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新型上罐固定式串罐無料鐘爐頂在本鋼的應用

文檔作者：母惺文檔來源：本鋼板材股份有限公司煉鐵廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年04月25日
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新型上罐固定式串罐無料鐘爐頂在本鋼的應用
母  惺
（本鋼板材股份有限公司煉鐵廠）
摘  要  通過對本鋼在6、7、8高爐建設中成功引進的PW新型上罐固定式串罐中心無料鐘爐頂?shù)慕榻B，簡要闡述了無料鐘爐頂?shù)念愋秃蛢?yōu)缺點，重點介紹了串罐式無料鐘爐頂尤其是新型上罐固定式串罐中心無料鐘爐頂?shù)膬?yōu)點，并以5號高爐使用的旋轉料罐式作對比，簡單的對其進行效益分析。
關鍵詞  無料鐘爐頂   串罐   并罐   旋轉料罐   固定料罐  
1 前言
高爐爐頂設備是高爐煉鐵生產的關鍵和重要設備。近年來，隨著我國鋼鐵企業(yè)的飛速發(fā)展，各種新工藝、新裝備也在各鋼鐵企業(yè)應運而生，尤其是高爐爐頂設備，無料鐘爐頂裝料設備已經在新建、大修改造中占絕對主導地位，無料鐘爐頂取代傳統(tǒng)的鐘式爐頂已是必然趨勢。在我國鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展的新形勢下，加速生產工藝的優(yōu)化和技術裝備的升級換代，采用技術先進、性能良好的無料鐘爐頂設備，對優(yōu)化高爐生產，改善技術經濟指標具有重要意義。本鋼已投產的6、7號高爐和正在建設的8高爐均引進的PW新型上罐固定式串罐中心無料鐘爐頂，是國內最先引進該裝備的鋼鐵企業(yè)之一，該裝備處于國際先進水平。從6、7號高爐的生產實踐來看效果良好，優(yōu)勢盡顯。
2 無料鐘爐頂
2.1 無料鐘爐頂發(fā)展概述
無料鐘爐頂是上世紀70年代初由盧森堡PW公司推出的新型高爐裝料裝置，為積木式結構，它采用小直徑的上下密封閥實現(xiàn)爐頂煤氣密封，采用旋轉溜槽和料流調節(jié)閘門布料。第一次使用的無料鐘爐頂是1972年德國蒂森鋼鐵公司投入使用的并罐式無料鐘爐頂，隨后就在世界各地迅速推廣。上世紀80年代后，PW公司又相繼推出了串罐式、串并罐式等無料鐘爐頂。通過三十多年的不斷完善和發(fā)展，無料鐘爐頂技術已經相當成功。同時世界各地也相繼開發(fā)出了各種型式的無料鐘爐頂，就國內而言，就有多家企業(yè)成功研制開發(fā)出具有自主知識產權的無料鐘爐頂成套設備并投入使用。其中具有代表性的有：石家莊三環(huán)閥門股份有限公司研制的WZ型無料鐘爐頂，包頭鋼鐵設計研究總院開發(fā)的BT型高爐無料鐘爐頂，秦皇島冶金機械有限公司開發(fā)的SS型無料鐘爐頂，唐山市嘉恒實業(yè)有限公司開發(fā)研制的無料鐘爐頂?shù)?。從使用情況來看，各種型式的無料鐘爐頂都有自己的優(yōu)勢，但在大型高爐上，PW型無料鐘爐頂相對優(yōu)勢明顯一些。后面就以PW型無料鐘爐頂為例對其進行闡述。
2.2  無料鐘爐頂?shù)膬?yōu)缺點
與鐘式爐頂和鐘閥式爐頂相比較，無料鐘爐頂主要有以下優(yōu)點：1）建設投資低。它簡化了爐頂裝料設備,其高度較鐘閥式爐頂?shù)?/3，設備重量比鐘閥式爐頂減少1/2～1/3。2）密封閥代替料鐘，密封性能得到改善，可進一步提高爐頂壓力和延長爐頂壽命。3）布料采用可擺動旋轉溜槽，提高了布料的多樣化和調劑手段，可實現(xiàn)快速旋轉布料、螺旋布料、定點布料和扇形布料等。[1]
同時無料鐘爐頂也存在以下缺點：1）上下密封閥耐熱硅橡膠的容許溫度低（250～300℃），對于熱礦裝爐的高爐，爐喉溫度往往可達400～500℃，通常采用密封軟座的金屬通水冷卻，耐熱硅橡膠的表面吹冷卻氣冷卻的方法來解決，也有的采用硬密封和軟密封相結合的結構來代替軟密封的方法?，F(xiàn)代高爐大都采用冷礦裝爐，爐頂設備的工作條件得以大大改善，同時在爐喉設灑水閥降低爐頂煤氣溫度，減少其對爐頂設備的不利影響。但冷礦裝料容易在密封座密封面上積灰，影響密封壽命，PW型無料鐘爐頂采用蒸汽加熱密封座方式來防止積灰。2）布料器傳傳動系統(tǒng)及溜槽自動控制系統(tǒng)復雜。
2.3   無料鐘爐頂?shù)膸追N型式
無料鐘爐頂大致可分為并罐式、串罐式和串并罐式三種。[2]其中被廣泛采用的主要是并罐式和串罐式兩種,各有其特點。在無料中爐頂發(fā)展的前十年都是并罐式無料鐘爐頂，采用兩個并列的上料罐分別向稱量料罐內裝料，其裝料能力大，但布料有蛇形偏析現(xiàn)象，設備部件多，設備重量也較大，加上需要兩套均排壓設施，因此投資相對較高。串罐式無料鐘將并罐的上料罐合二為一，由一個料罐單獨向稱量料罐內裝料，它能有效地控制裝料過程中的物料粒度偏析，料罐稱量準確，料閘可控性更佳，設備重量更輕，設備故障率較低，因此，在最近新建和改造的高爐上，較多地采用了串罐無料鐘。
3 串罐式無料鐘爐頂
3.1 串罐式無料鐘爐頂?shù)男褪?
按上下料罐的中心是否重合來分,串罐式無料鐘可分為中心式和偏心式, 中心式串罐式無料鐘上下料罐的中心線與高爐中心線重合，偏心式串罐式無料鐘則下料罐中心線與高爐中心線平行,上料罐與高爐中心線有一定夾角。圖1為兩種料罐的對比圖。偏心料罐多為固定式料罐，它只是在并罐式料罐的基礎上減少了一個料罐，但同樣沒有很好解決布料有蛇形偏析問題，應用較少。

