转炉系统技术装备创新及常见机械故障的处置

1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2012.12.016转炉系统技术装备创新及常见机械故障的处置张伟旗1，舒胜春2(1.江西铜业集团铜材有限公司，江西贵溪335424；2.三门三友冶化技术开发有限公司，浙江三门317103)摘要：对某冶炼厂转炉常见机械故障进行分析。通过持续的技术装备创新，加强对常见机械故障的控制，使其炉况更加稳定。提升了吨铜能耗、耐火材料损耗、渣含铜等主要冶炼技术经济指标水平，延长了转炉使用寿命。关键词：铜冶炼；转炉；机械故障；技术创新；经济效益中图分类号：TF811文献标识码：A文章编号：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炼铜转炉是处理铜和镍硫化物的主要设备，可分为卧式P-S型、转筒型和竖式G-F型。目前，我国矿铜冶炼厂冰铜吹炼几乎全是采

5、用PS型转炉，其优点是：处理量大、反应速度快、氧利用率高；可充分利用铁、硫等反应热，勿需外加燃料等；其缺点是：间断作业、烟气波动量大、炉口漏风、SO2烟气泄漏，处理能力偏小，动力消耗高等1。除冰铜外，生产流程中产出的块状烟尘、包子壳、烟尘球团、精炼渣、铸造废品、废阳极模及电解精炼车间的残极，均可作为冷料加人转炉处理2。因此，为提高生产效率，降低设备故障率，减少生产成本，加强对转炉常见机械故障的控制关键技术以及对其进行技术装备创新是十分必要的。1 转炉系统主要设备组成目前，贵溪冶炼厂拥有3台世界上最大的PS转炉，形成相对独立的二系列，各自进行期交换吹炼。它主要由炉体、收尘、锅炉、白烟尘及环集等系

6、统组成，其附属设备主要由送风、倾转、排烟、熔剂、环集、残极加入等系统组成。1.1炉体系统炉体本体设备：主要由炉壳、炉衬、炉口、风口、大托轮、大齿圈等设备组成。炉体尺寸4.5 m×13 m，炉口尺寸2.8 m×2.35 m鼓型，处理冰铜量260 t/炉。炉体驱动装置：主要由电动机、链式联轴器、电磁制动器、减速机、蜗杆轴及轴承、蜗轮、小齿轮、大齿轮B、小齿轮轴轴承、输出轴及轴承、角度给定装置、倾转限位开关、开关主从动齿轮、齿轮联轴节、小齿轮轴承、倾转用驱动小齿轮等部分组成。它通过电动机制动轮和连轴节斜齿平面涡杆减速机齿轮连轴节小齿轮大齿圈，而驱使炉体倾转。捅风眼机：主要由本体即

7、驱动装置、气动装置、电气部分与附属品组成。其附属品主要由捅风眼杆、打开棒、控制室、捅风眼机吊具及架、行走轨道等组成。残极加料系统：主要由油压装置、整列机、装料运输机、投入设备和检测器等组成。主要负责转炉吹炼时残极的运送。收稿日期：2012-06-21作者简介：张伟旗（1965-），男，江西余江人，高级工程师.1.2 转炉收尘装置 转炉锅炉出口钟罩：它是转炉的重要组成设备。由于排风机风量经电收尘、各管道分配到各转炉的风量不均，需通过它来调节每台转炉的排风量，以保证各台转炉的工艺需求。球型烟道：其型式为圆形+带灰斗球形。转炉烟道溢出烟气进入其中，流通截面急剧变化，烟气流速骤降，较大颗粒烟尘沉降下来

