李曉兵
(河北鋼鐵集團宣鋼公司)
摘 要：分析了回轉(zhuǎn)窯出現(xiàn)正壓的原因，通過系統(tǒng)梳理風的流向和風機設計參數(shù)，操作上釆取增大脫硫塔的靜葉開度和主抽風機的風量、匹配合理的熱工制度和操作參數(shù)，徹底治理了回轉(zhuǎn)窯窯頭正壓,使得窯頭壓力保持在-50~ -70 Pa，穩(wěn)定了球團生產(chǎn)工藝過程，保證了設備的正常運轉(zhuǎn)。
關鍵詞：回轉(zhuǎn)窯；正壓；措施
0 前言
鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯球團法的設備是由鏈篦機、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機三大主體設備集合組成的，其特點是干燥、預熱、焙燒和冷卻工藝過程分別在不同的設備上進行。生球干燥、脫水及預熱過程是在鏈篦機上完成的，高溫焙燒是在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行的,而冷卻是在環(huán)冷機上完成的[1]。該工藝流程生產(chǎn)的球團礦質(zhì)量好，但也有不足之處，如熱工參數(shù)不合理、冷卻風量不匹配、生球質(zhì)量差等,從而造成回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)粉末增加，窯頭出現(xiàn)正壓，導致窯內(nèi)結(jié)圈或回轉(zhuǎn)窯設備損壞,進一步影響球團工序的正常生產(chǎn)。
1 宣鋼2#鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯現(xiàn)狀
宣鋼球團2#鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線于2010年投產(chǎn)，目前系統(tǒng)漏風嚴重且熱風管道部分積料，風機機殼集塵較多，影響了主抽風機、耐熱風機的運行效率;造球盤、輻篩等工藝設施功能缺失，工藝參數(shù)運行不穩(wěn)定。上述一系列問題導致回轉(zhuǎn)窯窯頭出現(xiàn)正壓,窯頭護鐵局部燒紅變形,耐材脫落，制約了球團礦產(chǎn)品質(zhì)量的提升，嚴重影響了回轉(zhuǎn)窯設備和耐材的使用壽命。
2 窯頭正壓原因分析
窯頭正壓問題影響了三大主機的安全穩(wěn)定生產(chǎn)、球團礦的產(chǎn)量和質(zhì)量，因此對回轉(zhuǎn)窯窯頭出現(xiàn)正壓進行了系統(tǒng)梳理和排查。窯頭出現(xiàn)正壓說明系統(tǒng)內(nèi)氣流流動阻力大，氣流通道不順暢。對環(huán)冷機、回轉(zhuǎn)窯、鏈篦機、主抽風機、脫硫塔的熱風流向進行梳理，具體為:環(huán)冷一段的熱風供應回轉(zhuǎn)窯，環(huán)冷二段的熱風供應預熱一段，回轉(zhuǎn)窯的熱風供應預熱二段,預熱二段的熱風供應干燥一段、干燥二段,干燥一段、干燥二段的熱風供應主抽風機,主抽風機的熱風供應脫硫塔,如圖］所示。
2.1 主抽風機與脫硫塔的氣流分析
主抽風機的熱風經(jīng)過增壓風機加壓后,進入脫硫塔,經(jīng)過噴淋層后排出。正常情況下，增壓風機入口應為負壓狀態(tài)，但增壓風機的入口壓力卻是300 Pa,說明脫硫塔噴淋層與氣流逆向流動，對氣流阻力較大，氣流無法正常排出,導致增壓風機入口正壓影響到主抽風機的熱風通過，該因素是導致窯頭正壓的原因之一。
2.2鏈篦機、回轉(zhuǎn)窯、環(huán)冷機風機的氣流分析
2.2.1回轉(zhuǎn)窯、鏈篦機熱風管道是否堵塞影響氣流通過
