轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)技術(shù)裝備創(chuàng)新及常見機械故障的處置

1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2012.12.016轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)技術(shù)裝備創(chuàng)新及常見機械故障的處置張偉旗1，舒勝春2(1.江西銅業(yè)集團銅材有限公司，江西貴溪335424；2.三門三友冶化技術(shù)開發(fā)有限公司，浙江三門317103)摘要：對某冶煉廠轉(zhuǎn)爐常見機械故障進行分析。通過持續(xù)的技術(shù)裝備創(chuàng)新，加強對常見機械故障的控制，使其爐況更加穩(wěn)定。提升了噸銅能耗、耐火材料損耗、渣含銅等主要冶煉技術(shù)經(jīng)濟指標水平，延長了轉(zhuǎn)爐使用壽命。關(guān)鍵詞：銅冶煉；轉(zhuǎn)爐；機械故障；技術(shù)創(chuàng)新；經(jīng)濟效益中圖分類號：TF811文獻標識碼：A文章編號：1007-7545（2012）12-0000-00Equipm

2、ent Innovation and Common Mechanical Failures Addressing of Converter SystemZHANG Wei-qi1, SHU Sheng-chun2(1. Copper Co., Ltd of Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China;2. Sanmen Sanyou Metallurgy & Chemical Technologies Development Co., Ltd, Sanmen 317103, Zhejiang, China)Abstr

3、act: The common mechanical failures of converter furnace in a Smelter were analyzed. The convert furnace works with steadier conditions on the basis of equipment innovation and effective addressing of common mechanical failures. The main technical and economic indexes, including energy consumption o

4、f per ton copper, consumption of refractory material, copper in slag, were improved. The service life of converter furnace is prolonged.Key words: copper smelting; converter furnace; mechanical failure; technical innovation; economic benefit煉銅轉(zhuǎn)爐是處理銅和鎳硫化物的主要設(shè)備，可分為臥式P-S型、轉(zhuǎn)筒型和豎式G-F型。目前，我國礦銅冶煉廠冰銅吹煉幾乎全是采

5、用PS型轉(zhuǎn)爐，其優(yōu)點是：處理量大、反應速度快、氧利用率高；可充分利用鐵、硫等反應熱，勿需外加燃料等；其缺點是：間斷作業(yè)、煙氣波動量大、爐口漏風、SO2煙氣泄漏，處理能力偏小，動力消耗高等1。除冰銅外，生產(chǎn)流程中產(chǎn)出的塊狀煙塵、包子殼、煙塵球團、精煉渣、鑄造廢品、廢陽極模及電解精煉車間的殘極，均可作為冷料加人轉(zhuǎn)爐處理2。因此，為提高生產(chǎn)效率，降低設(shè)備故障率，減少生產(chǎn)成本，加強對轉(zhuǎn)爐常見機械故障的控制關(guān)鍵技術(shù)以及對其進行技術(shù)裝備創(chuàng)新是十分必要的。1 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)主要設(shè)備組成目前，貴溪冶煉廠擁有3臺世界上最大的PS轉(zhuǎn)爐，形成相對獨立的二系列，各自進行期交換吹煉。它主要由爐體、收塵、鍋爐、白煙塵及環(huán)集等系

6、統(tǒng)組成，其附屬設(shè)備主要由送風、傾轉(zhuǎn)、排煙、熔劑、環(huán)集、殘極加入等系統(tǒng)組成。1.1爐體系統(tǒng)爐體本體設(shè)備：主要由爐殼、爐襯、爐口、風口、大托輪、大齒圈等設(shè)備組成。爐體尺寸4.5 m×13 m，爐口尺寸2.8 m×2.35 m鼓型，處理冰銅量260 t/爐。爐體驅(qū)動裝置：主要由電動機、鏈式聯(lián)軸器、電磁制動器、減速機、蝸桿軸及軸承、蝸輪、小齒輪、大齒輪B、小齒輪軸軸承、輸出軸及軸承、角度給定裝置、傾轉(zhuǎn)限位開關(guān)、開關(guān)主從動齒輪、齒輪聯(lián)軸節(jié)、小齒輪軸承、傾轉(zhuǎn)用驅(qū)動小齒輪等部分組成。它通過電動機制動輪和連軸節(jié)斜齒平面渦桿減速機齒輪連軸節(jié)小齒輪大齒圈，而驅(qū)使爐體傾轉(zhuǎn)。捅風眼機：主要由本體即

