回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的原因分析及改進(jìn)措施*

王 晶 賀新亮 孫廣偉

(安陽(yáng)豫河永通球團(tuán)有限責(zé)任公司)

回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的原因分析及改進(jìn)措施*

王 晶 賀新亮 孫廣偉

(安陽(yáng)豫河永通球團(tuán)有限責(zé)任公司)

對(duì)豫河公司投產(chǎn)初期回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象頻發(fā)的問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)措施。通過(guò)對(duì)原燃料條件、工藝參數(shù)、設(shè)備等方面進(jìn)行改進(jìn)后，提高了生球質(zhì)量并優(yōu)化熱工制度，有效地解決了結(jié)圈問(wèn)題。

回轉(zhuǎn)窯 結(jié)圈 工藝參數(shù) 造球 穩(wěn)定

0 前言

安鋼集團(tuán)通過(guò)高爐升級(jí)改造，每年共需球團(tuán)礦210～278萬(wàn)t。為減小其球團(tuán)缺口，特成立安陽(yáng)豫河永通球團(tuán)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱豫河公司)。豫河公司新建年產(chǎn)120萬(wàn)t鏈篦機(jī)—回轉(zhuǎn)窯—環(huán)冷機(jī)生產(chǎn)線于2010年3月26日開(kāi)工建設(shè)，2011年3月28日建成投產(chǎn)，4月底實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)。但在生產(chǎn)初期，窯內(nèi)結(jié)圈現(xiàn)象嚴(yán)重，作業(yè)率偏低，3天左右即有明顯結(jié)圈，10天左右需停機(jī)處理。同時(shí)，窯內(nèi)結(jié)圈物不斷掉落，嚴(yán)重時(shí)候會(huì)出現(xiàn)窯頭掉塊扒不及，被迫減產(chǎn)甚至停產(chǎn)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，大大增加了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 工藝概況

豫河公司生產(chǎn)線采用鏈篦機(jī)－回轉(zhuǎn)窯法生產(chǎn)球團(tuán)。進(jìn)廠精礦經(jīng)過(guò)預(yù)配→烘干→高壓輥磨→配料→強(qiáng)力混合→造球→篩分布料→鏈篦機(jī)→回轉(zhuǎn)窯→環(huán)冷機(jī)→成品倉(cāng)，由火車運(yùn)往安鋼。鏈篦機(jī)為四段二室式，兩側(cè)抽風(fēng)，生球在鏈篦機(jī)上進(jìn)行干燥預(yù)熱后，在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行焙燒，隨后經(jīng)環(huán)冷機(jī)三段冷卻后由皮帶運(yùn)往成品倉(cāng)。

2 回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的原因分析

2.1 原燃料的影響

1)精礦粒度粗。由于前期高壓輥磨調(diào)試尚未完成，混合料粒度粗，比表面積小，造成生球表面光潔度差，表面含粉多，這種生球通過(guò)鏈篦機(jī)干燥預(yù)熱后入窯，造成窯內(nèi)粉末含量偏高。

2)烘干后水分波動(dòng)大。由于沒(méi)有專門(mén)的煤氣加壓機(jī)，作為烘干熱源的高爐煤氣壓力不穩(wěn)定，爐前壓力在4 kPa～20 kPa范圍內(nèi)波動(dòng)，特別是遇到高爐休風(fēng)的時(shí)候，甚至?xí)霈F(xiàn)烘干爐熄火。另外，除塵器入口溫度低于水蒸氣的露點(diǎn)，經(jīng)常滴水，造成烘干效果不穩(wěn)定。

3)皂土配比高。由于精礦粒度粗，皂土配比高，最高時(shí)在3.5%～4%。皂土的主要成分SiO2是結(jié)圈的物質(zhì)基礎(chǔ)，高溫下含硅酸鹽粉末易與FeO形成低熔點(diǎn)化合物附著在窯襯上形成窯皮，并逐漸長(zhǎng)大加厚，形成嚴(yán)重結(jié)圈。另外，由于皂土配比大，生球水分高，粉末容易粘結(jié)在輥篩上，影響篩分效果，造成部分粉末入窯。

4)煤粉揮發(fā)份低(＜15%)，粒度粗(－200目含量＜85%)，水分高(＞1.5%)，管道彎頭多達(dá)7個(gè)，煤粉噴吹壓力不穩(wěn)定，造成煤粉燃燒不充分，煤灰中的SiO2及粉末造成結(jié)圈。

2.2 生球料流不穩(wěn)定

由于混合料水分、原料配比、混合料比表面積、圓盤(pán)給料機(jī)下料有波動(dòng)，加之各操作人員水平參差不齊等，球盤(pán)加水量調(diào)節(jié)頻繁，不易控制，造成生球料流不穩(wěn)定，從而需要頻繁調(diào)整鏈篦機(jī)機(jī)速，系統(tǒng)溫度不穩(wěn)定。

