李曉兵
(河北鋼鐵集團(tuán)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(fēng)的流向和風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，操作上釆取增大脫硫塔的靜葉開度和主抽風(fēng)機(jī)的風(fēng)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(tuán)生產(chǎn)工藝過程，保證了設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)窯；正壓；措施
0 前言
鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)法的設(shè)備是由鏈篦機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)三大主體設(shè)備集合組成的，其特點(diǎn)是干燥、預(yù)熱、焙燒和冷卻工藝過程分別在不同的設(shè)備上進(jìn)行。生球干燥、脫水及預(yù)熱過程是在鏈篦機(jī)上完成的，高溫焙燒是在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行的,而冷卻是在環(huán)冷機(jī)上完成的[1]。該工藝流程生產(chǎn)的球團(tuán)礦質(zhì)量好，但也有不足之處，如熱工參數(shù)不合理、冷卻風(fēng)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(dǎo)致窯內(nèi)結(jié)圈或回轉(zhuǎn)窯設(shè)備損壞,進(jìn)一步影響球團(tuán)工序的正常生產(chǎn)。
1 宣鋼2#鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯現(xiàn)狀
宣鋼球團(tuán)2#鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線于2010年投產(chǎn)，目前系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重且熱風(fēng)管道部分積料，風(fēng)機(jī)機(jī)殼集塵較多，影響了主抽風(fēng)機(jī)、耐熱風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率;造球盤、輻篩等工藝設(shè)施功能缺失，工藝參數(shù)運(yùn)行不穩(wěn)定。上述一系列問題導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯窯頭出現(xiàn)正壓,窯頭護(hù)鐵局部燒紅變形,耐材脫落，制約了球團(tuán)礦產(chǎn)品質(zhì)量的提升，嚴(yán)重影響了回轉(zhuǎn)窯設(shè)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(jī)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)、球團(tuán)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量，因此對(duì)回轉(zhuǎn)窯窯頭出現(xiàn)正壓進(jìn)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(dòng)阻力大，氣流通道不順暢。對(duì)環(huán)冷機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、鏈篦機(jī)、主抽風(fēng)機(jī)、脫硫塔的熱風(fēng)流向進(jìn)行梳理，具體為:環(huán)冷一段的熱風(fēng)供應(yīng)回轉(zhuǎn)窯，環(huán)冷二段的熱風(fēng)供應(yīng)預(yù)熱一段，回轉(zhuǎn)窯的熱風(fēng)供應(yīng)預(yù)熱二段,預(yù)熱二段的熱風(fēng)供應(yīng)干燥一段、干燥二段,干燥一段、干燥二段的熱風(fēng)供應(yīng)主抽風(fēng)機(jī),主抽風(fēng)機(jī)的熱風(fēng)供應(yīng)脫硫塔,如圖］所示。
2.1 主抽風(fēng)機(jī)與脫硫塔的氣流分析
主抽風(fēng)機(jī)的熱風(fēng)經(jīng)過增壓風(fēng)機(jī)加壓后,進(jìn)入脫硫塔,經(jīng)過噴淋層后排出。正常情況下，增壓風(fēng)機(jī)入口應(yīng)為負(fù)壓狀態(tài)，但增壓風(fēng)機(jī)的入口壓力卻是300 Pa,說明脫硫塔噴淋層與氣流逆向流動(dòng)，對(duì)氣流阻力較大，氣流無法正常排出,導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)入口正壓影響到主抽風(fēng)機(jī)的熱風(fēng)通過，該因素是導(dǎo)致窯頭正壓的原因之一。
