王文明，張云廷，楊新亞，武凱鋒

（酒泉鋼鐵（集團）有限責任公司 新疆昕昊達礦業(yè)有限責任公司，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計，因生產過程中下層烘干床爐篦條易掉落至爐膛內部而造成事故停機，對此，為穩(wěn)定生產，將下層烘干床拆除，只保留上層烘床，這導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，從而導致豎爐助燃風流量嚴重不足，爐內熱能以及熱傳遞效率無法滿足正常生產所需，出現成品球團礦長期生、熟球混雜情況。

為確保成品球團礦質量指標達標，長期以來，在生產操作上采取降低產能的措施以維持質量指標穩(wěn)定，將成品球w（FeO）控制在4%，但豎爐利用系數只能維持在6.0 t/（m2·h）左右。豎爐的年修周期取決于豎爐導風墻水梁使用壽命，導風墻水梁由于冷卻水管與外壁堆焊層的熱膨脹系數不相同，豎爐導風墻水梁使用4 個月左右就出現漏水現象，為維持生產，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 改造內容

2.1 提升球團礦產質量

2.1.1 重新設計干床爐篦條，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計為上下一體式，可有效防止上層爐篦條掉入爐內的情況發(fā)生；同時將烘干床傾角由之前的42°調整為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，提高了爐內熱廢氣利用效率，豎爐生產也進入良性循環(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 重新設計噴火口結構，降低料柱對氣流的阻力

為降低噴火口料柱阻力，對噴火口結構重新進行設計。為盡可能控制改造成本及施工時間，在不改動爐體鋼結構的前提下，根據計算，將目前水平方向通風的噴火口改為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，為最終提升助燃風流量做好根本性保障。同時，廢氣通道由原直角彎改變?yōu)榛?，更利于廢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。噴火口結構改進后，豎爐冷卻帶加長，熱量在爐內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 自主設計新型燒嘴，降低壓差，提高助燃風流量

改造前使用的7 號環(huán)縫燒嘴助燃風通風面積不足，且燒嘴環(huán)縫處因氣流高速旋轉產生氣流屏障，阻礙助燃風送入，正常生產中助燃風支管壓力遠高于煤氣支管壓力，存在回火隱患，已被國內大多數豎爐球團企業(yè)所淘汰。通過對發(fā)生爐煤氣燃燒的特性進行比較，自主設計的新型直焰式燒嘴，可使正常生產助燃風供風能力流量達到20 000 m3/h 以上，使助燃風支管壓差下降為2～4 kPa，空煤比由1.7∶1 上升至2.2∶1；將單通道供風、供氣結構改為八組平行供風、供氣結構后，分散的供風、供氣通道有利于燃燒穩(wěn)定。助燃風通道出風口采用導流片，可加大出風口氣流流速，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，燒嘴改造前后相關數據對比如表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 提高設備作業(yè)率

2.2.1 重新設計導風墻水梁，降低氣流沖刷強度，延長使用壽命

因原導風墻水梁僅使用4 個月就出現漏水情況，針對此，將原有導風墻水梁的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。水梁內部各冷卻管正中位置各設計安裝了一組Φ108 mm 的增壓管，以加大冷卻水的流速，降低出水溫度。為消除內應力引起的管壁破裂，采取去除原水梁管外壁堆焊層，設計新結構來減少冷卻風對導風墻水梁的磨損。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、外側基本成平面狀態(tài)，以減緩冷卻風的沖刷；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，用于對進入導風墻的冷卻風進行導流；V 型筋板高度降低后，導風墻水梁中下部3 根冷卻水管之間可形成冷卻風均壓腔，以調節(jié)各導風墻通風孔的冷卻風壓力。改進后導風墻水梁示意圖如圖5 所示。

圖5 改進后導風墻水梁示意圖

對改進后導風墻水梁的變形程度及導風墻的磨損程度進行測量，發(fā)現改進后的導風墻水梁使用32個月后無明顯彎曲，導風墻內通風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 中可看出導風墻水梁改進前后各項對比數據。

表3 各豎爐導風墻水梁使用周期

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。同時對齒輥材質及加工工藝進行調整，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計，改為滑塊壓軌式，篩輥兩軸承座中間采用鍵條來調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、質量指標

通過以上幾方面的技術改造，昕昊達公司豎爐球團礦產、質量指標均有效地提升，其中豎爐利用系數處于國內先進水平。具體指標如表4 所示。

表4 球團礦產、質量指標

通過表4 可看出，昕昊達公司經2019 年實施改造以來，球團礦產、質量均有明顯提升，尤其是經過改造后，豎爐的利用系數由2019 年的6.0 t/（m2·h）左右提升至2021 年的8.3 t/（m2·h），處于國內先進水平。

4 結論

1）經過技術改造，豎爐利用系數由6.0 t/（m2·h）左右提升至8.3t/（m2·h），居于國內8m2豎爐先進水平。

2）豎爐導風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。