2.3 三大主機(jī)熱工制度不合理

1)鏈篦機(jī)的溫度梯度不合理。前期產(chǎn)量較低，整個(gè)回?zé)犸L(fēng)系統(tǒng)的溫度偏低，環(huán)冷一次風(fēng)溫度在900℃左右，鏈篦機(jī)預(yù)熱二段達(dá)到了950℃左右;二次回?zé)犸L(fēng)溫度只有300℃左右，造成鏈篦機(jī)預(yù)熱Ⅰ段的溫度只有500℃左右;預(yù)熱Ⅰ段與預(yù)熱Ⅱ段之間的溫度梯度過(guò)大，造成生球爆裂，干球質(zhì)量差，入窯粉末增多。

2)回轉(zhuǎn)窯煤粉燃燒波動(dòng)大，窯中溫度不穩(wěn)定。由于助燃風(fēng)量不足，煤粉在噴吹燃燒的過(guò)程中形不成束狀，向窯襯發(fā)散，造成局部窯襯溫度過(guò)高，達(dá)到1350℃以上，粉末容易在局部結(jié)圈;另外，由于噴煤管線彎頭較多，系統(tǒng)阻力較大，噴煤量出現(xiàn)短時(shí)間的波動(dòng)，造成煤粉在窯內(nèi)出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象，窯中溫度在1300℃～1500℃大幅波動(dòng)，高溫形成的結(jié)圈物在溫度不穩(wěn)定時(shí)易掉落。

3)環(huán)冷機(jī)鼓風(fēng)量不合理，回?zé)犸L(fēng)溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，造成鏈篦機(jī)預(yù)熱段溫度偏低。

3 改進(jìn)措施

3.1 穩(wěn)定原料，提高生球質(zhì)量

3.1.1 穩(wěn)定烘干后水分

烘干后水分對(duì)整條生產(chǎn)線的工藝控制至關(guān)重要，必須控制在7%～8%。如果料過(guò)濕，①影響高壓輥磨的輥壓效果;②后續(xù)工序料倉(cāng)易粘料，造成下料不穩(wěn);③生球粒度偏大，增大返料量，且影響干燥預(yù)熱效果。如果料過(guò)干，①造球加水量不夠用，生球粒度無(wú)法調(diào)節(jié);②沿途崗位的粉塵增加，影響職工的身體健康。

生產(chǎn)初期，干燥后水分在滿足工藝要求時(shí)布袋除塵器的入口溫度提不上去，低于水蒸氣的露點(diǎn)，致使大量水蒸氣在布袋上結(jié)露，烘干機(jī)上方滴水嚴(yán)重，有時(shí)甚至出現(xiàn)大量的稀泥。對(duì)此，通過(guò)改造補(bǔ)熱管道，提高除塵入口溫度，使之在90℃～110℃，保護(hù)布袋不被燒毀并有效地解決了布袋除塵器滴水的問(wèn)題，效果見(jiàn)表1。

表1 干燥系統(tǒng)改造效果

3.1.2 高壓輥磨穩(wěn)定、高效運(yùn)行

生產(chǎn)初期，高壓輥磨并未發(fā)揮出其最佳效果，皂土配比居高不下。隨著高壓輥磨的投用及調(diào)試，精礦的比表面積明顯提高，一般比表面積能提高400 cm2/g以上，為降低皂土配比和改善三大主機(jī)熱工操作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)調(diào)試，得出了高壓輥磨運(yùn)行的最佳參數(shù):輥縫10 mm～12 mm、壓力10 MPa～12 MPa、電流25 A～28 A，最佳參數(shù)下的高壓輥磨效果見(jiàn)表2。

表2 最佳參數(shù)下的高壓輥磨效果

3.1.3 穩(wěn)定皂土配比

由于皂土水分偏高，在生產(chǎn)初期，下料不均勻，時(shí)常出現(xiàn)斷土現(xiàn)象。為此，新增振倉(cāng)電機(jī)自動(dòng)控制程序，每隔5 min振倉(cāng)電機(jī)自動(dòng)運(yùn)行10 s;另外，要求料倉(cāng)料位在20 t以上，防止壓不住倉(cāng)影響下料，大大減少了斷土、蓬倉(cāng)的情況。以上措施的采用，穩(wěn)定了皂土配比，提高了生球質(zhì)量。

