干熄焦焦罐旋转影响因素分析及改进

周鹏，赵华，于庆泉

（鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁，营口115007）

干熄焦装置具有节能、环保、改善焦炭质量等作用，其效能的发挥备受关注。在同样焦炭质量下干熄焦技术能降低约5%配煤成本和有效回收焦炉输出热量的30%左右，吨焦炭节水0.4～0.6 m3且具有不产生含酚、氰等有害气体及粉尘量较少等节能环保的优势，干熄焦技术在短短的半个世纪内得到了长足发展和广泛应用。目前我国已投入使用的干熄焦装置140余套，但国内由于在干熄焦炉体设计、关键设备制造安装及自动化控制等方面还存在差距，在生产运行过程中暴露出了许多问题，特别在红焦装入干熄炉前故障率较高，严重制约了干熄焦运行的平稳性，给安全生产带来了较大隐患。2008年10月，鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司炼焦部1号160 t/h干熄焦全干运行以来，针对干熄焦旋转焦罐旋转不到位情况，结合现场实际进行了多次技术改造，使干熄焦焦罐传动、制动系统等故障率大幅度降低，安全可靠性得到很大提高，有效地保证了干熄焦系统的稳定运行。

1 干熄焦焦罐工作原理及影响因素分析

1.1 干熄焦焦罐工作原理

干熄焦罐车是连接焦炉生产与干熄焦炉生产的枢纽，是将焦炉炭化室1 000℃左右的红焦承载并运输到干熄焦炉内进行降温冷却处理的重要设备。干熄焦罐车由旋转焦罐（焦罐的底面为底闸门）、焦罐旋转传动装置（主要设备为电机和减速机）、焦罐制动装置（主要设备为减速限位、停车限位）、回转臂、回转盘、提升旋臂及运载车等组成，其结构简图见图1。

图1 干熄焦罐车结构

干熄焦焦罐旋转传动装置通过电机驱动减速机转动回转臂，回转臂拨动回转台带动焦罐在接焦过程绕中心线旋转，再通过减速限位、停止限位等制动系统将旋转焦罐停下来。熄焦车将焦炭运到提升机架下时，通过提升机两吊钩分别夹紧提升悬臂顶部两吊杆后，提升悬臂吊杆下端辊轮勾头进入焦罐底闸门凹槽，与底闸门联动提升罐体，使焦罐与干熄焦车分离，将干熄焦罐提升至干熄焦炉炉顶；当提升机将焦罐落在干熄焦装入装置上时，提升悬臂吊杆下端辊轮勾头与焦罐底闸门凹槽分离，失去提升悬臂吊杆辊轮勾头支撑的底闸门在焦炭重力作用下压开焦罐底闸门，使焦炭装入干熄炉炉内。

干熄焦焦罐在装焦过程中旋转是为了使焦炭均匀分布在焦罐各处，从而提高焦罐的装载系数［1］；干熄焦焦罐在提升之前需要停下来并旋转到位，只有在旋转到位的情况下，提升悬臂吊杆下端辊轮勾头与焦罐底闸门凹槽位置才能相吻合，提升机才能将焦罐提升起来，同时使焦罐底闸门向上、向下受力均衡，处于关闭状态。因此当焦罐旋转不到位时，就会导致在提升过程中红焦从底闸门洒落，造成红焦落地事故，烧毁熄焦车，造成干熄焦停产。

1.2 干熄焦焦罐旋转的影响因素分析

干熄焦焦罐旋转过程仅受焦罐传动系统、制动系统作用，但这两大系统中任一部分出现问题都会导致焦罐旋转出现问题。干熄焦焦罐旋转异常状态分为焦罐不旋转或旋转不顺、焦罐旋转但停不下来及焦罐旋转不到位等情况。

1.2.1 焦罐传动系统故障

由于焦罐旋转传动装置受传动原理和总体结构限制，所以减速机输出动力轴垂直设置，并处于旋转焦罐正下方，而设计时没有考虑挡尘问题，导致从焦罐底闸门洒落焦粒、焦粉，堆积在回转台辊轮槽内及减速机输出轴周围。在高温多尘恶劣工况下连续工作，焦粉不仅会在回转台下12个辊轮槽内不断密实，致使辊轮不能转动而失效，而且还会不断通过减速机输出轴和密封间隙渗入减速机内，使润滑油短期内变质，磨损减速机轴承，这两方面都会使旋转焦罐旋转不到位或不能旋转。

