干熄焦焦罐旋轉(zhuǎn)影響因素分析及改進(jìn)

周鵬，趙華，于慶泉

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧，營(yíng)口115007）

干熄焦裝置具有節(jié)能、環(huán)保、改善焦炭質(zhì)量等作用，其效能的發(fā)揮備受關(guān)注。在同樣焦炭質(zhì)量下干熄焦技術(shù)能降低約5%配煤成本和有效回收焦?fàn)t輸出熱量的30%左右，噸焦炭節(jié)水0.4～0.6 m3且具有不產(chǎn)生含酚、氰等有害氣體及粉塵量較少等節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，干熄焦技術(shù)在短短的半個(gè)世紀(jì)內(nèi)得到了長(zhǎng)足發(fā)展和廣泛應(yīng)用。目前我國(guó)已投入使用的干熄焦裝置140余套，但國(guó)內(nèi)由于在干熄焦?fàn)t體設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備制造安裝及自動(dòng)化控制等方面還存在差距，在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中暴露出了許多問題，特別在紅焦裝入干熄爐前故障率較高，嚴(yán)重制約了干熄焦運(yùn)行的平穩(wěn)性，給安全生產(chǎn)帶來(lái)了較大隱患。2008年10月，鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部1號(hào)160 t/h干熄焦全干運(yùn)行以來(lái)，針對(duì)干熄焦旋轉(zhuǎn)焦罐旋轉(zhuǎn)不到位情況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行了多次技術(shù)改造，使干熄焦焦罐傳動(dòng)、制動(dòng)系統(tǒng)等故障率大幅度降低，安全可靠性得到很大提高，有效地保證了干熄焦系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 干熄焦焦罐工作原理及影響因素分析

1.1 干熄焦焦罐工作原理

干熄焦罐車是連接焦?fàn)t生產(chǎn)與干熄焦?fàn)t生產(chǎn)的樞紐，是將焦?fàn)t炭化室1 000℃左右的紅焦承載并運(yùn)輸?shù)礁上ń範(fàn)t內(nèi)進(jìn)行降溫冷卻處理的重要設(shè)備。干熄焦罐車由旋轉(zhuǎn)焦罐（焦罐的底面為底閘門）、焦罐旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置（主要設(shè)備為電機(jī)和減速機(jī)）、焦罐制動(dòng)裝置（主要設(shè)備為減速限位、停車限位）、回轉(zhuǎn)臂、回轉(zhuǎn)盤、提升旋臂及運(yùn)載車等組成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖1。

圖1 干熄焦罐車結(jié)構(gòu)

干熄焦焦罐旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)臂，回轉(zhuǎn)臂撥動(dòng)回轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)焦罐在接焦過(guò)程繞中心線旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)減速限位、停止限位等制動(dòng)系統(tǒng)將旋轉(zhuǎn)焦罐停下來(lái)。熄焦車將焦炭運(yùn)到提升機(jī)架下時(shí)，通過(guò)提升機(jī)兩吊鉤分別夾緊提升懸臂頂部?jī)傻鯒U后，提升懸臂吊桿下端輥輪勾頭進(jìn)入焦罐底閘門凹槽，與底閘門聯(lián)動(dòng)提升罐體，使焦罐與干熄焦車分離，將干熄焦罐提升至干熄焦?fàn)t爐頂；當(dāng)提升機(jī)將焦罐落在干熄焦裝入裝置上時(shí)，提升懸臂吊桿下端輥輪勾頭與焦罐底閘門凹槽分離，失去提升懸臂吊桿輥輪勾頭支撐的底閘門在焦炭重力作用下壓開焦罐底閘門，使焦炭裝入干熄爐爐內(nèi)。

干熄焦焦罐在裝焦過(guò)程中旋轉(zhuǎn)是為了使焦炭均勻分布在焦罐各處，從而提高焦罐的裝載系數(shù)［1］；干熄焦焦罐在提升之前需要停下來(lái)并旋轉(zhuǎn)到位，只有在旋轉(zhuǎn)到位的情況下，提升懸臂吊桿下端輥輪勾頭與焦罐底閘門凹槽位置才能相吻合，提升機(jī)才能將焦罐提升起來(lái)，同時(shí)使焦罐底閘門向上、向下受力均衡，處于關(guān)閉狀態(tài)。因此當(dāng)焦罐旋轉(zhuǎn)不到位時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致在提升過(guò)程中紅焦從底閘門灑落，造成紅焦落地事故，燒毀熄焦車，造成干熄焦停產(chǎn)。