8、，通过烟道刮板和回转阀将它排入烟灰罐中，再用叉车把烟灰运输到C烟尘处理。转炉沉尘室螺旋：烟气进入电收尘前先经过沉尘室，其功能与球形烟道性质基本相同，为进一步减轻电收尘压力，使一些大颗粒烟灰沉淀下来，经螺旋运输到白烟尘。电收尘：它含尘气体通过高压直流静电场，利用静电分离原理将气体净化。转炉排风机：它运行产生负压，收集转炉冶炼的烟气；传输过程中，烟气中的有毒物质通过球型烟道、沉尘室、电收尘的收集，被运输到C烟尘和白烟尘处理后进一步回收有价值物质；电收尘的烟气硫含量较高，风机可把烟气输送至硫酸车间制酸。1.3 转炉余热锅炉系统它用于回收烟气中余热及沉降烟尘。主要由锅炉本体(含辐射部和对流部)、汽包、

9、锅炉水循环系统、纯水补给系统及烟尘排出系统等组成。锅炉辐射部和对流部内有大面积的隔膜式水冷壁和蒸发管，纯水与高温烟气热交换，形成汽水混合物。其中：汽包：分离汽水混合物产生蒸汽由其蒸汽管导出，可用于动力车间透平发电等。锅炉循环泵：采用2台卧式单吸入旋涡泵，压力945 kPa，流量900 m3/h，通过联轴节直连。烟灰排出系统：由振打装置、灰斗、刮板机、回转阀等组成。转炉烟罩水套：供水系统由纯水贮存罐、循环泵、补给泵、高位水槽、断水检测报警装置等组成。1.4 白烟尘及环集系统白烟尘及附属设备：电收尘收集的烟灰通过电收尘刮板、回转阀排入集合刮板刮板，将烟尘运输到白烟尘中间仓。环集系统：主要由环集烟罩

10、、烟道、环集风机和烟囱等部分组成。运行系统环集风机产生负压，将转炉、闪速炉、阳极炉作业时逃逸的烟气通过管道收集起来，再通过脱硫系统经烟囱排入大气。活动烟罩：由耐热铸钢板制作，用电动卷扬机通过钢丝绳、滑轮和平衡锤在烟罩支架轨道上进行升降。固定烟罩：普通钢板焊接水套，采用纯水半径化冷却形成，共23块。2 转炉系统的技术装备创新2.1 进口机组成套设备国产化研发随着捅风眼机及残极加料机的成功研发及产业化应用，进口机组成套设备皆已实现了国产化，且对其机械本体及控制系统均已实现自设计、自加工、自安装调试，有效地降低转炉的设备成本。2.2 弹簧锤振打装置原设计锤打器故障率高，锤打效果很不理想，特别是装在对

11、流区的锤打器极易失效，影响除尘效果，且检修困难等。藉此，设计了新型弹簧锤振打器，其故障率低，效果极佳；另考虑到15转炉锅炉受热面对流区的黏结、结块较多，较难清理，在1#CFB对流室新增设3台CYAIII型声波除尘器，代替原有的振打装置，以改善对流部的积灰状况，工人劳动强度低。2.3 底部埋刮板机转炉喷炉时，为防止在辐射室顶部形成的结瘤下落，砸坏底部埋刮机，设计采用的新措施有：在辐射室入口顶部布置了两组锤打装置进行定时锤打，可使顶部较小结瘤尽早就被震落，以减轻对下方水冷壁机刮板机的冲击破坏；在辐射室入口埋刮板机的上方加装了保护栅，当炉顶结块下落时，可保护刮板机，不至于被其砸坏。2.4 锅炉出口钟

12、罩在钟罩阀钢丝绳滑轮的下方新增设钢丝绳松弛限位装置，可及时发现并处理因钟罩积灰而导致的钢丝绳乱槽现象；同时，其普通羊角限位易被腐蚀，将其改成耐酸腐蚀的凸轮限位，勿需机械接触，且位置可视。2.5 余热系统蒸汽管网在闪速炉和转炉锅炉蒸汽汇合点之后新增设抽汽减压装置，蒸汽流量1520 t/h，进气压力4.5 MPa，出汽压力1.27 MPa，减压后的蒸汽直接送入界外低压蒸汽管网。当蒸汽干燥机停止用汽时，蒸汽量增大、压力上升，减压器就会自动打开泄压，这样不仅满足了动力透平发电机的生产需要，也减少了因蒸汽量的波动而造成的SH、RH烧嘴燃烧不好，进而影响蒸汽温度的控制。2.6 水循环管路减振技术优化水循环