1.2.2 焦罐制动系统故障

在装焦过程中或干熄焦焦罐衬板损坏时，红焦散落到干熄焦车架上，烧坏焦罐减速限位、停止限位连接线路，出现焦罐制动系统故障、焦罐旋转停不下来等问题。

1.2.3 缺乏焦罐旋转不到位预警装置

因焦罐旋转不到位故障无明显特征，除焦炉定修点检能排查部分隐患外，熄焦车司机在现场操作过程中无法查知是否出现故障，从而导致由小故障造成大事故。

1.2.4 缺乏焦罐旋转不到位纠偏装置

因干熄焦装运1 000℃红焦，温度高，罐体沉重，检修空间狭小，导致故障处理时间长，同时处理期间干熄焦焦罐长时间处于高温状况，焦罐衬板损害较为严重。

2 设备改造和操作优化

2.1 旋转焦罐传动装置改造

2.1.1 增加焦罐旋转传动装置挡尘装置

焦罐传动装置设备改进如图2所示。

图2 焦罐传动装置设备改进

在减速机输出动力轴正上方的减速机回转臂上焊接一块直径为1 200 mm、圆锥角为20°、无底面的圆锥形盖板，使焦罐底闸门洒落的焦粒、焦粉沉积在圆锥形盖板上方，从而避免了焦粒、焦粉直接堆积到减速机输出轴上，保证了焦罐旋转运行正常。

2.1.2 增加回转台下辊轮槽排灰排水孔

如图2所示，在回转台下的12个辊轮槽底根部一侧都开75 mm×30 mm长条孔，从而使撒落在回转台下辊轮槽里的焦粒、焦粉在辊轮转动作用下挤压出来一部分，同时也使辊轮槽不囤积雨水、雪水，避免焦粒、焦粉在潮湿环境下黏结，从而解决了辊轮转动阻力大的问题。

2.2 旋转焦罐制动装置改造

如图3所示，在现有减速限位、停止限位正对面再添加一套减速限位、停止限位，2套装置并联运行，形成焦罐制动双保险。2套同时运行，当其中一套制动系统出现故障时，第二套发挥作用，保证焦罐正常停止旋转。

图3 焦罐制动装置设备改进

2.3 增加焦罐旋转不到位预警装置

2.3.1 优化机车走行程序

系统自动故障识别是及时发现问题的最优方法，见图4所示。

图4 干熄焦车走行程序优化

通过熄焦车走行系统程序优化，以焦罐停车限位位置接收到信号为熄焦车走行前提，实现焦罐旋转不到位时熄焦车不能走行的功能，避免了提升焦罐时发生红焦落地事故。

2.3.2 增加焦罐对位监视器

人工故障识别作为识别焦罐旋转不到位的补充手段。通过在提升架下增加摄像头，将旋转焦罐到位情况以图像形式投射到熄焦车操作画面上，确保熄焦车司机在启动提升机前在熄焦车上能监控焦罐对位情况。

2.4 增加焦罐旋转不到位纠偏装置

当干熄焦焦罐旋转不到位发生时，必须要快速进行处理，因为装红焦的干熄焦罐长时间得不到处理容易烧坏干熄焦车。将红焦尽快装入干熄焦炉内是最好、最常见处理方式，因此必须要有干熄焦罐强行纠偏措施，使干熄焦罐快速正位、提升，将红焦卸掉，保证干熄焦安全生产。

2.5 干熄焦焦罐操作优化

在非焦罐传动电机故障状态下，可通过启动电机再次旋转焦罐，根据旋转不到位情况，可慢速正转或反转电机，带动焦罐缓慢旋转，促使焦罐旋转到位，达到半自动强行纠偏焦罐的目的。

在电机故障状态下，只能人工进行焦罐纠偏，在干熄焦焦罐底边增加4个固定点，通过手动葫芦吊来人工旋转焦罐，达到手动强行纠偏焦罐的目的。

3 实际应用效果

鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司炼焦部针对干熄焦焦罐存在的问题，采取了一系列改造措施。措施实施后，4台熄焦车传动、制动系统运行较为稳定，设备的故障率由原来15%左右降低到2%以下，故障处理时间由原来1.5 h缩短到0.5 h，整个系统检修维护成本下降了50%，年降低设备备品及维护费用100多万元，干熄焦率提高了约3%，提高了干熄焦运行稳定性和安全性。

4 结语

鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司炼焦部针对影响干熄焦焦罐旋转的各种影响情况及特殊操作情况，围绕焦罐旋转传动系统、制动系统、焦罐旋转不到位预警及焦罐旋转不到位处理等，全面、系统性地开展设备优化和操作优化，从而达到避免干熄焦焦罐旋转不到位情况，将干熄焦旋转焦罐的故障率由原来15%左右降低到2%以下，年降低设备备品及维护费用100多万元，避免了因干熄焦旋转焦罐引起的红焦落地、烧毁熄焦车，甚至干熄焦停产事故。

今后还应进一步优化焦罐旋转程序，增加焦罐旋转不到位识别、自动纠偏等措施，从而实现焦罐自动识别自动纠偏功能。