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新型上罐固定式串罐无料钟炉顶在本钢的应用

文档作者：母惺文档来源：本钢板材股份有限公司炼铁厂		点击数：	更新时间： 2023年04月25日
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新型上罐固定式串罐无料钟炉顶在本钢的应用
母  惺
（本钢板材股份有限公司炼铁厂）
摘  要  通过对本钢在6、7、8高炉建设中成功引进的PW新型上罐固定式串罐中心无料钟炉顶的介绍，简要阐述了无料钟炉顶的类型和优缺点，重点介绍了串罐式无料钟炉顶尤其是新型上罐固定式串罐中心无料钟炉顶的优点，并以5号高炉使用的旋转料罐式作对比，简单的对其进行效益分析。
关键词  无料钟炉顶   串罐   并罐   旋转料罐   固定料罐  
1 前言
高炉炉顶设备是高炉炼铁生产的关键和重要设备。近年来，随着我国钢铁企业的飞速发展，各种新工艺、新装备也在各钢铁企业应运而生，尤其是高炉炉顶设备，无料钟炉顶装料设备已经在新建、大修改造中占绝对主导地位，无料钟炉顶取代传统的钟式炉顶已是必然趋势。在我国钢铁工业快速发展的新形势下，加速生产工艺的优化和技术装备的升级换代，采用技术先进、性能良好的无料钟炉顶设备，对优化高炉生产，改善技术经济指标具有重要意义。本钢已投产的6、7号高炉和正在建设的8高炉均引进的PW新型上罐固定式串罐中心无料钟炉顶，是国内最先引进该装备的钢铁企业之一，该装备处于国际先进水平。从6、7号高炉的生产实践来看效果良好，优势尽显。
2 无料钟炉顶
2.1 无料钟炉顶发展概述
无料钟炉顶是上世纪70年代初由卢森堡PW公司推出的新型高炉装料装置，为积木式结构，它采用小直径的上下密封阀实现炉顶煤气密封，采用旋转溜槽和料流调节闸门布料。第一次使用的无料钟炉顶是1972年德国蒂森钢铁公司投入使用的并罐式无料钟炉顶，随后就在世界各地迅速推广。上世纪80年代后，PW公司又相继推出了串罐式、串并罐式等无料钟炉顶。通过三十多年的不断完善和发展，无料钟炉顶技术已经相当成功。同时世界各地也相继开发出了各种型式的无料钟炉顶，就国内而言，就有多家企业成功研制开发出具有自主知识产权的无料钟炉顶成套设备并投入使用。其中具有代表性的有：石家庄三环阀门股份有限公司研制的WZ型无料钟炉顶，包头钢铁设计研究总院开发的BT型高炉无料钟炉顶，秦皇岛冶金机械有限公司开发的SS型无料钟炉顶，唐山市嘉恒实业有限公司开发研制的无料钟炉顶等。从使用情况来看，各种型式的无料钟炉顶都有自己的优势，但在大型高炉上，PW型无料钟炉顶相对优势明显一些。后面就以PW型无料钟炉顶为例对其进行阐述。
2.2  无料钟炉顶的优缺点
与钟式炉顶和钟阀式炉顶相比较，无料钟炉顶主要有以下优点：1）建设投资低。它简化了炉顶装料设备,其高度较钟阀式炉顶低1/3，设备重量比钟阀式炉顶减少1/2～1/3。2）密封阀代替料钟，密封性能得到改善，可进一步提高炉顶压力和延长炉顶寿命。3）布料采用可摆动旋转溜槽，提高了布料的多样化和调剂手段，可实现快速旋转布料、螺旋布料、定点布料和扇形布料等。[1]
同时无料钟炉顶也存在以下缺点：1）上下密封阀耐热硅橡胶的容许温度低（250～300℃），对于热矿装炉的高炉，炉喉温度往往可达400～500℃，通常采用密封软座的金属通水冷却，耐热硅橡胶的表面吹冷却气冷却的方法来解决，也有的采用硬密封和软密封相结合的结构来代替软密封的方法。现代高炉大都采用冷矿装炉，炉顶设备的工作条件得以大大改善，同时在炉喉设洒水阀降低炉顶煤气温度，减少其对炉顶设备的不利影响。但冷矿装料容易在密封座密封面上积灰，影响密封寿命，PW型无料钟炉顶采用蒸汽加热密封座方式来防止积灰。2）布料器传传动系统及溜槽自动控制系统复杂。
2.3   无料钟炉顶的几种型式
无料钟炉顶大致可分为并罐式、串罐式和串并罐式三种。[2]其中被广泛采用的主要是并罐式和串罐式两种,各有其特点。在无料中炉顶发展的前十年都是并罐式无料钟炉顶，采用两个并列的上料罐分别向称量料罐内装料，其装料能力大，但布料有蛇形偏析现象，设备部件多，设备重量也较大，加上需要两套均排压设施，因此投资相对较高。串罐式无料钟将并罐的上料罐合二为一，由一个料罐单独向称量料罐内装料，它能有效地控制装料过程中的物料粒度偏析，料罐称量准确，料闸可控性更佳，设备重量更轻，设备故障率较低，因此，在最近新建和改造的高炉上，较多地采用了串罐无料钟。
3 串罐式无料钟炉顶
3.1 串罐式无料钟炉顶的型式
按上下料罐的中心是否重合来分,串罐式无料钟可分为中心式和偏心式, 中心式串罐式无料钟上下料罐的中心线与高炉中心线重合，偏心式串罐式无料钟则下料罐中心线与高炉中心线平行,上料罐与高炉中心线有一定夹角。图1为两种料罐的对比图。偏心料罐多为固定式料罐，它只是在并罐式料罐的基础上减少了一个料罐，但同样没有很好解决布料有蛇形偏析问题，应用较少。

