王文明，張云廷，楊新亞，武凱鋒

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

1 昕昊達豎爐概況

昕昊達公司一期2 臺8 m2豎爐為雙層烘干床設(shè)計，因生產(chǎn)過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，對此，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法滿足正常生產(chǎn)所需，出現(xiàn)成品球團礦長期生、熟球混雜情況。

為確保成品球團礦質(zhì)量指標(biāo)達標(biāo)，長期以來，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措施，因此豎爐必須每年進行年修。

2 改造內(nèi)容

2.1 提升球團礦產(chǎn)質(zhì)量

2.1.1 重新設(shè)計干床爐篦條，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 烘干床角度改進前后對比

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

為降低噴火口料柱阻力，對噴火口結(jié)構(gòu)重新進行設(shè)計。為盡可能控制改造成本及施工時間，在不改動爐體鋼結(jié)構(gòu)的前提下，根據(jù)計算，將目前水平方向通風(fēng)的噴火口改為24°向上斜口，可達到減小噴火口附近料柱阻力的最小值的目的。同時在對向上斜口設(shè)計時可將噴火口至烘干床下沿距離縮短400 mm，按照每200 mm 球團料柱可降低8 m2豎爐氣流阻力1.5 kPa的實驗值計算，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，廢氣通道由原直角彎改變?yōu)榛潱趶U氣通過混氣室頂部后，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)改進后，豎爐冷卻帶加長，熱量在爐內(nèi)的停留時間也相對延長，豎爐的熱效率有了很大的提高。噴火口的改進情況及噴火口改進前后整體爐型情況如下頁圖2、圖3 所示。

圖2 噴火口改進前后對比

圖3 噴火口改進前后整體爐型對比

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

改造前使用的7 號環(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)支管壓力遠高于煤氣支管壓力，存在回火隱患，已被國內(nèi)大多數(shù)豎爐球團企業(yè)所淘汰。通過對發(fā)生爐煤氣燃燒的特性進行比較，自主設(shè)計的新型直焰式燒嘴，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)對比如表2 所示。

圖4 改進后直焰式燒嘴

表2 燒嘴改造前后對比

2.2 提高設(shè)備作業(yè)率

2.2.1 重新設(shè)計導(dǎo)風(fēng)墻水梁，降低氣流沖刷強度，延長使用壽命

因原導(dǎo)風(fēng)墻水梁僅使用4 個月就出現(xiàn)漏水情況，針對此，將原有導(dǎo)風(fēng)墻水梁的8 根20G 無縫管改為10 根Φ219 mm×30 mm 的20G 無縫管，用于加強水梁強度。水梁內(nèi)部各冷卻管正中位置各設(shè)計安裝了一組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)計新結(jié)構(gòu)來減少冷卻風(fēng)對導(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，用于對進入導(dǎo)風(fēng)墻的冷卻風(fēng)進行導(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。改進后導(dǎo)風(fēng)墻水梁示意圖如圖5 所示。

圖5 改進后導(dǎo)風(fēng)墻水梁示意圖

對改進后導(dǎo)風(fēng)墻水梁的變形程度及導(dǎo)風(fēng)墻的磨損程度進行測量，發(fā)現(xiàn)改進后的導(dǎo)風(fēng)墻水梁使用32個月后無明顯彎曲，導(dǎo)風(fēng)墻內(nèi)通風(fēng)孔處耐火磚無明顯磨損，有效延長了豎爐的年修周期。從表3 中可看出導(dǎo)風(fēng)墻水梁改進前后各項對比數(shù)據(jù)。

表3 各豎爐導(dǎo)風(fēng)墻水梁使用周期

2.2.2 對豎爐齒輥改型，提高齒輥輥皮使用面積，延長使用周期

為解決豎爐齒輥處理能力低的問題，通過調(diào)整齒輥輥縫間隙的方法來提高齒輥的處理能力。為保證齒輥輥子與原有擋板裝配相匹配，將原有齒輥輥子中部長度1 550 mm 位置處的輥子直徑由600 mm 縮小為560 mm，其余各部位參數(shù)不變，齒輥輥子直徑縮小后，各輥縫間隙由原來80 mm 擴大至120 mm，使其能與原有擋板裝配，并與原有液壓傳動部位相匹配。同時對齒輥材質(zhì)及加工工藝進行調(diào)整，輥皮采用直徑400 mm 的鍋爐用無縫管加工后，與軸進行熱裝，使用高強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行固定。改進后的齒輥如圖6 所示。

圖6 改進后齒輥示意圖

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

圖7 改進后齒輥運行軌跡示意圖

2.2.3 改造生球輥式篩分系統(tǒng)，降低故障率

由于球盤的實際成球率低于設(shè)計成球率，從盤體中排出的生球粒級不均勻，需配套生球輥篩球篩分系統(tǒng)進行篩選。篩分系統(tǒng)在篩選過程中，各輥篩在運轉(zhuǎn)過程中易發(fā)生地腳螺栓晃動問題，由此會引起軸承座位移、輥篩間隙大小不一，從而造成篩輥軸承、減速機損壞，輥篩故障率高，維修頻繁。因此，需對生球篩分系統(tǒng)進行改造。將長度為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；為保證生球篩分面積，將下層33 個篩輥增加為38 個篩輥。對篩輥軸承座以及軸承座固定鋼底座重新進行了設(shè)計，改為滑塊壓軌式，篩輥兩軸承座中間采用鍵條來調(diào)整間隙及固定軸承座，軸承座頂部采用1 根壓軌對所有輥篩軸承座進行固定。系統(tǒng)改造完成后，維護周期延長一倍以上，輥篩故障率降低70%，單次維護時間也由改造前的2 d 降低為0.5 d，徹底解決了維修困難問題。

3 改進后球團礦產(chǎn)、質(zhì)量指標(biāo)

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

表4 球團礦產(chǎn)、質(zhì)量指標(biāo)

通過表4 可看出，昕昊達公司經(jīng)2019 年實施改造以來，球團礦產(chǎn)、質(zhì)量均有明顯提升，尤其是經(jīng)過改造后，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），處于國內(nèi)先進水平。

4 結(jié)論

1）經(jīng)過技術(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），居于國內(nèi)8m2豎爐先進水平。

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