對鏈篦機熱風管道進行檢查，均正常,無堵塞物，且鏈篦機內(nèi)煙罩壓力為-30 ~ -50 Pa,均為負壓，可以排除窯頭正壓是由于鏈篦機熱風管道的堵塞而影響氣流通過造成的。由此可知，窯頭正壓主要是由于窯內(nèi)阻力大而導致的。
2.2.2 回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈，橫截面積縮小，氣流經(jīng)過產(chǎn)生阻力
因輻篩邊部磨損，間隙增大,中間局部粘料，間隙變小,輻篩間隙不合理,篩分效果差,導致鏈篦機布料偏析，干燥預熱不均勻；同時，鏟料板使用時間長，與鏈篦機篦板的間隙增大，導致鏈篦機底部球團部分進入斗提內(nèi)，球團在斗提內(nèi)降溫后重新進入高溫回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，球團溫度迅速升高易產(chǎn)生裂紋,在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)滾動更易形成粉末。在高溫焙燒過程中，粉末在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)粘結(jié)在窯壁上形成結(jié)圈，長時間生產(chǎn)不正常，結(jié)圈量逐步增大,導致氣流流動截面積縮小,窯內(nèi)產(chǎn)生正壓。
2.2.3 環(huán)冷機進入窯內(nèi)的有效風量增加
回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)熱風主要由環(huán)冷一段提供,對環(huán)冷機的密封裝置進行全部更換,密封效果明顯改善，但環(huán)冷機鼓風機的風機轉(zhuǎn)速仍按檢修前設置,造成冷卻有效風量提高,進入窯內(nèi)的風量增加，窯內(nèi)結(jié)圈，氣流通過截面積縮小,熱風無法正常輸出,這是造成窯內(nèi)正壓的原因之一。
2.2.4 回轉(zhuǎn)窯護鐵的冷卻風與環(huán)冷一段熱風產(chǎn)生逆向?qū)α?/p>
回轉(zhuǎn)窯窯頭筒體變形,安裝的護鐵連接處存在縫隙,冷卻風機鼓出的冷風對護鐵降溫時，部分冷風經(jīng)過縫隙進入窯頭，與環(huán)冷一段的熱風形成逆向?qū)α?，阻礙了部分熱風進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。
3 窯頭正壓預防措施
經(jīng)過系統(tǒng)排和梳理發(fā)現(xiàn),導致窯頭正壓原因主要有：(1)脫硫塔噴淋層阻力;(2)環(huán)冷機密封改造后,漏風率降低，環(huán)冷一段風機轉(zhuǎn)速不變的條件下,致使環(huán)冷機一段的風通過受料區(qū)進入窯內(nèi)的風量增加；(3)鏈篦機生球干燥預熱效果差,入窯粉末量增加，引起回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈,氣流通道截面縮小,導致氣流通道受阻。綜合考慮上述原因,逐項進行治理，主要采取以下措施。
3.1 提升脫硫塔煙氣處理能力
根據(jù)增壓風機負荷，將增壓風機靜葉開度由45°增至50°,增加了對主抽煙氣的處理量，確保增壓風機入口的壓力保持在-300 Pa,減少對主抽風機的阻力。
3.2 匹配風機風量
鏈篦機、回轉(zhuǎn)窯、環(huán)冷機系統(tǒng)內(nèi)各風機風量的走向為:鼓風機(助燃風機)T耐熱風機T主抽風機。目前,宣鋼球團生產(chǎn)所使用的原料均為磁鐵礦，其氧化過程分為三個階段:鏈篦機預熱段、回轉(zhuǎn)窯、環(huán)冷機,各階段的氧化比例為65：10：25o因此,匹配了三大主機風量才能實現(xiàn)球團礦在整個過程中連續(xù)充分的氧化⑵。
