480萬t帶式焙燒球團廠設(shè)備選型實踐

供稿|何相春，王偉，黃寬闊

作者單位：河鋼集團唐鋼新區(qū)，河北 唐山 063000

內(nèi) 容 導 讀

設(shè)備在線運轉(zhuǎn)可靠性是決定工廠生產(chǎn)穩(wěn)定的重要條件。本文針對我國首座應用國內(nèi)設(shè)計方案和裝備的大型帶式焙燒球團廠設(shè)備選型經(jīng)驗少的實際現(xiàn)狀，在建設(shè)期對設(shè)備選型技巧和理念進行深入研究并予以實際實施。選型過程以利于對全廠設(shè)備低故障、長周期運行為根本的思路，對單體設(shè)備的功能精度需求從多角度進行規(guī)劃。提出的方案已成功應用于河鋼唐鋼新區(qū)2×480萬t帶式焙燒球團廠工程建設(shè)。結(jié)果表明，全廠設(shè)備選型功能完善，結(jié)構(gòu)合理可靠，在項目建設(shè)階段為生產(chǎn)期設(shè)備良性循環(huán)管理奠定了良好基礎(chǔ)，對我國同類工廠設(shè)備選型有較大的借鑒意義。

與采用豎爐、鏈篦機回轉(zhuǎn)窯方案相比，大型帶式焙燒球團工藝具有易于環(huán)保治理和運營成本低的特點。利用帶式焙燒工藝為煉鐵高爐提供高品質(zhì)球團爐料，對我國高爐冶煉行業(yè)向環(huán)保型、精細型爐料路線發(fā)展有積極的促進作用。現(xiàn)階段采用帶式焙燒工藝的大型球團廠在我國應用較少，現(xiàn)有三座帶式焙燒球團廠的設(shè)備及工藝流程均以國外成熟的設(shè)備和技術(shù)為選型設(shè)計基礎(chǔ)，而480萬t帶式焙燒球團廠采用了國內(nèi)設(shè)計方案，目前在國內(nèi)尚屬首例。

采用國內(nèi)設(shè)計方案的480萬t帶式焙燒球團廠設(shè)備選型對建設(shè)單位的設(shè)備管理者來說是零經(jīng)驗，為了最大限度避免選型失當造成的工程建設(shè)風險，通過研究和預判國內(nèi)設(shè)計方案生產(chǎn)工藝流程中對設(shè)備功能精度的實際需求，在既定總投資額的范圍內(nèi)以經(jīng)濟、可靠、智能、環(huán)保、節(jié)能、易修為原則對帶式焙燒球團工藝的全廠設(shè)備選型進行了合理謀劃。

工藝流程概述

物流系統(tǒng)

球團廠所有物流工藝節(jié)點均由帶式輸送機駁接，原料通過圓盤給料和皮帶秤進行預配粗混，經(jīng)圓筒烘干設(shè)備脫水后的物料由輥磨機提高其比表面積后送至配料車間，粘結(jié)劑、溶劑與精料通過配料秤、減量稱匹配輸出的配合料進入混合機混合，混勻的混合料由盤式造球機造球，生球經(jīng)輥式篩分機篩分后由布料裝置向帶式焙燒臺車布料，生球在焙燒機運行過程中完成預熱、焙燒、冷卻后成為熟料經(jīng)篩分系統(tǒng)輸送至成品庫和成品裝車系統(tǒng)，終端可輸出至高爐配料槽；溶劑制備由中速磨碾磨、收粉器收集后用倉式泵輸送到配料系統(tǒng)。

熱工系統(tǒng)

全燃氣燒嘴對焙燒段物料升溫焙燒固結(jié)，工藝風機系統(tǒng)對冷熱媒進行輸送，通過調(diào)節(jié)閥門系統(tǒng)對鼓風干燥、抽風干燥、預熱焙燒、均熱冷卻等工藝段進行工藝參數(shù)匹配。

公輔系統(tǒng)

由全廠應急發(fā)電站、燃氣升壓站、全廠循環(huán)水站、干霧抑塵設(shè)備等構(gòu)成。

設(shè)備選型規(guī)則

因球團廠大量使用國產(chǎn)設(shè)備，其性能品質(zhì)與國外產(chǎn)品仍有一定差距，在選定型過程中充分考慮了這一因素，在保證性價比的同時，對全廠設(shè)備的環(huán)保功能、節(jié)能功能、智控功能及對設(shè)備的可靠性、易修性等關(guān)鍵點做出了性能上和結(jié)構(gòu)上的提升控制要求，并主要遵循以下原則實現(xiàn)。

冗余備份原則

甄選單體設(shè)備中對主線運行影響大的功能元件，采用冗余熱備等形式提高功能可靠性。關(guān)鍵比例控制回路實現(xiàn)在線熱備并具有無擾切換功能，一般比例控制回路實現(xiàn)在線開關(guān)量旁路控制；關(guān)鍵設(shè)備冷卻裝置均接入雜物過濾系統(tǒng)且具備旁路功能；根據(jù)氣力輸送系統(tǒng)性質(zhì)，壓送管網(wǎng)采用多通道輸出形式，最大限度在各輸送節(jié)點形成串并聯(lián)輸送網(wǎng)絡。

