柳鋼煉鐵廠設備技術創新及降本增效淺談

魏昌貴 張洪波

柳鋼煉鐵廠設備技術創新及降本增效淺談

魏昌貴 張洪波

柳鋼煉鐵廠通過塊礦篩分應用波紋篩、“自潔超凈”渣處理、干法除塵自潔新工藝以及利用航天科技密封技術“嫁接”的冶金TRT四大創新技術，用于生產實踐，取得顯著成效，提升了企業降本增效的業績。

創新技術 設備 降本增效 渣處理波紋篩 TRT 煤氣反吹

降本增效是鋼鐵行業永恒的話題，特別是2008年金融危機以來，市場持續低迷，鋼材價格一直在低位徘徊。為了保生存，轉型升級，柳鋼提出了“優化品種結構、優化操作水平、優化各項指標、提高產品質量、實現精細管理、降耗降本增效”的36字方針。煉鐵廠結合自身實際，在工藝技術上強化爐況管理，采取精細高爐操作、優化工藝結構等措施降低生產成本。在設備管理上積極開展設備零故障攻關、優化檢修管理、加強設備點檢維護等措施，最大限度保障了設備穩定運行，降低了設備成本。幾年來，這些措施雖然為柳鋼在降成本方面取得了很大的成績，但深挖的潛力越來越小，降本增效空間越來越有限，亟待實施更有力、更深入的降本措施。

1.開創國內先河的塊礦篩分應用波紋篩

1.1 柳鋼煉鐵廠塊礦篩分的現狀

大量小于5mm的塊礦入爐會引起爐內氣流分布失常，燃料比、焦比、礦耗會提高。柳鋼煉鐵高爐用塊礦入爐前只經過簡單的立網篩分，小于5mm的礦粉入爐比例仍有8.5%，造成部分礦粉裝入高爐后被煤氣吹走，進入除塵系統而不被正常使用，另一部分礦粉伴隨爐料下降，惡化了爐料透氣性，對高效冶煉影響很大。

1.2 篩分方案的設計及振動篩選擇

為深入挖潛降本增效，塊礦篩分是必然的選擇。煉鐵廠決定在塊礦料場增設篩分系統，對塊礦進行篩分。設計篩分工藝為：通過行車將含大量粉灰的塊礦抓入料倉，之后通過皮帶運到振動篩處進行篩分，塊礦通過鏟車進行歸堆。

然而塊礦中含有大量泥土、水份及粉灰，較難篩分，又成為塊礦篩分的難題。國內對塊礦篩分多選擇強力篩，但效果均不理想，既容易堵篩，也不能有效將塊礦中大量的粉末篩除，同時還需要人工清理、用水沖洗。通過對全國塊礦篩分技術的綜合分析比較，結合柳鋼自身實際情況，煉鐵廠決定嘗試用波紋振動篩對塊礦進行篩分，這在國內尚屬首次。

1.3 使用效果的分析

2015年8月，柳鋼煉鐵廠塊礦篩分系統投入運行。作為國內首臺使用的波紋篩，在塊礦篩分上效果顯著，有效解決了塊礦難于篩分和容易堵篩的難題，同時波紋篩還具有安裝尺寸小、篩板更換簡單、維護量少、運行成本低的特點（只有強力篩的四分之一）。煉鐵廠每年消耗塊礦約300萬噸，通過效益分析，每年綜合節約成本5000萬元以上，降本增效顯著。

2.獨創的“自潔超凈”渣處理工藝

2.1 傳統渣處理工藝的現狀

柳鋼煉鐵廠原有渣處理的方法有：渣池法（1#高爐）、明特法（3#、4#、6#高爐）、嘉恒法（5#高爐）。這些方法在應用過程中存在諸多問題，如渣水系統內的細渣難濾除、渣水外排、污染環境、渣淬化效果差、設備維護成本高等。

2.2 渣處理新工藝的提出

2012年，在2#高爐大修改造中，柳鋼煉鐵廠技術人員針對2#高爐現場環境、場地、系統投資預算及系統運行效果等要求，深入研究，通過對傳統渣處理系統工藝設備進行創新和改進，綜合原有渣處理工藝技術的特點、優劣，創新性地設計開發了WHBJ英巴法轉鼓式自潔超凈渣處理工藝，較好解決了原渣處理系統存在的一系列問題，有效降低沖渣水中細渣含量，達到了節能減排、降本降耗增效、平衡生產的目的。

2.3 WHBJ英巴法轉鼓式自潔超凈渣處理工藝的優點

WHBJ英巴法轉鼓式自潔超凈渣處理系統是對傳統INBA工藝進行了深度優化及改進。柳鋼獨創采用了“自潔超凈”工藝，目的是通過實施持續、高效的清除細渣，有效降低渣水的含渣量，同時對各環節重點設備進行改進及優化，進一步提升除渣效果。

核心技術一：“提升泵房+組合式錐斗沉淀池+集水池+熱水池”模塊化設計，放棄了常規因巴法的熱水池和泵房設計，取消了再循環泵，使得占地面積小、布置緊湊、且能與因巴粒化塔、轉鼓、皮帶機實現完美結合。組合式錐斗沉淀池可通過閘板閥控制形成任意狀態的串聯或并聯運行，創新實現了多倍程、長流徑的渣水流程，僅30m長的四格錐斗沉淀池，全部串聯時沉淀路徑可達到110m以上，大幅提升了細渣的沉淀效果。