7、驅(qū)動裝置、氣動裝置、電氣部分與附屬品組成。其附屬品主要由捅風眼桿、打開棒、控制室、捅風眼機吊具及架、行走軌道等組成。殘極加料系統(tǒng)：主要由油壓裝置、整列機、裝料運輸機、投入設(shè)備和檢測器等組成。主要負責轉(zhuǎn)爐吹煉時殘極的運送。收稿日期：2012-06-21作者簡介：張偉旗（1965-），男，江西余江人，高級工程師.1.2 轉(zhuǎn)爐收塵裝置 轉(zhuǎn)爐鍋爐出口鐘罩：它是轉(zhuǎn)爐的重要組成設(shè)備。由于排風機風量經(jīng)電收塵、各管道分配到各轉(zhuǎn)爐的風量不均，需通過它來調(diào)節(jié)每臺轉(zhuǎn)爐的排風量，以保證各臺轉(zhuǎn)爐的工藝需求。球型煙道：其型式為圓形+帶灰斗球形。轉(zhuǎn)爐煙道溢出煙氣進入其中，流通截面急劇變化，煙氣流速驟降，較大顆粒煙塵沉降下來

8、，通過煙道刮板和回轉(zhuǎn)閥將它排入煙灰罐中，再用叉車把煙灰運輸?shù)紺煙塵處理。轉(zhuǎn)爐沉塵室螺旋：煙氣進入電收塵前先經(jīng)過沉塵室，其功能與球形煙道性質(zhì)基本相同，為進一步減輕電收塵壓力，使一些大顆粒煙灰沉淀下來，經(jīng)螺旋運輸?shù)桨谉焿m。電收塵：它含塵氣體通過高壓直流靜電場，利用靜電分離原理將氣體凈化。轉(zhuǎn)爐排風機：它運行產(chǎn)生負壓，收集轉(zhuǎn)爐冶煉的煙氣；傳輸過程中，煙氣中的有毒物質(zhì)通過球型煙道、沉塵室、電收塵的收集，被運輸?shù)紺煙塵和白煙塵處理后進一步回收有價值物質(zhì)；電收塵的煙氣硫含量較高，風機可把煙氣輸送至硫酸車間制酸。1.3 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐系統(tǒng)它用于回收煙氣中余熱及沉降煙塵。主要由鍋爐本體(含輻射部和對流部)、汽包、

9、鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)、純水補給系統(tǒng)及煙塵排出系統(tǒng)等組成。鍋爐輻射部和對流部內(nèi)有大面積的隔膜式水冷壁和蒸發(fā)管，純水與高溫煙氣熱交換，形成汽水混合物。其中：汽包：分離汽水混合物產(chǎn)生蒸汽由其蒸汽管導出，可用于動力車間透平發(fā)電等。鍋爐循環(huán)泵：采用2臺臥式單吸入旋渦泵，壓力945 kPa，流量900 m3/h，通過聯(lián)軸節(jié)直連。煙灰排出系統(tǒng)：由振打裝置、灰斗、刮板機、回轉(zhuǎn)閥等組成。轉(zhuǎn)爐煙罩水套：供水系統(tǒng)由純水貯存罐、循環(huán)泵、補給泵、高位水槽、斷水檢測報警裝置等組成。1.4 白煙塵及環(huán)集系統(tǒng)白煙塵及附屬設(shè)備：電收塵收集的煙灰通過電收塵刮板、回轉(zhuǎn)閥排入集合刮板刮板，將煙塵運輸?shù)桨谉焿m中間倉。環(huán)集系統(tǒng)：主要由環(huán)集煙罩

