邯钢INBA水渣系统工艺及设备的改进

2021-04-07尹志华王继革

四川冶金 2021年1期

尹志华，冯帅，王继革

(河钢集团邯钢公司邯宝炼铁厂，河北邯郸 056000)

邯钢西区1#、2#高炉容积为3200 m3，日产铁量为16 000 t，渣比按330 kg/t计算，日产渣量5000 t以上，两座高炉都采用PW公司的INBA法处理炉渣。自开炉以来，运行基本稳定，但仍存在以下问题：冲渣压力难以控制在0.2～0.25 MPa之间。为节省资金，邯钢INBA系统采用无变频水泵进行冲渣，导致冲渣管道和热水管道流量不匹配，热水池、冷水池水位难以平衡。转鼓转速不能根据渣量、转矩自动调节，且保证转鼓不溢水。穿过转鼓中心的皮带粘渣严重，吹扫装置效果不佳。转鼓内提渣网脱落后易卡在机头下料口内，导致下料不畅甚至划伤皮带，造成生产事故[1-4]。

1 设备改进

(1)安装卸压管。为控制冲渣压力，在冲渣A管(Φ450 mm)、冲渣B管(Φ450 mm)下安装a卸压管(Φ150 mm)、b卸压管(Φ150 mm)，材质为稀土耐磨合金管，如图1所示。泄压管伸进粒化塔1200 mm，泄压管上安装DN150手动阀门，根据阀门的开度，可调节冲渣压力，阀门开度越大，冲渣压力越小。在冲渣A管、冲渣B管上分别安装压力表，可观察冲渣压力。同时，卸压管也能起到搅拌冲渣池的作用，使渣、水充分接触。

(2)安装平衡管。为保持热水池、冷水池水位平衡，在冲渣管道和热水管道上分别安装流量计，在热水管道出口和入口安装平衡管(Φ250 mm)和DN250平衡阀，平衡阀与PID控制器连接，采用PID调节，根据冲渣管道流量和热水管道流量差值的大小自动调节，使得冲渣管道流量与热水管道流量相匹配，保证热水池和冷水池液位相平衡。在出口方箱内安装挡水板，材质为不锈钢，可提高粒化塔的冲渣池水位，使渣、水充分接触。

(3)安装自动清理脱落提渣网装置。渣、水混合物进入脱水转鼓，转鼓内的分配器将水渣平均分布至缓冲箱，经过提渣网将渣砂放置在皮带上。转鼓内提渣网有前、中、后3组，各28张，共84张。因位置在转鼓内，空间狭小，蒸汽温度较高，不易检查。但提渣网脱落后会随皮带运出，卡在机头下料口内，导致下料不畅，皮带停机，甚至有划伤皮带的风险。安装自动清理脱落提渣网装置可以解决此问题，该装置由横梁、立柱、铁链、挂钩组成。具体实施方式为：在托辊支架两侧安装高为0.9 mm的立柱，上方用长为1.3 mm横梁连接，5根铁链上端依次安装在横梁上，铁链的下端连接挂钩，挂钩钩端与皮带输送方向相反，调整铁链长度使得挂钩紧贴皮带工作面。实施后效果明显，挂钩可以有效拦截脱落的提渣网，杜绝了提渣网卡在下料口或划伤皮带，从而造成生产事故。

1-粒化塔；2-吹制箱；3-冲渣池；4-冲渣A管；5-冲渣B管；6-a泄压管；7-b泄压管；8-手动阀门；9-手动阀门；10-出口方箱；11-挡水板；12-转鼓；13-热水池；14-平衡管；15-平衡管；16-1#热水泵；17-2#热水泵；18-3#热水泵；19-电动球阀；20-电动球阀；21-电动球阀；22-电动球阀；23-流量计；24-流量计；25-平衡阀；26-平衡阀；27-热水C管；28-热水D管；29-1#冲渣泵；30-2#冲渣泵；31-3#冲渣泵；32-电动球阀；33-电动球阀；34-电动球阀；35-电动球阀；36-流量计；37-流量计；38-压力表；39-压力表；40-冷水池；46-吹扫装置图1 INBA系统设备改造