核心技術二：“氣提機+脫氣裝置+分級機”的機械排細渣技術，具有投資少、土建改造量小、細渣清除效果顯著等優點，應用前景廣闊。

2.4 效益分析

WHBJ法轉鼓式自潔超凈渣處理系統冷卻和粒化泵組，分別由因巴法工藝的“兩用一備”實現為WHBJ法工藝的“一用兩備”，再應用變頻技術,運行能耗大幅降低，綜合節能2/3以上。柳鋼自主設計安裝有粒化塔水位調節閘門，粒化塔內保持1.0m-1.5m水位，達到深水淬化水渣效果，另外渣水冷卻采用了專利技術的中空冷卻塔，南北2套渣處理水位控制調撥系統、外排及溢流水收集回用系統的等工藝的應用，實現了系統渣水零排放。

柳鋼WHBJ法轉鼓式自潔超凈渣處理工藝實現了傳統INBA的所有功能，各項技術性能指標都有顯著提高，徹底解決了細渣富集這一傳統INBA無法解決的關鍵性難題，系統的循環水質得到質的提升。投用以來，經實測對比（某外廠傳統英巴法系統取樣），柳鋼WHBJ法轉鼓式渣處理系統的沖渣水總殘渣含量僅為傳統英巴法渣處理系統的25%左右。優良的循環水質確保了設備的可靠運行及系統的穩定生產，投產至今，系統同步運行率100%，設備完好率99.5%，每年降成本約1200萬，在國內處于行業領先水平。

3.利用航天科技密封技術“嫁接”的冶金TRT

3.1 TRT透平機密封結構的不足

柳鋼煉鐵廠目前配有TRT系統7套，年發電量約5.1億度，平均噸鐵/46度。然而在使用過程中，發現了很多問題：透平機進、出口處的軸端密封容易損壞，密封效果不能長期保持；密封使用周期短，更換費用成本很高；氮氣使用量較大，成本高；容易發生煤氣泄漏，造成人身安全事故等。

3.2 新舊型密技術的結構對比

TRT傳統軸端密封形式由3部分組成：碳環密封+拉別令密封+氮氣密封。經過煉鐵廠技術人員反復探索，決定采用新型軸端密封。新型密封形式由TRTFC自調端密封組件（簡稱自調密封）和ASF密封環組件兩部分組成，原氮氣密封系統不變。ASF密封環組件是以蜂窩密封形式為主，TRT-FC自調端密封組件的外形尺寸與原傳統碳環密封完全相同。此密封技術最早用于航天工業。

3.3 新型密封技術的優勢

（1）密封效果易長期保持，泄漏量很低，可以滿足國家煤氣安全標準，并遠低于該標準。

（2）新型軸端密封易安裝，備件易更換；密封件壽命長，備件三年內不用更換。

（3） 密封用氮氣量大大減少。

3.4 使用效果

2016年9月,柳鋼煉鐵廠利用2號爐TRT停機檢修的機會進行軸端密封改造，改造后效果非常好，氮氣的消耗由原來的1000Nm3/h減為90Nm3/h，降本效果明顯。通過測算，此套TRT系統可以降成本約250萬元/年，值得推廣。

4.干法除塵自潔新工藝獲國家專利

4.1 氮氣反吹不足

柳鋼煉鐵廠干法除塵原來均采用氮氣脈沖反吹清灰工藝。此方法有以下不足:

（1）每年消耗的氮氣量大，加之公司內多套生產系統均使用氮氣，造成公司氮氣管網平衡存在一定困難。

（2）氮氣儲氣罐積存的煤氣冷凝水，在進行反吹時會噴入布袋，形成板結，影響除塵效果和損害布袋使用壽命等。

4.2 凈煤氣反吹新工藝的優點

經過研究、分析、總結，提出了干法除塵凈煤氣反吹清灰技術。在使用過程中經過不斷改進，結合實際，探索出一套完整的干法除塵自潔系統新工藝。

（1）煤氣過濾工藝采用箱體負荷“均布”技術，使用玻璃針刺氈布袋，實現了低含塵量、長壽命的特點。

（2）布袋清灰工藝采用凈煤氣反吹清灰技術，沒有氮氣及脈沖閥等備件的消耗，布袋長度可達6米以上。

（3）卸輸灰工藝采用機械式壓力卸輸灰技術，卸灰速度快、效率高，解決了管道及閥門的堵塞及磨損問題。

（4）配套新型自鎖卸灰鐘閥取代卸灰球閥，卸灰閥的壽命可超過10年，日常只需要更換硅橡膠密封圈，維護成本低。

（5）涉及后道工序熱風爐煤氣的質量穩定，球床無結灰現象。

（6）TRT運行穩定，同步運行率高，葉片使用壽命長，磨損現象少。

4.3 效益分析

目前，柳鋼煉鐵廠干法除塵全部采用凈煤氣反吹清灰技術取代原來的氮氣脈沖反吹技術。通過應用，每年直接節約成本約1500萬元，同時在節能減排，美化環境方面也取得了較好效果。尤其是煤氣含塵量<1mg/Nm3,干法布袋壽命大于3年。該干法除塵凈煤氣反吹清灰工藝獲得了國家實用新型專利。

5.結語

通過以上創新技術的驅動引領，柳鋼煉鐵廠設備降本增效成績突出，綜合降成本在每年8000萬元以上。然而，煉鐵廠的創新技術遠不止這些，還有高爐爐缸使用全碳復合磚、TRT系統全自動無干擾高爐啟機變網技術、大噴煤過程多項應用技術等。技術創新之路永遠沒有終點，柳鋼煉鐵廠技術人員將努力創新，不斷前行。

（作者單位：柳州鋼鐵股份有限公司）