1.2 干熄焦焦罐旋轉(zhuǎn)的影響因素分析

干熄焦焦罐旋轉(zhuǎn)過(guò)程僅受焦罐傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)作用，但這兩大系統(tǒng)中任一部分出現(xiàn)問題都會(huì)導(dǎo)致焦罐旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)問題。干熄焦焦罐旋轉(zhuǎn)異常狀態(tài)分為焦罐不旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)不順、焦罐旋轉(zhuǎn)但停不下來(lái)及焦罐旋轉(zhuǎn)不到位等情況。

1.2.1 焦罐傳動(dòng)系統(tǒng)故障

由于焦罐旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置受傳動(dòng)原理和總體結(jié)構(gòu)限制，所以減速機(jī)輸出動(dòng)力軸垂直設(shè)置，并處于旋轉(zhuǎn)焦罐正下方，而設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮擋塵問題，導(dǎo)致從焦罐底閘門灑落焦粒、焦粉，堆積在回轉(zhuǎn)臺(tái)輥輪槽內(nèi)及減速機(jī)輸出軸周圍。在高溫多塵惡劣工況下連續(xù)工作，焦粉不僅會(huì)在回轉(zhuǎn)臺(tái)下12個(gè)輥輪槽內(nèi)不斷密實(shí)，致使輥輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)而失效，而且還會(huì)不斷通過(guò)減速機(jī)輸出軸和密封間隙滲入減速機(jī)內(nèi)，使?jié)櫥投唐趦?nèi)變質(zhì)，磨損減速機(jī)軸承，這兩方面都會(huì)使旋轉(zhuǎn)焦罐旋轉(zhuǎn)不到位或不能旋轉(zhuǎn)。

1.2.2 焦罐制動(dòng)系統(tǒng)故障

在裝焦過(guò)程中或干熄焦焦罐襯板損壞時(shí)，紅焦散落到干熄焦車架上，燒壞焦罐減速限位、停止限位連接線路，出現(xiàn)焦罐制動(dòng)系統(tǒng)故障、焦罐旋轉(zhuǎn)停不下來(lái)等問題。

1.2.3 缺乏焦罐旋轉(zhuǎn)不到位預(yù)警裝置

因焦罐旋轉(zhuǎn)不到位故障無(wú)明顯特征，除焦?fàn)t定修點(diǎn)檢能排查部分隱患外，熄焦車司機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程中無(wú)法查知是否出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致由小故障造成大事故。

1.2.4 缺乏焦罐旋轉(zhuǎn)不到位糾偏裝置

因干熄焦裝運(yùn)1 000℃紅焦，溫度高，罐體沉重，檢修空間狹小，導(dǎo)致故障處理時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)處理期間干熄焦焦罐長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀況，焦罐襯板損害較為嚴(yán)重。

2 設(shè)備改造和操作優(yōu)化

2.1 旋轉(zhuǎn)焦罐傳動(dòng)裝置改造

2.1.1 增加焦罐旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置擋塵裝置

焦罐傳動(dòng)裝置設(shè)備改進(jìn)如圖2所示。

圖2 焦罐傳動(dòng)裝置設(shè)備改進(jìn)

在減速機(jī)輸出動(dòng)力軸正上方的減速機(jī)回轉(zhuǎn)臂上焊接一塊直徑為1 200 mm、圓錐角為20°、無(wú)底面的圓錐形蓋板，使焦罐底閘門灑落的焦粒、焦粉沉積在圓錐形蓋板上方，從而避免了焦粒、焦粉直接堆積到減速機(jī)輸出軸上，保證了焦罐旋轉(zhuǎn)運(yùn)行正常。

2.1.2 增加回轉(zhuǎn)臺(tái)下輥輪槽排灰排水孔

如圖2所示，在回轉(zhuǎn)臺(tái)下的12個(gè)輥輪槽底根部一側(cè)都開75 mm×30 mm長(zhǎng)條孔，從而使撒落在回轉(zhuǎn)臺(tái)下輥輪槽里的焦粒、焦粉在輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)作用下擠壓出來(lái)一部分，同時(shí)也使輥輪槽不囤積雨水、雪水，避免焦粒、焦粉在潮濕環(huán)境下黏結(jié)，從而解決了輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)阻力大的問題。

2.2 旋轉(zhuǎn)焦罐制動(dòng)裝置改造

如圖3所示，在現(xiàn)有減速限位、停止限位正對(duì)面再添加一套減速限位、停止限位，2套裝置并聯(lián)運(yùn)行，形成焦罐制動(dòng)雙保險(xiǎn)。2套同時(shí)運(yùn)行，當(dāng)其中一套制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，第二套發(fā)揮作用，保證焦罐正常停止旋轉(zhuǎn)。

