L2-L1≈32 mm,煤餅高度范圍h在5.5~6 m。煤餅的上下厚度差可以通過調(diào)節(jié)活動(dòng)壁和固定臂支座的墊板得到,上下煤餅長度差可以通過調(diào)節(jié)后擋板的前傾角度和前擋板的角度得到。
后經(jīng)不斷完善,將煤側(cè)面的餅的形狀變成一個(gè)有肩臺(tái)的等腰梯形,煤餅上下厚度差b2-b1≈12 mm,上下煤餅長度差L2-L1≈32 mm,同時(shí)將縱向截面也成了梯形,有利于中心下移,這樣就可以更好地改善煤餅的受力狀況,避免缺角,提高裝煤成功率,改善煤餅的穩(wěn)定性。具體如圖2所示。
圖2 優(yōu)化前后煤餅形狀示意
4.3.1 改善托煤底板的潤滑狀態(tài)
SCP機(jī)托煤底板潤滑系統(tǒng)原采用集中潤滑兩臺(tái)潤滑泵分別向托煤底板兩側(cè)滑道供油,在使用過程中如果發(fā)生一臺(tái)損壞,就會(huì)出現(xiàn)單邊供油的不良現(xiàn)象,出現(xiàn)托煤底板跑偏,造成煤餅垮塌。更換潤滑泵恢復(fù)時(shí)間較長,也易影響生產(chǎn)操作時(shí)間。為此特改造為使用一臺(tái)潤滑泵及增加一個(gè)分配器,一臺(tái)油泵同時(shí)向托煤底板兩側(cè)滑道均勻供油,另一臺(tái)泵做備用。一旦在線使用的泵發(fā)生故障,可以將泵出油口管道快速接頭拔下,直接安裝到備用泵上,崗位人員五分鐘之內(nèi)自己都可恢復(fù)生產(chǎn),且可節(jié)約大量的油脂費(fèi)用。托煤底板潤滑系統(tǒng)改造前后原理對(duì)比如圖3所示。
圖3 托煤底板潤滑系統(tǒng)改造前后原理對(duì)比
改進(jìn)后的托煤底板潤滑可以通過一臺(tái)氣動(dòng)潤滑泵對(duì)托煤底板的兩側(cè)進(jìn)行同時(shí)供油,供油量通過分配器平均分配到托煤底板兩側(cè)滑道,使?jié)櫥鶆?,而且供油量通過多次優(yōu)化,從最初的每臺(tái)車每月10桶減少到現(xiàn)在的每月4桶。以下是托煤底板潤滑程序控制圖4所示。
圖4 SCP機(jī)托煤底板潤滑時(shí)間控制
從上圖可以看出,經(jīng)多次優(yōu)化后的托煤底板的潤滑時(shí)間比原來的減少了三分之二,為西昌鋼釩煤化工廠的降本增效作出了貢獻(xiàn)。
4.3.2 推焦頭增加石墨清掃裝置
推焦過程中余留的焦炭和炭化室在焦炭結(jié)焦過程中生成大量的石墨,在推焦時(shí)如果不能及時(shí)有效并完全清除干凈的話,在裝煤過程中,石墨會(huì)阻礙煤餅前行,造成煤餅垮塌。所以在推焦桿上增加頂部刮刀及側(cè)刮刀。頂部刮刀可以有效清除炭化室頂部堆積的大量石墨,同時(shí)可以阻止焦炭從推焦桿上翻的焦炭的數(shù)量,頂部刮刀安裝高度220 mm,寬度480 mm,安裝后使推焦桿總高度達(dá)到6.12 m。側(cè)刮刀能夠有效清除炭化室上部兩側(cè)堆積的石墨塊,同時(shí)對(duì)側(cè)滑靴增加保護(hù)板,減少爐墻對(duì)側(cè)滑靴的磨損,側(cè)刮刀凸出推焦桿兩邊各20 mm,安裝后使推焦桿總寬度達(dá)到480 mm,側(cè)刮刀只安裝推焦桿5米以上部位。5米以下部分因是焦炭區(qū),不會(huì)造成石墨積累,所以不用安裝。推焦桿刮刀安裝效果圖如圖5所示。
圖5 推焦桿刮刀安裝效果
影響6.25米搗固焦?fàn)t的SCP機(jī)煤餅成型因素較多,除了煤質(zhì)、水分含量、細(xì)度等問題外,主要考慮搗固功選擇的合理性,其次考慮煤餅自身的結(jié)構(gòu)和受力情況,再次考慮SCP機(jī)設(shè)備及其焦?fàn)t設(shè)備的因素。通過以上所涉及到的問題,基本上能解釋大部分垮餅原因,當(dāng)然許多時(shí)候造成垮餅的都是多種因素共同影響的結(jié)果。
就攀鋼西昌鋼釩現(xiàn)有6.25米搗固焦?fàn)tSCP機(jī)而言,搗固功一般在550 kJ/kg比較合適,且成兩端較低的帶肩臺(tái)梯形的煤餅自身受力較好,適合該類型的焦?fàn)t生產(chǎn)。其次還要積極查找裝煤過程影響煤餅穩(wěn)定的因素,通過不斷改進(jìn)設(shè)備存在的缺陷,不斷完善裝煤質(zhì)量。
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