2.2鏈篦機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、環(huán)冷機(jī)風(fēng)機(jī)的氣流分析
2.2.1回轉(zhuǎn)窯、鏈篦機(jī)熱風(fēng)管道是否堵塞影響氣流通過
對(duì)鏈篦機(jī)熱風(fēng)管道進(jìn)行檢查，均正常,無堵塞物，且鏈篦機(jī)內(nèi)煙罩壓力為-30 ~ -50 Pa,均為負(fù)壓，可以排除窯頭正壓是由于鏈篦機(jī)熱風(fēng)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(dǎo)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(dǎo)致鏈篦機(jī)布料偏析，干燥預(yù)熱不均勻；同時(shí)，鏟料板使用時(shí)間長，與鏈篦機(jī)篦板的間隙增大，導(dǎo)致鏈篦機(jī)底部球團(tuán)部分進(jìn)入斗提內(nèi)，球團(tuán)在斗提內(nèi)降溫后重新進(jìn)入高溫回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，球團(tuán)溫度迅速升高易產(chǎn)生裂紋,在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)滾動(dòng)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(shí)間生產(chǎn)不正常，結(jié)圈量逐步增大,導(dǎo)致氣流流動(dòng)截面積縮小,窯內(nèi)產(chǎn)生正壓。
2.2.3 環(huán)冷機(jī)進(jìn)入窯內(nèi)的有效風(fēng)量增加
回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)熱風(fēng)主要由環(huán)冷一段提供,對(duì)環(huán)冷機(jī)的密封裝置進(jìn)行全部更換,密封效果明顯改善，但環(huán)冷機(jī)鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速仍按檢修前設(shè)置,造成冷卻有效風(fēng)量提高,進(jìn)入窯內(nèi)的風(fēng)量增加，窯內(nèi)結(jié)圈，氣流通過截面積縮小,熱風(fēng)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(hù)鐵的冷卻風(fēng)與環(huán)冷一段熱風(fēng)產(chǎn)生逆向?qū)α?/p>
回轉(zhuǎn)窯窯頭筒體變形,安裝的護(hù)鐵連接處存在縫隙,冷卻風(fēng)機(jī)鼓出的冷風(fēng)對(duì)護(hù)鐵降溫時(shí)，部分冷風(fēng)經(jīng)過縫隙進(jìn)入窯頭，與環(huán)冷一段的熱風(fēng)形成逆向?qū)α?，阻礙了部分熱風(fēng)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。
3 窯頭正壓預(yù)防措施
經(jīng)過系統(tǒng)排和梳理發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致窯頭正壓原因主要有：(1)脫硫塔噴淋層阻力;(2)環(huán)冷機(jī)密封改造后,漏風(fēng)率降低，環(huán)冷一段風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下,致使環(huán)冷機(jī)一段的風(fēng)通過受料區(qū)進(jìn)入窯內(nèi)的風(fēng)量增加；(3)鏈篦機(jī)生球干燥預(yù)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(dǎo)致氣流通道受阻。綜合考慮上述原因,逐項(xiàng)進(jìn)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(fēng)機(jī)負(fù)荷，將增壓風(fēng)機(jī)靜葉開度由45°增至50°,增加了對(duì)主抽煙氣的處理量，確保增壓風(fēng)機(jī)入口的壓力保持在-300 Pa,減少對(duì)主抽風(fēng)機(jī)的阻力。
3.2 匹配風(fēng)機(jī)風(fēng)量
鏈篦機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、環(huán)冷機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各風(fēng)機(jī)風(fēng)量的走向?yàn)?鼓風(fēng)機(jī)(助燃風(fēng)機(jī))T耐熱風(fēng)機(jī)T主抽風(fēng)機(jī)。目前,宣鋼球團(tuán)生產(chǎn)所使用的原料均為磁鐵礦，其氧化過程分為三個(gè)階段:鏈篦機(jī)預(yù)熱段、回轉(zhuǎn)窯、環(huán)冷機(jī),各階段的氧化比例為65：10：25o因此,匹配了三大主機(jī)風(fēng)量才能實(shí)現(xiàn)球團(tuán)礦在整個(gè)過程中連續(xù)充分的氧化⑵。