13、管管路：布置锅筒、烟道和循环泵等设备时必须考虑好水循环管路的走向，管道宜短直，且具有一定的柔性，应优先采用转向角小的煨弯弯头，减少不必要的弯头；采用适宜的支吊架或固定钢支架，以有效地分解管道的振动能量。增大水循环管管径：转炉吹炼期间，余热锅炉蒸发量较平稳，可通过增大水循环管管径，增加泵的循环水量，提高循环倍率，改变管道中汽水比例，使管道处于振幅较小、振动频率较高的状态；同时，可减少管道内流体流速，减少弯头处的冲击；但增大水循环管管径，增大了一次应力作用，耗费高，结构设计时，宜综合加以考量。2.7 相连管路2.7.1 新增设金属弹簧软管设计时，应尽量避免管道应力对泵的影响，避免装配应力、变形应力

14、和管道阀门的重力作用到泵体上，管系温度变化大时，应增设金属弹簧软管，消除管道的热应力。2.7.2 新增设管路的阻尼器在振动大、频率低的管路系统处增设管路阻尼器等，可起到很好的减振作用，但其价格不菲，除非迫不得已方可安装3。2.8 炉体润滑系统采用自动定量、定时加油润滑系统替代原人工加油润滑，其优点是：可据生产实际调整润滑周期及给油量，其设备自动化程度高，设备故障率低，工人劳动强度低。3 转炉常见机械故障的处置3.1 转炉本体设备炉壳疲劳裂纹：随着耐火砖的逐渐消耗，不断脱落，往往会产生异常的温度和负荷，极易导致壳体产生热疲劳裂纹，应及时修补耐火砖和裂纹。炉壳蠕变变形：为提高转炉炉衬使用寿命，高导

15、热率镁碳砖得到广泛使用，它会引起炉壳温度升高，使蠕变变形加剧，导致炉壳直径变大，炉壳与托圈之间间隙减小，严重时会发生托圈与炉壳顶死现象，成为设备重大事故的隐患，严重危及正常生产。应研究其状态及分布规律，为有效地控制该现象、延长炉壳使用寿命提供依据。本体设备：防火门气缸漏气、软管破损时，可更换气缸密封或整体更换；炉体大齿圈螺栓松动，应重新紧固螺栓或更换；抱闸失灵或太紧，应重新调整或更换抱闸片；润滑装置无压力或油管漏油，应检查其是否有油脂，若有，则应进行清洗或更换油管；要避免可动烟罩钢丝绳脱槽，应防止可动烟罩脱轨。3.2 炉体支撑装置一旦出现断油、轴承损坏现象，会导致滚筒旋转不良，应及时更换轴承，

16、再调整、加油；轮箍、滚筒产生异常声音和磨损的主因是滚筒调整不良，故调整好滚筒很重要；已破损油封，应及时更换。3.3 炉体驱动装置通常调整不到位或断油易引起小齿轮轮缘和齿轮磨损，应再调整、加油；减速机产生异常声音和振动通常是安装螺栓松动了，必须再调整、紧固；断油会导致联轴器磨损，应定期加油、调整、更换；安全熔塞处漏油应按规定转矩拧紧，更换安全熔塞和铜垫密封；机械密封处漏油，应及时更换机械密封，拧紧螺母。3.4 炉体制动系统3.4.1 炉体抱闸制动力矩变小制动带磨损、主弹簧逐渐放松、制动架各铰点孔或轴磨损过大等会引起炉体抱闸制动力矩变小。因此，制动带磨损到一定厚度时必须更换；销轴磨损量超过其原直径