按上部料罐的結構型式來分，串罐式無料鐘又可分為旋轉料罐與固定料罐兩種。這種分發(fā)較為普遍。圖2和圖3分別是兩種型式無料鐘爐頂?shù)氖疽鈭D。后面將以這兩種型式的料罐進行重點闡述。
 
最初的串罐式無料鐘爐頂為固定式料罐，和并罐式相比，它簡化了爐頂結構，但沒有完全解決物料粒度偏析問題。隨后PW又推出了如圖2所示上罐旋轉式無料鐘爐頂，它通過驅動裝置4帶動上料罐旋轉來解決爐料在料罐內的偏析問題，但是其旋轉料罐減速機故障多，軸承因積灰而損壞，且損壞后滾珠掉下打壞傳動齒輪，使其經常不能轉動，而且上下罐間除塵效果不好。后來，PW公司將旋轉料罐的支撐方式改為8個滾動托輪支撐，但旋轉機構及齒圈體積龐大，運轉振動較大，維護、檢修不太方便。本鋼5號高爐采用的是改進后的上罐旋轉式無料鐘爐頂型式。
圖3是本鋼6、7、8號高爐本鋼使用的新型上罐固定式無料鐘爐頂，它取消了旋轉料罐的驅動裝置，和最初的固定式料罐的最大不同是其在膠帶機1和上料罐之間設有導流板2（上罐旋轉式也有）和多嘴式料流分配器，從而解決上部料罐固定時爐料在料罐內的偏析問題及旋轉料罐所帶來的旋轉機構維護保養(yǎng)問題，而且簡化了爐頂小框架的布置，使檢修維護空間加大。
3.2  新型上罐固定式無料鐘爐頂?shù)膬?yōu)點
上部料罐的型式影響料罐在爐頂上的支撐方式以及設備維修等相關問題。新型上罐固定式無料鐘爐頂沒有了上料罐的驅動裝置，全由鋼結構支撐，減少了驅動設備及其潤滑部分的投資的同時，也減少了生產運行成本。表1是旋轉料罐與固定料罐無料鐘爐頂?shù)谋容^。通過比較不難看出固定料罐的優(yōu)勢明顯。
表1   旋轉料罐與固定料罐結構對比表
	旋轉料罐	固定料罐
無料鐘設備組成	旋轉料罐、稱量料罐、下閥箱、齒輪箱、布料溜槽等	固定料罐、稱量料罐、下閥箱、齒輪箱、布料溜槽等
裝料能力	相同
旋轉機構	旋轉機構體積大、笨重，不易更換，旋轉機構復雜且磨損較大，旋轉機構需要引進	無旋轉機構
上料罐粒度偏析	沒有	基本上沒有
設備重量	較重	較輕
支撐方式及平臺布置	旋轉料罐、稱量料罐支撐在6根支柱組成的小框架環(huán)梁上，環(huán)梁結構復雜，制造難度大，爐頂結構及平臺布置復雜	固定料罐支撐在爐頂大框架上，稱量料罐支撐在4根支柱組成的小框架上，小框架結構簡單，爐頂結構及平臺布置更加簡潔
上下罐間除塵	需要除塵	全密封，不需除塵
設備維護檢修	困難	容易
總體評價	良	優(yōu)

4 效益分析
本鋼5號高爐2001年擴容改造時采用了帶滾動托輪支撐的旋轉料罐式無料鐘爐頂，其爐容為2600m3，料罐容積為50m3，由兩臺18.5KW同時驅動料罐旋轉，年耗電量約28.5萬KW，約合人民幣14萬元，加上對上料罐驅動系統(tǒng)的日常維護、備件消耗、事故損失等，年耗費應在70萬元以上。同樣，本鋼2004年和2005年相繼投產的6、7號采用了上罐固定式無料鐘爐頂，爐容均為2850m3，料罐容積為同樣50m3，沒有驅動裝置，分流裝置為鋼結構件，真正做到免維護，備件消耗少，綜合起來年節(jié)約資金約50萬元?？梢?，新型上罐固定式無料鐘爐頂在本鋼的應用是成功的。
5結束語
新型上罐固定式無料鐘爐頂在本鋼成功應用的實踐證明，在我國鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展今天，加速生產工藝的優(yōu)化和技術裝備的升級換代，采用技術先進、性能良好裝備，對優(yōu)化鋼鐵生產，改善技術經濟指標具有重要現(xiàn)實意義。由于本人水平有限，文中可能存在許多不足之處，懇請各位專家提出批評指正，同時在此向本文提供幫助的單位和個人表示衷心的感謝！
參考文獻
[1]  《高爐煉鐵生產技術手冊》（第一版）， 周傳典主編，冶金工業(yè)出版社，232頁。
[2]  《煉鐵機械》（修訂版），嚴允進主編，183頁。

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