圖3 焦罐制動(dòng)裝置設(shè)備改進(jìn)

2.3 增加焦罐旋轉(zhuǎn)不到位預(yù)警裝置

2.3.1 優(yōu)化機(jī)車走行程序

系統(tǒng)自動(dòng)故障識(shí)別是及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題的最優(yōu)方法，見圖4所示。

圖4 干熄焦車走行程序優(yōu)化

通過(guò)熄焦車走行系統(tǒng)程序優(yōu)化，以焦罐停車限位位置接收到信號(hào)為熄焦車走行前提，實(shí)現(xiàn)焦罐旋轉(zhuǎn)不到位時(shí)熄焦車不能走行的功能，避免了提升焦罐時(shí)發(fā)生紅焦落地事故。

2.3.2 增加焦罐對(duì)位監(jiān)視器

人工故障識(shí)別作為識(shí)別焦罐旋轉(zhuǎn)不到位的補(bǔ)充手段。通過(guò)在提升架下增加攝像頭，將旋轉(zhuǎn)焦罐到位情況以圖像形式投射到熄焦車操作畫面上，確保熄焦車司機(jī)在啟動(dòng)提升機(jī)前在熄焦車上能監(jiān)控焦罐對(duì)位情況。

2.4 增加焦罐旋轉(zhuǎn)不到位糾偏裝置

當(dāng)干熄焦焦罐旋轉(zhuǎn)不到位發(fā)生時(shí)，必須要快速進(jìn)行處理，因?yàn)檠b紅焦的干熄焦罐長(zhǎng)時(shí)間得不到處理容易燒壞干熄焦車。將紅焦盡快裝入干熄焦?fàn)t內(nèi)是最好、最常見處理方式，因此必須要有干熄焦罐強(qiáng)行糾偏措施，使干熄焦罐快速正位、提升，將紅焦卸掉，保證干熄焦安全生產(chǎn)。

2.5 干熄焦焦罐操作優(yōu)化

在非焦罐傳動(dòng)電機(jī)故障狀態(tài)下，可通過(guò)啟動(dòng)電機(jī)再次旋轉(zhuǎn)焦罐，根據(jù)旋轉(zhuǎn)不到位情況，可慢速正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電機(jī)，帶動(dòng)焦罐緩慢旋轉(zhuǎn)，促使焦罐旋轉(zhuǎn)到位，達(dá)到半自動(dòng)強(qiáng)行糾偏焦罐的目的。

在電機(jī)故障狀態(tài)下，只能人工進(jìn)行焦罐糾偏，在干熄焦焦罐底邊增加4個(gè)固定點(diǎn)，通過(guò)手動(dòng)葫蘆吊來(lái)人工旋轉(zhuǎn)焦罐，達(dá)到手動(dòng)強(qiáng)行糾偏焦罐的目的。

3 實(shí)際應(yīng)用效果

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部針對(duì)干熄焦焦罐存在的問題，采取了一系列改造措施。措施實(shí)施后，4臺(tái)熄焦車傳動(dòng)、制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行較為穩(wěn)定，設(shè)備的故障率由原來(lái)15%左右降低到2%以下，故障處理時(shí)間由原來(lái)1.5 h縮短到0.5 h，整個(gè)系統(tǒng)檢修維護(hù)成本下降了50%，年降低設(shè)備備品及維護(hù)費(fèi)用100多萬(wàn)元，干熄焦率提高了約3%，提高了干熄焦運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部針對(duì)影響干熄焦焦罐旋轉(zhuǎn)的各種影響情況及特殊操作情況，圍繞焦罐旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、焦罐旋轉(zhuǎn)不到位預(yù)警及焦罐旋轉(zhuǎn)不到位處理等，全面、系統(tǒng)性地開展設(shè)備優(yōu)化和操作優(yōu)化，從而達(dá)到避免干熄焦焦罐旋轉(zhuǎn)不到位情況，將干熄焦旋轉(zhuǎn)焦罐的故障率由原來(lái)15%左右降低到2%以下，年降低設(shè)備備品及維護(hù)費(fèi)用100多萬(wàn)元，避免了因干熄焦旋轉(zhuǎn)焦罐引起的紅焦落地、燒毀熄焦車，甚至干熄焦停產(chǎn)事故。

今后還應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化焦罐旋轉(zhuǎn)程序，增加焦罐旋轉(zhuǎn)不到位識(shí)別、自動(dòng)糾偏等措施，從而實(shí)現(xiàn)焦罐自動(dòng)識(shí)別自動(dòng)糾偏功能。