狀態(tài)智控原則

實時監(jiān)測設(shè)備功能精度和運行狀態(tài)，為操作維護人員提供可視化運行數(shù)據(jù)。關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)傳動設(shè)備設(shè)置溫度、振動采集點，要求具有就地顯示及遠傳功能，利于直觀判斷設(shè)備運行狀態(tài)；流體控制設(shè)備壓力、溫度、流量、液位、壓差等運行參數(shù)實現(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)測，關(guān)鍵數(shù)據(jù)采用一次儀表和二次儀表雙重采集模式。

難損長壽原則

小型設(shè)備或易損零件采用難損設(shè)計以減少故障概率，降低日常維修保養(yǎng)的備材和人工成本。氣動設(shè)備氣源管采用鋼管或橡膠管取代PU管連接，氣動控制元件均使用氣源處理單元；較高起升高度的吊裝設(shè)備鋼絲繩的結(jié)節(jié)點配置使用防扭轉(zhuǎn)裝置；工藝閥門系統(tǒng)轉(zhuǎn)軸全部配用全封閉軸承，減小啟閉阻力，同時提高零部件的可修性。

結(jié)構(gòu)易修原則

設(shè)備零部件在結(jié)構(gòu)上為后期維修創(chuàng)造便利條件，縮短故障修復時間，提高設(shè)備可開動率。傳動類軸承箱使用剖分結(jié)構(gòu)；罩殼類設(shè)備按機組布局合理確定殼體剖分形式；大型設(shè)備配置關(guān)鍵部件附近設(shè)置輔助頂起裝置，便于提高檢修效率；簡化傳動布局，使用三合一、兩合一傳動裝置。

設(shè)施環(huán)保原則

設(shè)備粉料煙塵有意外逃逸的可能時注意配置合理的控制措施。物料流轉(zhuǎn)控制使用全封閉式控制閥；粉狀料采用全封閉氣力輸送系統(tǒng)，確保物料零排放輸儲；各處倉斗銜接處使用軟質(zhì)封閉連接，控制粉塵溢出。

零件統(tǒng)一原則

同種功能設(shè)備統(tǒng)籌規(guī)劃零部件規(guī)格型號，為降低備件儲備費用打好基礎(chǔ)。膠帶機驅(qū)動裝置及輥筒接近機號按同一規(guī)格選型；旋轉(zhuǎn)傳動設(shè)備優(yōu)先考慮同向布置，避免出現(xiàn)同規(guī)格不同旋向備件都需儲備的現(xiàn)象。

設(shè)備選型效果

在選型過程中通過對設(shè)備制造廠提出優(yōu)化方案為工廠運行設(shè)備管理和生產(chǎn)組織帶來了良好的效果。

(1) 關(guān)鍵設(shè)備功能元件具有線上熱備或切換能力，降低主線設(shè)備故障概率，減少大功率熱工設(shè)備非正常啟停帶來的能源和產(chǎn)量損失，避免窯爐等關(guān)鍵設(shè)備頻繁在極限工況間轉(zhuǎn)換影響設(shè)計壽命。

(2)傳動、旋轉(zhuǎn)及流體控制設(shè)備根據(jù)工況并兼顧經(jīng)濟性，將設(shè)備運行參數(shù)有的放矢接入遠程監(jiān)控系統(tǒng)，在硬件上具備數(shù)據(jù)智能控制和分析的能力。

(3)全工藝流程物料采用封閉輸儲，工藝線路內(nèi)揚塵均有排放控制措施，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

(4)機械設(shè)備大量采用易修、難損結(jié)構(gòu)，以單臺套設(shè)備長壽運行和易修結(jié)構(gòu)提高整個工廠產(chǎn)線長效穩(wěn)定生產(chǎn)。

(5)大量減少鏡像設(shè)備布局和統(tǒng)一零部件規(guī)格，為設(shè)備管理過程實現(xiàn)較低備件儲備費用的運營模式奠定了基礎(chǔ)。

結(jié)束語

選擇在短時間內(nèi)單純滿足生產(chǎn)工藝需求功能的設(shè)備比較容易實現(xiàn)，而要求設(shè)備在較長的設(shè)定維護周期內(nèi)具有良好的表現(xiàn)則需要靠精準的分析工況并對設(shè)備性能結(jié)構(gòu)定位來實現(xiàn)。通過對初次采用國內(nèi)設(shè)計方案的480萬t帶式焙燒球團廠全流程設(shè)備開展定型工作，期間慎重的設(shè)備選型定型過程為設(shè)備管理者理清了應用國內(nèi)設(shè)計方案建設(shè)球團廠管控要點的頭緒，也為日后應用國內(nèi)設(shè)計方案建設(shè)大型帶式焙燒球團廠設(shè)備選型工作積淀了不可多得的實踐經(jīng)驗。