(4)改进皮带吹扫装置。原吹扫装置长为1300 mm，直径为15 mm，材质为普通铁管。该吹扫管孔眼磨损较快，孔眼变大，压力不足，吹扫效果差。水渣的温度较高，形状不规则，成分中含有酸性物质，吹扫管腐蚀较为严重，半个月就得停机更换一根，影响正常运输水渣，增加人工劳动强度。

改进的吹扫装置如图2所示，安装在机头滚筒下部。吹扫管(Φ=40 mm，壁厚3 mm，L=1300 mm)为不锈钢材质，两头焊接细管(Φ=15 mm)，其中头部焊接的细管连接胶皮管，使用圆环条固定；尾部焊接的细管，安装手阀，定期排除吹扫管内杂质。连接管(Φ=20 mm)一端焊接在吹扫管本体上，一端套有丝扣，安装喷吹嘴，依次排列，共26组。喷吹嘴顶部设有喷吹孔(Φ=3 mm)，可以定期拆除，并清理喷吹嘴内积渣，喷吹孔摩擦变大时，只更换喷吹嘴即可，不必更换整个吹扫装置。实施后，皮带吹扫效果明显，返程皮带无积渣，减少了托辊和滚筒的磨损，降低了备件的消耗，延长了皮带的使用寿命。吹扫装置具有耐磨、耐高温、耐腐蚀的特性，寿命由原来不到半个月延长到半年以上，减少了停皮带的次数，保证了正常运输水渣。吹扫管的喷吹孔可以灵活拆除，喷吹孔摩擦变大时，只更换喷吹嘴即可，不必更换整个吹扫装置，减少了备件的消耗。

41-圆环条；42-胶皮管；43-细管；44-手阀；45-皮带；46-吹扫装置；47-喷吹孔；48-连接管；49-喷吹嘴图2 改进的吹扫装置

(5)安装高炉冲渣水余热再利用设备。邯钢1#、2#高炉炉渣温度在1500 ℃以上，冲渣后水温平均在75 ℃左右，出铁后期渣量变大，水温能达到90 ℃以上。冲渣水热量一部分由冷却塔的冷却风机排走，一部分由粒化塔烟筒排入大气，造成热量浪费。邯钢与北京亿玮坤节能科技有限公司合作，冬季采暖期间进行余热再利用项目，以1#高炉为例，INBA系统的热水泵将水送入换热器，经换热再回到冷水池，均流泵将高温热水输入总站，循环泵将总站低温水排回换热器，反复循环；补水泵根据水压、流量进行补水。换热器共8台(6用2备)，材质为钛板加纳米涂层。实施后，冲渣水进水温度以75 ℃为基准，冲渣水回水温度为55 ℃，冷水侧进水温度50 ℃，冷水侧供水温度68～70 ℃之间，换热效率较高。粒化塔烟筒安装乏汽回收装置，乏汽温度由97 ℃冷却至75 ℃，进入换热器，在采暖水进水温度为50 ℃的情况下，采暖水出水温度能达到65～68 ℃。

2 工艺改进

(1)冲渣压力控制工序。经实践验证，邯钢INBA系统冲渣压力控制在0.2～0.25 MPa之间，可以避免压力太小，产生大量泡渣，堵塞连接件、分配器等设备，严重时发生爆炸。也可以避免压力太大，水渣粒度小，产生细渣和绵渣堵塞滤网，降低转鼓过滤能力，还会穿过滤网进入热水池，磨损冲渣泵、热水泵、底流泵、管道等设备。