10、、煙道、環(huán)集風機和煙囪等部分組成。運行系統(tǒng)環(huán)集風機產(chǎn)生負壓，將轉(zhuǎn)爐、閃速爐、陽極爐作業(yè)時逃逸的煙氣通過管道收集起來，再通過脫硫系統(tǒng)經(jīng)煙囪排入大氣?；顒訜熣郑河赡蜔徼T鋼板制作，用電動卷揚機通過鋼絲繩、滑輪和平衡錘在煙罩支架軌道上進行升降。固定煙罩：普通鋼板焊接水套，采用純水半徑化冷卻形成，共23塊。2 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的技術(shù)裝備創(chuàng)新2.1 進口機組成套設(shè)備國產(chǎn)化研發(fā)隨著捅風眼機及殘極加料機的成功研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用，進口機組成套設(shè)備皆已實現(xiàn)了國產(chǎn)化，且對其機械本體及控制系統(tǒng)均已實現(xiàn)自設(shè)計、自加工、自安裝調(diào)試，有效地降低轉(zhuǎn)爐的設(shè)備成本。2.2 彈簧錘振打裝置原設(shè)計錘打器故障率高，錘打效果很不理想，特別是裝在對

11、流區(qū)的錘打器極易失效，影響除塵效果，且檢修困難等。藉此，設(shè)計了新型彈簧錘振打器，其故障率低，效果極佳；另考慮到15轉(zhuǎn)爐鍋爐受熱面對流區(qū)的黏結(jié)、結(jié)塊較多，較難清理，在1#CFB對流室新增設(shè)3臺CYAIII型聲波除塵器，代替原有的振打裝置，以改善對流部的積灰狀況，工人勞動強度低。2.3 底部埋刮板機轉(zhuǎn)爐噴爐時，為防止在輻射室頂部形成的結(jié)瘤下落，砸壞底部埋刮機，設(shè)計采用的新措施有：在輻射室入口頂部布置了兩組錘打裝置進行定時錘打，可使頂部較小結(jié)瘤盡早就被震落，以減輕對下方水冷壁機刮板機的沖擊破壞；在輻射室入口埋刮板機的上方加裝了保護柵，當爐頂結(jié)塊下落時，可保護刮板機，不至于被其砸壞。2.4 鍋爐出口鐘

12、罩在鐘罩閥鋼絲繩滑輪的下方新增設(shè)鋼絲繩松弛限位裝置，可及時發(fā)現(xiàn)并處理因鐘罩積灰而導致的鋼絲繩亂槽現(xiàn)象；同時，其普通羊角限位易被腐蝕，將其改成耐酸腐蝕的凸輪限位，勿需機械接觸，且位置可視。2.5 余熱系統(tǒng)蒸汽管網(wǎng)在閃速爐和轉(zhuǎn)爐鍋爐蒸汽匯合點之后新增設(shè)抽汽減壓裝置，蒸汽流量1520 t/h，進氣壓力4.5 MPa，出汽壓力1.27 MPa，減壓后的蒸汽直接送入界外低壓蒸汽管網(wǎng)。當蒸汽干燥機停止用汽時，蒸汽量增大、壓力上升，減壓器就會自動打開泄壓，這樣不僅滿足了動力透平發(fā)電機的生產(chǎn)需要，也減少了因蒸汽量的波動而造成的SH、RH燒嘴燃燒不好，進而影響蒸汽溫度的控制。2.6 水循環(huán)管路減振技術(shù)優(yōu)化水循環(huán)

13、管管路：布置鍋筒、煙道和循環(huán)泵等設(shè)備時必須考慮好水循環(huán)管路的走向，管道宜短直，且具有一定的柔性，應優(yōu)先采用轉(zhuǎn)向角小的煨彎彎頭，減少不必要的彎頭；采用適宜的支吊架或固定鋼支架，以有效地分解管道的振動能量。增大水循環(huán)管管徑：轉(zhuǎn)爐吹煉期間，余熱鍋爐蒸發(fā)量較平穩(wěn)，可通過增大水循環(huán)管管徑，增加泵的循環(huán)水量，提高循環(huán)倍率，改變管道中汽水比例，使管道處于振幅較小、振動頻率較高的狀態(tài)；同時，可減少管道內(nèi)流體流速，減少彎頭處的沖擊；但增大水循環(huán)管管徑，增大了一次應力作用，耗費高，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，宜綜合加以考量。2.7 相連管路2.7.1 新增設(shè)金屬彈簧軟管設(shè)計時，應盡量避免管道應力對泵的影響，避免裝配應力、變形應力