(1 )主抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由800 r/min提高至850 r/min,增加了鏈篦機(jī)主抽風(fēng)機(jī)和耐熱風(fēng)機(jī)有效風(fēng)量,確保球團(tuán)礦在鏈篦機(jī)內(nèi)充分氧化，同時(shí)滿足鏈篦機(jī)負(fù)壓保持在-50 Pa。耐熱風(fēng)機(jī)抽取預(yù)熱二段的熱風(fēng)供應(yīng)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(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由400 r/min提高至430 r/min,能夠使生球在鏈篦機(jī)充分干燥，同時(shí)確保預(yù)熱二段處于負(fù)壓狀態(tài)。
(2) 環(huán)冷機(jī)分為三段冷卻，每段有3個(gè)風(fēng)箱。其中，環(huán)冷一段2#、3#風(fēng)箱的冷卻風(fēng)經(jīng)過熾熱球團(tuán)礦層后變?yōu)楦邷責(zé)煔?，通過回?zé)犸L(fēng)管道進(jìn)入窯頭,1#風(fēng)箱屬于受料區(qū)，其熱風(fēng)逆向經(jīng)過受料區(qū)水梁進(jìn)入窯頭。利用檢修將環(huán)冷機(jī)密封裝置進(jìn)行了整體改造,漏風(fēng)率降低后,有效冷卻風(fēng)量提高,在保證排礦溫度受控的前提下降低了冷卻風(fēng)機(jī)的開度,環(huán)冷一段鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速由45 Hz逐步降低至36 Hz,在環(huán)冷一段1#風(fēng)箱管道內(nèi)設(shè)置可調(diào)整的擋板，控制冷卻風(fēng)量，適當(dāng)增加環(huán)冷二段、三段鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，改善冷卻效果。
(3) 控制窯頭冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)量。窯頭部位護(hù)鐵需用冷卻風(fēng)機(jī)降溫,但冷卻風(fēng)與環(huán)冷機(jī)風(fēng)的方向不同，安裝的護(hù)鐵之間存在縫隙,導(dǎo)致冷卻風(fēng)進(jìn)入窯內(nèi),導(dǎo)致熱風(fēng)阻力增大。因此，為徹底杜絕該難題，在護(hù)鐵縫隙處安裝擋板，避免冷卻風(fēng)進(jìn)入窯內(nèi)。同時(shí)監(jiān)控護(hù)鐵溫度，在保證溫度小于300七的前提下控制冷卻風(fēng)機(jī)的開度。
3.3 強(qiáng)化造球和布料系統(tǒng)管理
造球和布料是球團(tuán)工藝的重中之重，是三大主機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)。因此，強(qiáng)化造球和布料系統(tǒng)管理,使生球密實(shí)，落下次數(shù)達(dá)標(biāo),布料平整，干燥預(yù)熱效果好,減少球團(tuán)產(chǎn)生的粉末進(jìn)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(tuán)干返料循環(huán)進(jìn)入造球系統(tǒng),對(duì)造球盤底襯磨損嚴(yán)重，同時(shí)引起水分波動(dòng),影響生球質(zhì)量和生球流量。為徹底改變干返料對(duì)生球的影響，對(duì)皮帶進(jìn)行改造，將干返料倒運(yùn)進(jìn)入配料倉,按比例配加，重新進(jìn)入潤磨機(jī),既改善了混精的細(xì)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(dòng)幅度降低，流量穩(wěn)定性提高了 15%，對(duì)穩(wěn)定鏈篦機(jī)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(guān)。為了制造出質(zhì)量良好的球團(tuán)，不僅要求造球盤能產(chǎn)生滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),使物料滾動(dòng)成球,而且能使物料產(chǎn)生一定的壓實(shí)力，這就要求造球盤的安裝應(yīng)傾斜合適的角度,一般在45° ~ 50°[2]。根據(jù)原料細(xì)度低的現(xiàn)狀，摸索調(diào)整,發(fā)現(xiàn)造球盤的傾角為47。時(shí)的出球速度和生球落下達(dá)到最佳。