3.1.4 強(qiáng)化造球操作，控制生球質(zhì)量

造球是整條生產(chǎn)線中最關(guān)鍵的工序，生球產(chǎn)、質(zhì)量不穩(wěn)定，三大主機(jī)的熱工參數(shù)就無(wú)法穩(wěn)定，不得不頻繁調(diào)節(jié)各工藝參數(shù)，這樣的后果就是結(jié)圈。通過(guò)調(diào)節(jié)圓盤(pán)給料機(jī)刮料器，在皮帶稱上增加壓料器，使圓盤(pán)造球機(jī)做到穩(wěn)定下料。加強(qiáng)過(guò)程控制，要求造球工每2 h做一次生球質(zhì)量檢測(cè)，粒度不合適要及時(shí)調(diào)整水分、下料量;生球強(qiáng)度達(dá)不到要求，及時(shí)與主控聯(lián)系來(lái)調(diào)節(jié)皂土比例。通過(guò)上述措施，最終保證生球落下強(qiáng)度在5～6次，抗壓強(qiáng)度12～16 N/個(gè)，生球合格率在80%以上。

3.2 優(yōu)化三大主機(jī)熱工參數(shù)

3.2.1 合理調(diào)整鏈篦機(jī)的溫度及其梯度

隨著產(chǎn)量的提高，鏈篦機(jī)的各段溫度必須相應(yīng)提高，否則生球得不到充分的干燥和預(yù)熱就進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，將造成生球爆裂。若各段溫度未達(dá)到規(guī)定要求或窯內(nèi)氣氛差時(shí)禁止加料加盤(pán)，若長(zhǎng)時(shí)間未達(dá)到要求，減料減盤(pán)。保證鏈篦機(jī)的溫度梯度趨向平穩(wěn)合理，提高鏈篦機(jī)布料的透氣性，減小煙罩與風(fēng)箱負(fù)壓差，干球強(qiáng)度大于500 N/個(gè)。以用磁鐵礦日產(chǎn)3600 t成品球?yàn)槔?，?duì)比改進(jìn)前后系統(tǒng)的熱工參數(shù)。鏈篦機(jī)熱工參數(shù)改進(jìn)前后對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 鏈篦機(jī)熱工參數(shù)的改進(jìn)

3.2.2 適當(dāng)降低鏈篦機(jī)機(jī)速，增加鏈篦機(jī)料厚，延長(zhǎng)干燥預(yù)熱時(shí)間

從回轉(zhuǎn)窯中取結(jié)圈物，經(jīng)化驗(yàn)得出亞鐵的含量高達(dá)9.85%，說(shuō)明干球未能充分氧化即進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯。生產(chǎn)初期，為防止下層球過(guò)濕出黑球，布料厚度較薄，但要達(dá)到產(chǎn)量要求，勢(shì)必要增加鏈篦機(jī)機(jī)速，這樣一部分球還未充分預(yù)熱即進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，干球強(qiáng)度不能滿足焙燒的要求，造成干球在回轉(zhuǎn)窯的高溫烘烤下爆裂。為了達(dá)到適當(dāng)?shù)念A(yù)熱溫度，需要降低鏈篦機(jī)機(jī)速和增加蓄熱，生球的加熱速度降低，預(yù)熱氧化時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)。隨著溫度的提高和預(yù)熱氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，亞鐵的氧化程度增加，殘留的亞鐵相應(yīng)減少，而磁鐵礦在預(yù)熱氧化階段形成的Fe2O3由于晶相轉(zhuǎn)變體積縮小，會(huì)使整個(gè)磁鐵礦和赤鐵礦的混合球團(tuán)的空隙增加，同時(shí)預(yù)熱球亞鐵含量的降低，減少了焙燒時(shí)需要的氧氣，這些都為球團(tuán)的氧化完全提供了條件［1］。同時(shí)，增加鏈篦機(jī)料厚還可以使鏈篦機(jī)兩側(cè)布滿料，保護(hù)篦板。要求鏈篦機(jī)料厚在160 mm～180 mm。

3.2.3 穩(wěn)定窯中溫度

窯中溫度不穩(wěn)定跟窯內(nèi)的熱容量低有一定關(guān)系，將窯壓控制在8 MPa～9 MPa，在保證窯尾不倒料的前提下，盡量提高回轉(zhuǎn)窯的熱容量，使窯中溫度穩(wěn)定在1200℃～1250℃，避免窯中溫度波動(dòng)過(guò)大，造成窯內(nèi)結(jié)圈脫落。

3.2.4 提高環(huán)冷機(jī)各段溫度，保證回?zé)岢浞掷?/p>

環(huán)冷Ⅰ段溫度偏低將造成窯頭溫度偏低，煤粉燃燒不充分，從而引起窯中溫度的波動(dòng)，要求窯頭溫度必須大于850℃。在生產(chǎn)初期，環(huán)冷Ⅱ段風(fēng)門(mén)開(kāi)度過(guò)大，致使大量冷風(fēng)進(jìn)入預(yù)熱Ⅰ段，造成預(yù)熱Ⅰ段溫度偏低。為此，優(yōu)化操作方法，適當(dāng)調(diào)整環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)和主引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，充分利用回?zé)幔粌H保證了系統(tǒng)溫度的合理分布，還節(jié)省了大量的燃料。環(huán)冷機(jī)熱工參數(shù)改進(jìn)前后對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 環(huán)冷機(jī)熱工參數(shù)的改進(jìn)