14、和管道閥門的重力作用到泵體上，管系溫度變化大時，應增設(shè)金屬彈簧軟管，消除管道的熱應力。2.7.2 新增設(shè)管路的阻尼器在振動大、頻率低的管路系統(tǒng)處增設(shè)管路阻尼器等，可起到很好的減振作用，但其價格不菲，除非迫不得已方可安裝3。2.8 爐體潤滑系統(tǒng)采用自動定量、定時加油潤滑系統(tǒng)替代原人工加油潤滑，其優(yōu)點是：可據(jù)生產(chǎn)實際調(diào)整潤滑周期及給油量，其設(shè)備自動化程度高，設(shè)備故障率低，工人勞動強度低。3 轉(zhuǎn)爐常見機械故障的處置3.1 轉(zhuǎn)爐本體設(shè)備爐殼疲勞裂紋：隨著耐火磚的逐漸消耗，不斷脫落，往往會產(chǎn)生異常的溫度和負荷，極易導致殼體產(chǎn)生熱疲勞裂紋，應及時修補耐火磚和裂紋。爐殼蠕變變形：為提高轉(zhuǎn)爐爐襯使用壽命，高導

15、熱率鎂碳磚得到廣泛使用，它會引起爐殼溫度升高，使蠕變變形加劇，導致爐殼直徑變大，爐殼與托圈之間間隙減小，嚴重時會發(fā)生托圈與爐殼頂死現(xiàn)象，成為設(shè)備重大事故的隱患，嚴重危及正常生產(chǎn)。應研究其狀態(tài)及分布規(guī)律，為有效地控制該現(xiàn)象、延長爐殼使用壽命提供依據(jù)。本體設(shè)備：防火門氣缸漏氣、軟管破損時，可更換氣缸密封或整體更換；爐體大齒圈螺栓松動，應重新緊固螺栓或更換；抱閘失靈或太緊，應重新調(diào)整或更換抱閘片；潤滑裝置無壓力或油管漏油，應檢查其是否有油脂，若有，則應進行清洗或更換油管；要避免可動煙罩鋼絲繩脫槽，應防止可動煙罩脫軌。3.2 爐體支撐裝置一旦出現(xiàn)斷油、軸承損壞現(xiàn)象，會導致滾筒旋轉(zhuǎn)不良，應及時更換軸承，

16、再調(diào)整、加油；輪箍、滾筒產(chǎn)生異常聲音和磨損的主因是滾筒調(diào)整不良，故調(diào)整好滾筒很重要；已破損油封，應及時更換。3.3 爐體驅(qū)動裝置通常調(diào)整不到位或斷油易引起小齒輪輪緣和齒輪磨損，應再調(diào)整、加油；減速機產(chǎn)生異常聲音和振動通常是安裝螺栓松動了，必須再調(diào)整、緊固；斷油會導致聯(lián)軸器磨損，應定期加油、調(diào)整、更換；安全熔塞處漏油應按規(guī)定轉(zhuǎn)矩擰緊，更換安全熔塞和銅墊密封；機械密封處漏油，應及時更換機械密封，擰緊螺母。3.4 爐體制動系統(tǒng)3.4.1 爐體抱閘制動力矩變小制動帶磨損、主彈簧逐漸放松、制動架各鉸點孔或軸磨損過大等會引起爐體抱閘制動力矩變小。因此，制動帶磨損到一定厚度時必須更換；銷軸磨損量超過其原直徑

17、的5%、橢圓度超過1 mm時應及時更換；孔的磨損量超過原孔徑的5%時可用鉸刀擴孔，且重新配置相應的銷軸再用；若孔磨損較大，可用擴孔后加套，或焊補后再加工孔的辦法修復。3.4.2 抱閘制動器失靈或打不開主要表現(xiàn)為：制動帶磨損嚴重或脫帶；彈簧失靈；制動架已損壞；各鉸點卡死不能轉(zhuǎn)動；主彈簧作用力太大；液壓推桿或液壓電磁鐵油缸中缺油或空氣未排盡；線圈或整流元件燒毀；線路故障等現(xiàn)象。為此，應及時修復或更換已損壞零件，對制動架各鉸點每周需澆注稀油潤滑一次，使其轉(zhuǎn)動靈活，能有效地減少磨損。3.4.3 制動輪溫度過高安裝調(diào)整不當易引起制動輪溫度過高現(xiàn)象。有時制動器雖打開，但有一個制動帶未離開制動輪，互相摩擦會