(1 )主抽風機轉(zhuǎn)速由800 r/min提高至850 r/min,增加了鏈篦機主抽風機和耐熱風機有效風量,確保球團礦在鏈篦機內(nèi)充分氧化，同時滿足鏈篦機負壓保持在-50 Pa。耐熱風機抽取預熱二段的熱風供應至干燥一段、二段，滿足生球脫除水分所需的熱量。根據(jù)干燥段溫度梯度的升高幅度，耐熱風機轉(zhuǎn)速由400 r/min提高至430 r/min,能夠使生球在鏈篦機充分干燥，同時確保預熱二段處于負壓狀態(tài)。
(2) 環(huán)冷機分為三段冷卻，每段有3個風箱。其中，環(huán)冷一段2#、3#風箱的冷卻風經(jīng)過熾熱球團礦層后變?yōu)楦邷責煔?，通過回熱風管道進入窯頭,1#風箱屬于受料區(qū)，其熱風逆向經(jīng)過受料區(qū)水梁進入窯頭。利用檢修將環(huán)冷機密封裝置進行了整體改造,漏風率降低后,有效冷卻風量提高,在保證排礦溫度受控的前提下降低了冷卻風機的開度,環(huán)冷一段鼓風機電機轉(zhuǎn)速由45 Hz逐步降低至36 Hz,在環(huán)冷一段1#風箱管道內(nèi)設置可調(diào)整的擋板，控制冷卻風量，適當增加環(huán)冷二段、三段鼓風機電機轉(zhuǎn)速，改善冷卻效果。
(3) 控制窯頭冷卻風機風量。窯頭部位護鐵需用冷卻風機降溫,但冷卻風與環(huán)冷機風的方向不同，安裝的護鐵之間存在縫隙,導致冷卻風進入窯內(nèi),導致熱風阻力增大。因此，為徹底杜絕該難題，在護鐵縫隙處安裝擋板，避免冷卻風進入窯內(nèi)。同時監(jiān)控護鐵溫度，在保證溫度小于300七的前提下控制冷卻風機的開度。
3.3 強化造球和布料系統(tǒng)管理
造球和布料是球團工藝的重中之重，是三大主機系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎。因此，強化造球和布料系統(tǒng)管理,使生球密實，落下次數(shù)達標,布料平整，干燥預熱效果好,減少球團產(chǎn)生的粉末進入回轉(zhuǎn)窯,而造成窯內(nèi)結(jié)圈。
3.3.1 造球系統(tǒng)改造
造球系統(tǒng)的主要影響因素:系統(tǒng)產(chǎn)生的球團干返料循環(huán)進入造球系統(tǒng),對造球盤底襯磨損嚴重，同時引起水分波動,影響生球質(zhì)量和生球流量。為徹底改變干返料對生球的影響，對皮帶進行改造，將干返料倒運進入配料倉,按比例配加，重新進入潤磨機,既改善了混精的細度,又可以提高混精水分的穩(wěn)定性,生球落下次數(shù)可提高1 ~2次,生球流量波動幅度降低，流量穩(wěn)定性提高了 15%，對穩(wěn)定鏈篦機的熱工參數(shù)起到?jīng)Q定性作用。
造球盤的造球速度和質(zhì)量與傾斜角度、刮刀位置、刮刀轉(zhuǎn)速、加水位置等息息相關。為了制造出質(zhì)量良好的球團，不僅要求造球盤能產(chǎn)生滾動運動,使物料滾動成球,而且能使物料產(chǎn)生一定的壓實力，這就要求造球盤的安裝應傾斜合適的角度,一般在45° ~ 50°[2]。根據(jù)原料細度低的現(xiàn)狀，摸索調(diào)整,發(fā)現(xiàn)造球盤的傾角為47。時的出球速度和生球落下達到最佳。
3.3.2布料系統(tǒng)改造
鏈篦機的布料工藝流程為:擺頭皮帶-大輻篩T寬皮帶T小輻篩。布料效果的好壞直接影響到后續(xù)熱工參數(shù)、回轉(zhuǎn)窯的氧化氣氛和球團礦質(zhì)量。通過擺頭皮帶擺動幅度優(yōu)化控制、輻篩改造等措施,確保輻篩篩分效果,提高生球的合格粒級,滿足鏈篦機的布料要求。
3.3.2.1 擺頭皮帶控制