按上部料罐的结构型式来分，串罐式无料钟又可分为旋转料罐与固定料罐两种。这种分发较为普遍。图2和图3分别是两种型式无料钟炉顶的示意图。后面将以这两种型式的料罐进行重点阐述。
 
最初的串罐式无料钟炉顶为固定式料罐，和并罐式相比，它简化了炉顶结构，但没有完全解决物料粒度偏析问题。随后PW又推出了如图2所示上罐旋转式无料钟炉顶，它通过驱动装置4带动上料罐旋转来解决炉料在料罐内的偏析问题，但是其旋转料罐减速机故障多，轴承因积灰而损坏，且损坏后滚珠掉下打坏传动齿轮，使其经常不能转动，而且上下罐间除尘效果不好。后来，PW公司将旋转料罐的支撑方式改为8个滚动托轮支撑，但旋转机构及齿圈体积庞大，运转振动较大，维护、检修不太方便。本钢5号高炉采用的是改进后的上罐旋转式无料钟炉顶型式。
图3是本钢6、7、8号高炉本钢使用的新型上罐固定式无料钟炉顶，它取消了旋转料罐的驱动装置，和最初的固定式料罐的最大不同是其在胶带机1和上料罐之间设有导流板2（上罐旋转式也有）和多嘴式料流分配器，从而解决上部料罐固定时炉料在料罐内的偏析问题及旋转料罐所带来的旋转机构维护保养问题，而且简化了炉顶小框架的布置，使检修维护空间加大。
3.2  新型上罐固定式无料钟炉顶的优点
上部料罐的型式影响料罐在炉顶上的支撑方式以及设备维修等相关问题。新型上罐固定式无料钟炉顶没有了上料罐的驱动装置，全由钢结构支撑，减少了驱动设备及其润滑部分的投资的同时，也减少了生产运行成本。表1是旋转料罐与固定料罐无料钟炉顶的比较。通过比较不难看出固定料罐的优势明显。
表1   旋转料罐与固定料罐结构对比表
	旋转料罐	固定料罐
无料钟设备组成	旋转料罐、称量料罐、下阀箱、齿轮箱、布料溜槽等	固定料罐、称量料罐、下阀箱、齿轮箱、布料溜槽等
装料能力	相同
旋转机构	旋转机构体积大、笨重，不易更换，旋转机构复杂且磨损较大，旋转机构需要引进	无旋转机构
上料罐粒度偏析	没有	基本上没有
设备重量	较重	较轻
支撑方式及平台布置	旋转料罐、称量料罐支撑在6根支柱组成的小框架环梁上，环梁结构复杂，制造难度大，炉顶结构及平台布置复杂	固定料罐支撑在炉顶大框架上，称量料罐支撑在4根支柱组成的小框架上，小框架结构简单，炉顶结构及平台布置更加简洁
上下罐间除尘	需要除尘	全密封，不需除尘
设备维护检修	困难	容易
总体评价	良	优

4 效益分析
本钢5号高炉2001年扩容改造时采用了带滚动托轮支撑的旋转料罐式无料钟炉顶，其炉容为2600m3，料罐容积为50m3，由两台18.5KW同时驱动料罐旋转，年耗电量约28.5万KW，约合人民币14万元，加上对上料罐驱动系统的日常维护、备件消耗、事故损失等，年耗费应在70万元以上。同样，本钢2004年和2005年相继投产的6、7号采用了上罐固定式无料钟炉顶，炉容均为2850m3，料罐容积为同样50m3，没有驱动装置，分流装置为钢结构件，真正做到免维护，备件消耗少，综合起来年节约资金约50万元。可见，新型上罐固定式无料钟炉顶在本钢的应用是成功的。
5结束语
新型上罐固定式无料钟炉顶在本钢成功应用的实践证明，在我国钢铁工业快速发展今天，加速生产工艺的优化和技术装备的升级换代，采用技术先进、性能良好装备，对优化钢铁生产，改善技术经济指标具有重要现实意义。由于本人水平有限，文中可能存在许多不足之处，恳请各位专家提出批评指正，同时在此向本文提供帮助的单位和个人表示衷心的感谢！
参考文献
[1]  《高炉炼铁生产技术手册》（第一版）， 周传典主编，冶金工业出版社，232页。
[2]  《炼铁机械》（修订版），严允进主编，183页。

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