操作时，打开1#、2#冲渣泵(3#冲渣泵备用)，观察冲渣A管、冲渣B管压力，此时压力在0.3 MPa以上。分别打开a、b泄压管上的手阀，随着手阀开度的增加，冲渣压力开始降低，控制压力在0.2～0.25 MPa时，固定手阀不动，渣砂粒度可控制在2～3 mm之间，不会产生泡渣和细渣。

(2)冲渣流量控制。在冲渣泵、热水泵无变频控制情况下，冲渣管道热水管道流量不匹配，热水池、冷水池水位难以平衡。而且INBA法冷水池和热水池容积较小，合计只有900 m3左右，如水量不平衡，就会造成一边水池抽干另一水池溢水的情况，无法正常生产。

冲渣压力控制在0.2～0.25 MPa后，观察冲渣A管、冲渣B管流量计，流量计显示为1100～1200 m3/h。打开1#、2#热水泵(3#热水泵备用)，观察热水C管、热水D管流量为1200～1300 m3/h。平衡阀采用PID调节，当热水管道流量高于冲渣管道10 m3/h以上时，平衡阀打开。热水管道流量高于冲渣管道越大，平衡阀阀门开度越大，水量返回到热水管道入口越多，热水管道流量也就越小；热水管道流量接近冲渣管道流量时，平衡阀阀门开度越小，水量返回到热水管道入口越少，直至开度为零。两根热水管道流量分别和两根冲渣管道流量相匹配，实现了冷水池和热水池水位的平衡。

(3)转鼓转速自动控制。一定的渣量或转矩下，转鼓转速过慢，渣堆积在转鼓内，将转鼓压死无法转动。转速过快，水过滤不净，皮带上带水带渣多，磨损滚筒、托辊、皮带等设备。根据高炉渣量、转矩自动调节转鼓转速，具体函数关系如式(1)所示：

V=0.285 06+0.001 61T+0.000 011T2(10≤T≤220)

(1)

V为转鼓转速；T为转鼓转矩。随着转鼓转矩的提高，转速自动提高，避免压停转鼓的同时，尽最大可能实现渣水分离，减少渣中含水量。实施后，根据设定的转矩—转速曲线，转速可自动调节，转鼓运行平稳，函数关系好，满足生产工艺要求。

(4)坚持倒泵操作。1套INBA系统中有3台冲渣泵和3台热水泵，正常冲渣时，开二备一。由于INBA系统循环水中含有极细的渣砂，堆积在备用管道、阀门处，时间一长容易板结，造成管道面积减小，阀门开关不能到位。再次使用备用泵时，水泵流量、电流降低，无法满足冲渣要求。因此，必须坚持倒泵操作，白班使用1#、2#冲渣泵和热水泵，夜班使用1#、3#冲渣泵和热水泵(特殊情况下可以临时使用备用泵)，避免渣砂板结的现象发生。为节约用电，在高炉见渣前20 min单机运转(开一台冲渣泵、一台热水泵)，见渣后双机运转(开两台冲渣泵、两台热水泵)。高炉堵口后单机运转设备，20 min后根据皮带上的渣量的情况，与高炉联系确认无渣后，陆续停止冲渣泵、热水泵、转鼓、转鼓清洗水、转鼓清洗气、皮带等设备，节约能源消耗。

(5)皮带电机电流设定异常报警程序。1#、2#高炉共9条皮带，皮带跑偏甚至停车如不能及时发现，会造成事故扩大化。1#高炉南场为101皮带，北场为102皮带，103皮带为共用皮带；2#高炉北场为201皮带，南场为202皮带，203皮带、204皮带、205皮带为共用皮带；104为两座高炉共用皮带。以空皮带运转为最低电流值，以高炉渣量达到峰值(12 t/min)为最高电流值，设定报警程序。101皮带、102皮带、201皮带、202皮带电机电流正常值为55～60 A；103皮带、203皮带、204皮带、205皮带电机电流正常值为55～63 A；104皮带电机(高压)电流正常值为8～10 A，超出范围发出报警，发现设备异常可及时处理。