河钢集团邯钢公司邯宝炼铁厂 河北邯郸 056000
摘要：通过对粒化塔浇筑耐磨陶瓷涂料解决了衬板脱落堵塞分配器的问题，抬高搅拌管解决了粒化塔漏水的问题。格栅采用锰钢板条制作，提高了耐磨强度。热水池底部开凿一个直径为500mm的人孔，方便人员进入。根据转矩手动控制转速，增加重点设备的报警程序，使得两座高炉的随机作业率到达99.5%以上。
关键词：粒化塔；格栅；热水池；转矩；报警程序
1引言
邯宝炼铁厂1#、2#高炉均为3200m3，采用INBA法处理水渣。每座高炉南北场各1套，共4套INBA水渣处理系统。以1#高炉为例，北场INBA系统针对1#、2#铁口，南场INBA系统针对3#、4#两个铁口。INBA法处理水渣的优点是布置紧凑，占地面积小，用地少。冲渣和脱水过程连续不断，通过转鼓传动电机上的转矩，可测量瞬间渣流量，可靠性高、作业率高。排入大气中的排放物少，提高了污染控制能力，抗爆能力高，安全性好[1-4]。冲渣水在粒化塔、脱水转鼓、热水池、冷水池之间进行不断循环，成为闭环水系统。水渣由皮带运至渣场。1#高炉运输皮带有3条，分别是：Z101、Z102、Z103，2#高炉运输皮带有5条，分别是：Z201、Z202、Z203、Z204、Z205，Z104皮带为1#高炉和2#高炉所共用，最终将水渣运送至渣场外卖，如图1所示。
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图1 INBA水渣系统工艺流程图
2邯宝炼铁厂INBA水渣系统改进前状态
INBA水冲渣系统改进前，存在以下主要问题有三类，详细分析如下：
2.1 粒化塔问题
粒化塔设备存在以下3点问题，详细如下：
1）粒化池内积渣块较多，造成粒化池有效利用空间缩小。粒化池内堆积大量的火渣块，堵塞格栅，严重时造成粒化塔循环水溢流。跑水情况常有发生，高炉南北场两套INBA系统周围树木大量被烧死，给环境带来严重危害。
2）粒化塔内有碳化硅耐磨板经过水冲刷，钢板裸露，极易脱落。
3）设备陈旧老化，格栅多处损坏，造成渣水四溢，影响正常生产。内部衬板大面积脱落，造成粒化池钢结构不同程度的锈蚀漏水。
2.2热水池和冷水池问题
每套INBA有各自独立的闭环冲渣水路。冲渣水在水路中循环，闭环水系统根据渣流量分级工作，整套系统具有安全、灵活和节电等优点。冲渣水贮存在冷却塔下面的冷水池中，3台冲渣泵将水从冷水池送入冲渣头，泵分级工作，根据熔渣流量，一或二台冲渣泵运行，第三台泵备用。只要冲渣开始，至少有一台泵连续运行，一旦一台冲渣泵起动，冲渣池水位将上升到预定高度。为了避免细渣在热水池沉淀，安装底流泵将底部渣水送回冲渣池。安装压缩空气回路作为驱动气动阀和反向吹扫转鼓滤网。排水泵一方面为防止泵坑积水，可以将水送到集水池、它也可排空热水池、或在下大雨后，需要进行排水。热水池的构造为如图2所示。
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图2 热水池示意图
目前，由于转鼓滤网损坏多，水渣从转鼓进入热水池和冷水池，渣砂沉淀板结，造成冷水池有效容积减少。具体有以下4个问题：
1）热水池内部积渣多，四边侧壁板结严重，热水池有效利用容积减少；大型机械不能进入，清理困难。
2）导流槽板结严重，其通过面积减少到了30%左右，严重影响水渣的水循环，热水池过滤水的工艺职能不能有效发挥，清理导流槽需要大量的人力和时间。
3）大量渣砂进入热水池，随着热水泵流向凉水池，堵塞了热水主管的回流管，现在已经不能使用。此外，渣砂流经热水泵，造成热水泵频繁损坏，不能正常冲渣作业。
4）热水池积渣堵塞了该位置的液位计，现在已不能使用。
2.3 脱水转鼓问题
每套INBA系统由一个粒化池和一套脱水系统及皮带运输系统构成。冲渣池里的渣水混合物，借助其重力和搅拌管的推力由粒化池经连接件流进脱水转鼓。在内径中，转鼓由带叶片的隔间分成若干个小隔断，将成品水渣从水中滤出，并且在旋转180左右之后，将成品渣卸到皮带运输机上。脱水转鼓可接受最高为12t/min峰值渣量。脱水转鼓的所有磨损件设计成可快速拆卸，以便进行维修。转鼓内的皮带运输机可借助电动绞车缩回，而分配器和缓冲箱可借助于拆卸装置拆去。
转鼓的旋转是通过电机、VVVF传动装置、减速箱传动、链式传动机构实现的。为了进行维修，提供具有固定速度的辅助电动传动装置。目前，转鼓问题是：
1）转鼓水冲洗管道喷头堵塞严重。
2）分配器上面集料严重，清理分配器困难。
3）转鼓不能根据熔渣流量自动调节转速，岗位工手动调节不及时就会出现溢水溢渣现象，给生产制造了很大麻烦，同时也增加了能源消耗。
3 INBA水渣系统改进及实践
3.1改造粒化塔