3.3.2布料系統(tǒng)改造
鏈篦機(jī)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(tuán)礦質(zhì)量。通過擺頭皮帶擺動(dòng)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(jí),滿足鏈篦機(jī)的布料要求。
3.3.2.1 擺頭皮帶控制
擺頭皮帶控制對(duì)鏈篦機(jī)的布料效果來說至關(guān)重要。生球料流在擺頭皮帶的落點(diǎn)變化時(shí)，會(huì)影響擺頭皮帶在大輻篩的落點(diǎn)，進(jìn)而影響寬皮帶的生球流量，最終體現(xiàn)鏈篦機(jī)的布料效果。因此，調(diào)整擺頭皮帶圓盤驅(qū)動(dòng)裝置的限位開關(guān)位置和停留時(shí)間，可以達(dá)到控制擺頭皮帶在大輻篩兩側(cè)的擺動(dòng)幅度和停留時(shí)間。
3.3.2.2 棍篩改造
布料系統(tǒng)主要設(shè)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(jī)機(jī)會(huì)對(duì)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(duì)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(jī)和環(huán)冷機(jī)熱風(fēng)均勻分布和通道順暢。如果鏈篦機(jī)布料厚，環(huán)冷機(jī)布料薄,冷風(fēng)通過環(huán)冷機(jī)時(shí)的阻力小,氣流進(jìn)入環(huán)冷機(jī)或鏈篦機(jī)時(shí)的風(fēng)量大，而鏈篦機(jī)生球透氣性差,氣流通過鏈篦機(jī)時(shí)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(fēng)輸入和輸出順暢，主要包括:（1）鏈篦機(jī)布料厚度由170 ~180 mm調(diào)整至160 ~ 170 mm,環(huán)冷機(jī)布料厚度由500 mm調(diào)整為600 mm,匹配主機(jī)之間熱風(fēng)通道，保持氣流輸入和輸出順暢。（2）控制干燥機(jī)煤氣壓力,保證干燥效果，每周檢測潤磨機(jī)鋼球高度，及時(shí)補(bǔ)加鋼球,滿足潤磨要求,為造球提供細(xì)度好、水分合適的精粉。檢測生球落下次數(shù)，及時(shí)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(jí)達(dá)到90%以上，表面光滑含粉少。觀察小輻篩流量變化，及時(shí)調(diào)整鏈篦機(jī)機(jī)速,避免因生球流量不穩(wěn)定,生球布料厚度波動(dòng),造成鏈篦機(jī)機(jī)速過快,生球在鏈篦機(jī)上的干燥和預(yù)熱效果差,入窯后球團(tuán)破裂,粉末量增加，加速回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈。（3）確保鏈篦機(jī)篦板完整，無孔洞，減少漏風(fēng),使生球干燥預(yù)熱好。跟蹤窯尾倒料情況，判斷鏟料板與篦板的間隙，及時(shí)進(jìn)行復(fù)位。
4 效果
通過對(duì)脫硫系統(tǒng)和三大主機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整、工藝設(shè)施改造、強(qiáng)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?fù)壓后，保護(hù)了窯頭部位的耐材、機(jī)械件，緩解了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)圈周期，風(fēng)機(jī)合理用風(fēng)，熱風(fēng)流向順暢,熱工制度趨于合理,球團(tuán)礦干燥預(yù)熱、焙燒均勻。
5 結(jié)語
球團(tuán)生產(chǎn)過程控制主要造球布料操作及三大主機(jī)熱工參數(shù)。造球、布料是球團(tuán)工序穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ),熱工參數(shù)穩(wěn)定是穩(wěn)定生產(chǎn)的保障?；剞D(zhuǎn)窯窯頭出現(xiàn)正壓反映出球團(tuán)系統(tǒng)造球、布料、熱工制度等方面的不足，通過對(duì)其進(jìn)行梳理和分析,采取相應(yīng)的措施，徹底解決了窯頭正壓難題，提高了球團(tuán)工序生產(chǎn)的穩(wěn)定性，改善了球團(tuán)礦的質(zhì)量。
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