18、使制動輪溫度短時間內(nèi)快速升至300400 ，造成制動帶冒煙。應及時調(diào)整制動架，使制動帶中心與制動輪中心重合，打開后兩邊間隙相等，且保持制動帶與制動輪的制動面平行；高溫酷暑下連續(xù)工作的起升機構(gòu)制動輪，也會導致該現(xiàn)象，應及時冷卻。起重機中制動輪的溫升一般環(huán)境溫度；冬季（-20 ）其表面溫度通常50 。高溫制動輪最佳冷卻法：當環(huán)境溫度為20 時，可使起升機構(gòu)在極限范圍內(nèi)空鉤運行一、二次，即可從300400 降至70 左右；高溫時制動器制動較緊，冷卻后也許變松，必須重新調(diào)整好制動器。3.5 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐3.5.1 煙塵漏損防塵板壓蓋密封或外殼接縫處泄漏：應定期點檢主、從動軸防塵板、或外殼全長范圍內(nèi)各個

19、法蘭的間隙；壓緊壓蓋密封墊或及時進行更換，或填入石棉繩并混入油脂。防塵板壓板螺栓松動：應定期點檢從動軸防塵板的間隙，及時清掃、緊固壓板螺栓。3.5.2 轉(zhuǎn)爐鍋爐循環(huán)泵機械密封泄漏：其主因是機械密封注水配管堵塞；定心不良；軸彎曲；軸承磨損；機械密封安裝不好；水中有雜物或灰塵；旋轉(zhuǎn)環(huán)及固定滑面平面度不夠；主軸和機械密封滑動面不垂直等。其相應措施有：疏通管道；重新定心；更換新軸；更換軸承；重新安裝；裝配前清除灰塵和雜物；重新加工更換；重新找正等。泵排水量不足：其主因是泵及吸入配管未注滿水；液體中混有空氣；葉輪被異物堵塞；葉輪損傷；旋轉(zhuǎn)方向不對等。其相應措施有：檢查管路；排出空氣；開蓋取出異物；更換葉

20、輪；重新接線換向等。排水壓力不足：其主因是液體中的氣體過多；旋轉(zhuǎn)方向不對；襯墊環(huán)磨損；葉輪損傷等。其相應措施有：排出空氣；重新接線換向；更換襯墊；更換葉輪等。原動機動力消耗大：其主因是系統(tǒng)揚程比設(shè)計的低；葉輪進入異物；襯墊環(huán)有磨損；機械密封的構(gòu)件不符合要求；旋轉(zhuǎn)部分與固定部分相接觸等。其相應的措施有：重新設(shè)計；開蓋取出異物；更換襯墊；重新設(shè)計機械密封；重新安裝等。軸承過熱：其主因是找正不正確；軸有彎曲；旋轉(zhuǎn)部分不平衡所引起的振動；潤滑不良；軸承箱內(nèi)的潤滑油過量，以及冷卻水不足等；軸承的安裝不良及組合不良；濁水進入軸承箱內(nèi)引起軸承生銹等。其相應的措施有：重新找正；更換新軸；重新解體找正；加入足量

21、的潤滑油；放掉一部分潤滑油，檢查冷卻水；解體重新安裝、選型；對軸承箱進行除銹處理等。泵振動和噪音大：大型余熱鍋爐采用強制循環(huán)+自然循環(huán)復合方式。其主因是進口液體壓力過高；找正不符合要求；軸彎曲；基礎(chǔ)不堅固；軸承磨損；葉輪磨損；旋轉(zhuǎn)部分不平衡；灰塵進入軸承里等。其相應的措施有：調(diào)整壓力；重新找正；更換軸；重新打基礎(chǔ)；更換軸承；更換磨損的葉輪；重新解體找正；清洗確認軸承等。3.5.3 鍋筒和煙道振動鍋筒即汽包，是汽水分離設(shè)備。它在水汽混合物沖擊下會產(chǎn)生振動；煙道是鍋爐的汽化冷卻部件，其中飽和水吸收煙氣熱能產(chǎn)生汽化，使水冷壁管道內(nèi)部壓力發(fā)生變化，引起煙道振動。設(shè)備運行中部分振動能量會引起與之相連接的水循環(huán)管道