17、的5%、椭圆度超过1 mm时应及时更换；孔的磨损量超过原孔径的5%时可用铰刀扩孔，且重新配置相应的销轴再用；若孔磨损较大，可用扩孔后加套，或焊补后再加工孔的办法修复。3.4.2 抱闸制动器失灵或打不开主要表现为：制动带磨损严重或脱带；弹簧失灵；制动架已损坏；各铰点卡死不能转动；主弹簧作用力太大；液压推杆或液压电磁铁油缸中缺油或空气未排尽；线圈或整流元件烧毁；线路故障等现象。为此，应及时修复或更换已损坏零件，对制动架各铰点每周需浇注稀油润滑一次，使其转动灵活，能有效地减少磨损。3.4.3 制动轮温度过高安装调整不当易引起制动轮温度过高现象。有时制动器虽打开，但有一个制动带未离开制动轮，互相摩擦会

18、使制动轮温度短时间内快速升至300400 ，造成制动带冒烟。应及时调整制动架，使制动带中心与制动轮中心重合，打开后两边间隙相等，且保持制动带与制动轮的制动面平行；高温酷暑下连续工作的起升机构制动轮，也会导致该现象，应及时冷却。起重机中制动轮的温升一般环境温度；冬季（-20 ）其表面温度通常50 。高温制动轮最佳冷却法：当环境温度为20 时，可使起升机构在极限范围内空钩运行一、二次，即可从300400 降至70 左右；高温时制动器制动较紧，冷却后也许变松，必须重新调整好制动器。3.5 转炉余热锅炉3.5.1 烟尘漏损防尘板压盖密封或外壳接缝处泄漏：应定期点检主、从动轴防尘板、或外壳全长范围内各个

19、法兰的间隙；压紧压盖密封垫或及时进行更换，或填入石棉绳并混入油脂。防尘板压板螺栓松动：应定期点检从动轴防尘板的间隙，及时清扫、紧固压板螺栓。3.5.2 转炉锅炉循环泵机械密封泄漏：其主因是机械密封注水配管堵塞；定心不良；轴弯曲；轴承磨损；机械密封安装不好；水中有杂物或灰尘；旋转环及固定滑面平面度不够；主轴和机械密封滑动面不垂直等。其相应措施有：疏通管道；重新定心；更换新轴；更换轴承；重新安装；装配前清除灰尘和杂物；重新加工更换；重新找正等。泵排水量不足：其主因是泵及吸入配管未注满水；液体中混有空气；叶轮被异物堵塞；叶轮损伤；旋转方向不对等。其相应措施有：检查管路；排出空气；开盖取出异物；更换叶

20、轮；重新接线换向等。排水压力不足：其主因是液体中的气体过多；旋转方向不对；衬垫环磨损；叶轮损伤等。其相应措施有：排出空气；重新接线换向；更换衬垫；更换叶轮等。原动机动力消耗大：其主因是系统扬程比设计的低；叶轮进入异物；衬垫环有磨损；机械密封的构件不符合要求；旋转部分与固定部分相接触等。其相应的措施有：重新设计；开盖取出异物；更换衬垫；重新设计机械密封；重新安装等。轴承过热：其主因是找正不正确；轴有弯曲；旋转部分不平衡所引起的振动；润滑不良；轴承箱内的润滑油过量，以及冷却水不足等；轴承的安装不良及组合不良；浊水进入轴承箱内引起轴承生锈等。其相应的措施有：重新找正；更换新轴；重新解体找正；加入足量

21、的润滑油；放掉一部分润滑油，检查冷却水；解体重新安装、选型；对轴承箱进行除锈处理等。泵振动和噪音大：大型余热锅炉采用强制循环+自然循环复合方式。其主因是进口液体压力过高；找正不符合要求；轴弯曲；基础不坚固；轴承磨损；叶轮磨损；旋转部分不平衡；灰尘进入轴承里等。其相应的措施有：调整压力；重新找正；更换轴；重新打基础；更换轴承；更换磨损的叶轮；重新解体找正；清洗确认轴承等。3.5.3 锅筒和烟道振动锅筒即汽包，是汽水分离设备。它在水汽混合物冲击下会产生振动；烟道是锅炉的汽化冷却部件，其中饱和水吸收烟气热能产生汽化，使水冷壁管道内部压力发生变化，引起烟道振动。设备运行中部分振动能量会引起与之相连接的水循环管道