运行车间利用检修机会将粒化管抬高，消除了内残留积渣的现象，减少了跑水跑渣的事故，周围的环境有了极大的改观。。以前格栅是采用炉前钻杆、风镐钳子来补焊，但此并非长久之计，采用8-10mm厚的锰钢板条，焊接成格栅，增加其耐磨强度。溢流现象的消除使得每月节约补水3000t左右，大大地减少了净化水的消耗。同时降低了人力、设备成本，每月节约成本近20万元。
粒化塔四壁和底部改进前使用的是碳化硅衬板，单价为16000元，采购周期为40天，施工工期需4天，且易脱落，无法满足工艺要求。试用耐磨料局部修复，2015年用耐磨陶瓷涂料共72.4吨，其中一次38吨用于铺底修复，其余因没有足够时间只进行局部修复。2016年用料16.5吨，2017年用料24.8吨，对粒化塔进行局部修复，试用效果良好。2018年，为满足工艺要求和施工工期要求，巩义科恒公司免费施工，利用高炉中修机会对四个粒化塔进行彻底改造。
3.2 冷水池和热水池的改进
2014年运行车间接手水渣作业区以后，发现2#高炉北场2#凉水池积渣严重，容量已很小，且出水量也较小造成多次造成溢流现象，于是考虑将两个凉水池分开用一个凉水池来供水。每台冲渣泵的水流量1300m3/h，两台为2600m3/h，每秒钟的流量为2600/3600=0.722m3/s，粒化塔出口管道直径为500mm，则截面积为0.19625m2，水的流速为0.722/0.19625=3.68米/秒。经计算可以满足使用，于是堵盲板将两个凉水池分开，从而使凉水池清渣有了充足的时间，也为2#高炉凉水池堵漏提供了条件，解决了凉水池长期漏水无法治理的问题。
轴承冷却水和机械密封冷却水由并联改为串联，每小时可节约生产净化水42.39吨，按照2018年生产净化水的价格为2.5元/m3，每年可节省42.39t/h×24h×365天×2.5元=92.8万元。在钢铁经济形势十分严峻的情况下，优化运行方式和短平快的设备改造成为降本增效的有效方式，此项改造通过增加一根连通管，就实现了原来管道由并联改为串联的结构，同时也创造了巨大的经济效益。改造前冲渣泵、热水泵机械密封一旦漏水量较大就必须申请高炉连出对泵进行更换，改造后在线更换盘根即可，由此每年大约可节省4台，每台泵的价格为3.4万/台，一年可节约13.6万元。少换4台泵的同时意味着高炉可少连出4次，避免了因连出带来的炉况波动。
由于水渣板结严重，热水池水渣板结尤为明显，且由于热水池需检修时才能清理，并且清理出的水渣需用吊车吊出，清理难度极大。在充分考虑和观察水渣板结的部位后发现在导料槽下面板结最为严重，四个热水池导料槽下面均已板结，且板结异常严重，为了更好的清理水渣同时缓解水渣板结问题决定将导料槽部分割除。最终根据现场实际情况每个热水池割除了3根导料槽，这样既保证了清渣的顺利进行，同时也使以后水渣板结速度变慢，有效的改善了水渣板结的情况。热水池底部开凿一个直径为500mm的人孔，方便人员进入，清理积渣。
3.3 脱水转鼓的改进
维保人员更换提渣网、滤网不及时，堵塞的滤网大大的影响了转鼓的过滤能力。大量的细渣会磨坏管道、阀门，加重底流泵的负担，严重时使冲渣不能顺利进行。转鼓滤出的水渣含水率过高造成了一系列的问题，因而有效地提高水渣的脱水率成为刻不容缓的任务之一。运行车间采用以下方法解决转鼓带水严重的问题。
一部分喷吹头未与转鼓的切线呈90度夹角，使得吹扫达不到最佳效果；一部分喷吹头堵塞，喷不出净化水和空气。运行车间更换了压缩空气吹扫管和转鼓清洗水吹扫管，调整到75度夹角，斜向上喷吹，有了明显的效果。适当增加配重，防止皮带因水分过多出现打滑现象。重中之重是加强对转鼓滤网的清洗和更换，加强日常点检，利用一切机会对破损的滤网进行更换。转鼓不能根据熔渣流量自动调节转速，岗位工手动调节不及时就会出现溢水溢渣现象，给生产制造了很大麻烦，同时也增加了能源消耗，运行车间已经上报分厂，加快恢复转速自动调节装置。目前根据转矩手动控制转速，增加重点设备的报警程序，保证两座高炉的正常冲渣。
渣粒进入热水池，由热水泵抽入冷水池，再由冲渣泵进入粒化塔，大量的渣量导致热水池、冷水池积渣严重，阀门、管道磨损严重，除此之外，也增加了两台底流泵的负担。为避免滤网破坏引起的种种问题，运行车间采取以下措施：
巡检工接班前、每次高炉堵口后检查一遍滤网。组织维修人员有计划更换转鼓提渣网，在高炉堵口后及时施工，提高工作效率，并保证施工质量。加强点检转鼓清洗水装置和低压压缩空气装置，有堵塞的喷头及时清理，全力保护转鼓滤网的透水性能。车间技术员加强对主控板报和电脑数据检查，并督促岗位工对现场设备的巡检，监督维保人员的作业，提高整个运行车间的管理、技术水平。
结论
水渣INBA法在邯宝炼铁厂的运用是成功的，该方法设计技术优良，工艺效果好，脱水效率高，过滤效果好，整个系统运行稳定。运行车间自接手后，通过对以上设备进行改造，高炉冲渣随机作业率达到了99.5%以上，为高炉稳定顺行创造了外围条件。
参考文献：
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