烧结混合机热水系统稳定性改造

魏建立，徐洪源

（山钢股份莱芜分公司 型钢炼铁厂，山东 莱芜271104）

1 前 言

烧结生产中配加生石灰能够有效强化生产，由于其消化放热以及胶体颗粒的形成，能够有效提高混合料料温和强化混合料制粒效果，而且能够提高混合料湿容量，强化混合料热稳定性，对降低固体燃耗具有明显的作用。为进一步强化生石灰的作用，生石灰采用热水消化，不但能进一步提高混合料的料温，还能大大提高生石灰的活性度，降低生石灰消化所用时间，强化烧结料混匀造球效果。莱钢型钢2×265 m2烧结混合机系统2013年开始采用热水进行消化，采取一混完全加水方式。1#、2#混合机系统分别设有热水池，每套热水池设2台水泵，1用1备，由1台热水泵直接供应热水，工艺要求热水温度在80℃以上。在生产过程中，由于热水池加汽方式、水泵结构及控制方式等原因，导致系统换热效率低，水池墙体裂纹脱落，水泵系统故障频繁，导致系统维护量大，生产时造成系统断水，水泵系统故障时难以发现以及发现后现场处理所需时间较长，导致跑干料现象，严重制约正常生产。

2 影响系统稳定性原因分析

以山钢股份莱芜分公司型钢炼铁厂1#265 m2烧结机热水系统为例，由于配料室生石灰进行加水消化对配料室现场环境及区域设备稳定性影响较大，2009年后配料室不再对生石灰进行加水消化。改为在一次混合机内进行完全加水消化处理，并于2014年增设热水池，采用热水进行加湿消化提温。

2.1 水池墙体开裂原因分析

水池换热系统设计为1根蒸汽主管道由水池顶部开孔引入水池底部后，再在水池底部水平方向铺设5根分管，并在分管道上开孔，蒸汽由孔内喷出与水接触，达到换热目的，水池深度5 m，喷汽管道支架固定在水池底部。管道布局如图1所示。

图1 原蒸汽管道布局

蒸汽分管道固定在水池底部，由于水池内部较深，蒸汽由底部喷出时，管道内外压差较大，导致蒸汽喷出时出现间隙喷吹现象。管道震动较大，由于管道固定在水池内部墙体上，管道震动导致水池本体及地面震动，进而引发墙体开裂漏水现象。

2.2 水泵系统分析

原系统水泵为IS100-85-200型，扬程50 m，流量100 m3/h，设计为卧式泵，电机与水泵通过梅花垫联轴器联接，水泵密封方式为盘根密封。在运行过程中，由于热水温度较高，系统震动大等原因，水泵密封失效漏水严重，联轴器梅花垫磨损，接手损坏频繁，导致现场积水严重，水泵系统故障频繁造成生产用水中断。水泵系统故障，用水中断后，岗位难以发现，发现后现场处理时间滞后。

3 提高系统稳定性整改措施

3.1 喷汽管道优化

为避免蒸汽管道震动引发墙体震动开裂，将原管道固定方式进行整改。

1）将底部管道焊接固定件拆除，在水池内焊接框型喷管，喷管内侧均匀开口处理，蒸汽管道悬空，距离水池底部500 mm。

2）在底部管道原固定底座上加设耐热橡胶弹簧，在耐热橡胶弹簧位置处管道下方焊接限位钢管，钢管长度为弹簧高度的2/3，钢管外径小于弹簧内径，使钢管位于弹簧内侧，弹簧与蒸汽管道接触但不固定，管道受力下沉时可起到一定的缓冲作用。

3）在水池顶部四周加设4根吊挂，吊挂底部焊接在水池内部下方的蒸汽管道上，顶部焊接一定重量的钢板用于固定吊挂，钢板平铺在水池顶部水泥地面上。为减小钢板与地面冲击力，在钢板与地面间加设废旧皮带起缓冲作用。管道系统布局见图2。

图2 改造后的蒸汽管道系统布局

图3 水泵系统原理及布局设计

采取上述悬挂式加热蒸汽管道的设计措施后，喷气换热时系统震动减小，对水池本体冲击力大幅降低，有效避免了由于加汽时管道内外压差影响导致的水池墙体震动较大及墙体裂纹漏水现象。

3.2 水泵改型更换

经过分析研究，为有效减少故障点，将原卧式水泵系统改型更换为立式水泵，水泵密封方式采用机械密封，去除梅花垫联轴器，电机与水泵通过转轴直接联接，水泵型号采用KQL100/235-30/2型，供水能力93.5 m3/h。

3.3 故障状态备用泵自启动技术应用

为避免单台水泵出现电机烧损、联轴器故障、轴承故障等问题，造成水压降低甚至断水现象，结合现场实际，同时为降低改造费用，将1#泵设为主泵，2#为备用泵。利用原出水总管上安装的压力传感器，将管网压力信号作为控制信号。当压力传感器检测到水压低于设定值时，输出控制信号控制2#备用泵开启运行，确保系统供水量稳定，系统原理及布局见图3。

工作过程：1）正常情况下，开启主泵正常运行，待水泵运行平稳、水压正常后，将备用泵控制系统中电源开关QS2合上，系统得电后进入备用状态。2）如因系统原因，如电机烧损、其他电器异常、联轴器故障、轴承故障等造成主泵输出水压低于设定值时，压力传感器输出控制信号使中间继电器KA吸合，中间继电器KA吸合使接触器KM2得电吸合后，备用泵开启运行。本系统中，在主泵系统故障，备用泵开启后，为便于及时告知岗位人员，在压力传感器上加装低压报警设施，便于及时提醒岗位人员现场检查处理。3）系统中，备用泵可单独使用，也可作为备用泵，但在不运行且不作为备用时，需将电源开关QS2断开，避免因管道内水压异常时自行启动。

4 实施效果

经上述整改后，经过1 a多的使用，系统故障明显降低，从未发生因水泵系统原因造成供水中断，影响正常生产的问题，运行使用效果良好。蒸汽换热系统优化，水泵改型更换，水泵故障状态备用泵自启动等技术的实施，解决了系统换热效率低，水池墙体墙皮频繁裂纹脱落，水泵系统故障频繁的问题，确保了系统稳定运行，有效解决了原系统维护量大、故障率高、故障后造成系统断水影响正常生产的问题。