3.2.5 調(diào)整內(nèi)外風(fēng)開(kāi)度，防止窯中局部長(zhǎng)期高溫

加大外風(fēng)開(kāi)度，拉長(zhǎng)火焰，不僅能防止高溫區(qū)向窯襯發(fā)散，還可以提高鏈篦機(jī)的溫度。每班調(diào)整一次內(nèi)風(fēng)，內(nèi)風(fēng)3格、5格倒換，改變窯內(nèi)的高溫區(qū)域，防止回轉(zhuǎn)窯局部窯襯過(guò)熱。

3.2.6 控制噴煤量，在保證溫度的前提下，盡量減少噴煤量

噴煤量大，將帶入過(guò)多的灰分，灰熔點(diǎn)較低的煤將產(chǎn)生液相，導(dǎo)致窯內(nèi)熔融物的增加。生產(chǎn)中，只要溫度達(dá)到要求，盡可能控制噴煤量，使窯中火焰盡可能成束狀，減少火焰向窯襯局部發(fā)散，避免窯中局部溫度過(guò)高，造成局部結(jié)圈嚴(yán)重。

3.2.7 優(yōu)化噴煤管線，減少系統(tǒng)阻力

利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)噴煤管線進(jìn)行優(yōu)化，管線彎頭數(shù)量由7個(gè)減為5個(gè)，相同噴煤量的情況下降低阻力1 kPa左右，減少了煤粉在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒出現(xiàn)的爆燃現(xiàn)象。

3.2.8 提高系統(tǒng)的含氧量

助燃風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)的風(fēng)量為3400 m3/h，而實(shí)際僅1700 m3/h。通過(guò)加粗助燃風(fēng)管道，內(nèi)徑由200 mm改為250 mm，增大助燃風(fēng)量，提高窯內(nèi)的氧含量，改善系統(tǒng)的氧化氣氛。

3.3 改善煤粉質(zhì)量

前期煤粉揮發(fā)份偏低，粒度粗，水分高，窯內(nèi)爆燃情況嚴(yán)重。為此，公司從進(jìn)廠燃料和工藝操作兩方面進(jìn)行改進(jìn)。

首先，改用揮發(fā)份較高的煙煤。為穩(wěn)定火焰，要求煤的著火點(diǎn)要低，必須選用揮發(fā)份較高的煙煤，使燃燒充分。

另外，通過(guò)調(diào)整進(jìn)中速磨的料量、分離電機(jī)的轉(zhuǎn)速及排粉風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，使－200目的含量在85%以上，煤粉水分在1.5%以下，煤粉燃燒充分，大大減小了爆燃的頻率。

4 改進(jìn)效果

通過(guò)上述改進(jìn)措施，各項(xiàng)主要工藝指標(biāo)得到明顯提高，生球和干球質(zhì)量均大幅提高，減少了鏈篦機(jī)和回轉(zhuǎn)窯中的粉末量，因結(jié)圈引起的停機(jī)大大減少，連續(xù)作業(yè)時(shí)間由最初的10天提高到50天，實(shí)現(xiàn)了檢修周期和結(jié)圈周期的一致。改進(jìn)前后主要工藝指標(biāo)的對(duì)比見(jiàn)表5。

表5 改進(jìn)前后主要工藝指標(biāo)的對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)改進(jìn)原燃料條件、工藝參數(shù)控制和設(shè)備作業(yè)情況，結(jié)圈問(wèn)題得到有效解決，促進(jìn)了生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］宋見(jiàn)峰，俞江，汪健茹，仵玉玲.提高巴西赤鐵礦配比的生產(chǎn)實(shí)踐［J］.球團(tuán)技術(shù)，2011(2):26－29.

ANALYSIS OF ROTARY KILN RINGING AND IMPROVEMENT MEASURES

Wang Jing He Xinliang Sun Guangwei
(Anyang Yu Vale Yongtong Pellet Co.，Ltd.)

This paper analyses kiln ringing problem that often occurs in the rotary during the early production in Anyang Yu Vale Yongtong Pellet Co.，Ltd.and proposes several improvement measures.The quality of greenball has been enhanced and thermal regulation optimized by improving raw materials condition，technological parameters and equipments etc，at last ring problem has been solved efficiently.

rotary kiln ringing technological parameter pelletization stabilization

*聯(lián)系人:賀新亮，高級(jí)工程師，河南.安陽(yáng)(455133)，安陽(yáng)豫河永通球團(tuán)有限責(zé)任公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)部;

2011—11—10