擺頭皮帶控制對鏈篦機的布料效果來說至關重要。生球料流在擺頭皮帶的落點變化時，會影響擺頭皮帶在大輻篩的落點，進而影響寬皮帶的生球流量，最終體現(xiàn)鏈篦機的布料效果。因此，調(diào)整擺頭皮帶圓盤驅(qū)動裝置的限位開關位置和停留時間，可以達到控制擺頭皮帶在大輻篩兩側(cè)的擺動幅度和停留時間。
3.3.2.2 棍篩改造
布料系統(tǒng)主要設備是輻篩,輻皮在加工過程中產(chǎn)生1 mm左右粗糙的紋理，表面粗糙，需要利用停機機會對輻皮重新打磨拋光。
輻篩兩側(cè)擋料板為鋸齒狀,鋸齒的頂部與輻皮間距大于生球宜徑，因此在輻篩邊部容易漏料,加劇對輻皮的磨損。將擋料板形狀改造為圓弧狀，可以縮小與輻皮的間距,徹底根治邊部漏料的現(xiàn)象，延長輻皮的使用壽命。
3.4改善工藝操作
生球流量、布料厚度和平整度等影響到鏈篦機和環(huán)冷機熱風均勻分布和通道順暢。如果鏈篦機布料厚，環(huán)冷機布料薄,冷風通過環(huán)冷機時的阻力小,氣流進入環(huán)冷機或鏈篦機時的風量大，而鏈篦機生球透氣性差,氣流通過鏈篦機時的阻力大，間接造成回轉(zhuǎn)窯正壓。
通過調(diào)整工藝操作參數(shù),可以確保熱風輸入和輸出順暢，主要包括:（1）鏈篦機布料厚度由170 ~180 mm調(diào)整至160 ~ 170 mm,環(huán)冷機布料厚度由500 mm調(diào)整為600 mm,匹配主機之間熱風通道，保持氣流輸入和輸出順暢。（2）控制干燥機煤氣壓力,保證干燥效果，每周檢測潤磨機鋼球高度，及時補加鋼球,滿足潤磨要求,為造球提供細度好、水分合適的精粉。檢測生球落下次數(shù)，及時調(diào)整造球劑的配比，確保生球落下次數(shù)5 ~7次,生球合格粒級達到90%以上，表面光滑含粉少。觀察小輻篩流量變化，及時調(diào)整鏈篦機機速,避免因生球流量不穩(wěn)定,生球布料厚度波動,造成鏈篦機機速過快,生球在鏈篦機上的干燥和預熱效果差,入窯后球團破裂,粉末量增加，加速回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈。（3）確保鏈篦機篦板完整，無孔洞，減少漏風,使生球干燥預熱好。跟蹤窯尾倒料情況，判斷鏟料板與篦板的間隙，及時進行復位。
4 效果
通過對脫硫系統(tǒng)和三大主機參數(shù)進行調(diào)整、工藝設施改造、強化工藝操作等,回轉(zhuǎn)窯窯頭正壓的問題得到徹底解決，窯頭壓力為-50 ~ -70 Pa,正常受控。窯頭壓力參數(shù)具體見表1。
回轉(zhuǎn)窯窯頭壓力變?yōu)樨搲汉螅Ｗo了窯頭部位的耐材、機械件，緩解了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)圈周期，風機合理用風，熱風流向順暢,熱工制度趨于合理,球團礦干燥預熱、焙燒均勻。
5 結(jié)語
球團生產(chǎn)過程控制主要造球布料操作及三大主機熱工參數(shù)。造球、布料是球團工序穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎,熱工參數(shù)穩(wěn)定是穩(wěn)定生產(chǎn)的保障。回轉(zhuǎn)窯窯頭出現(xiàn)正壓反映出球團系統(tǒng)造球、布料、熱工制度等方面的不足，通過對其進行梳理和分析,采取相應的措施，徹底解決了窯頭正壓難題，提高了球團工序生產(chǎn)的穩(wěn)定性，改善了球團礦的質(zhì)量。
6 參考文獻
[1] 范廣全.球團礦生產(chǎn)技術問答(下冊)[M].長沙:冶金工業(yè)出版社，2010:354-355.
[2] 傅菊英，朱德慶.鐵礦氧化球團基本原理、工藝及設備[M].長沙：中南大學出版社,2007:146 -147.