干燥窯改造生產(chǎn)實(shí)踐

萬黎明， 樂安勝， 鄧小輝， 趙向陽， 江佑能

(大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司， 湖北 黃石 435005)

干燥窯是工業(yè)生產(chǎn)中的一種用熱風(fēng)干燥物料的設(shè)備。主要由燃燒室、干燥爐主體、給料機(jī)、風(fēng)機(jī)、煤倉及溫濕度儀表等組成。因調(diào)濕方便，熱濕處理效果好，氣流循環(huán)均勻，操作簡單，易維修保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在水泥工業(yè)、冶金工業(yè)、木材干燥、磚瓦干燥等生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用[1-4]。

冶金工業(yè)一般利用干燥窯來干燥冶煉精礦、混合料等原料，其工作原理是利用煤燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓皂樍鞣绞酵ㄟ^干燥窯爐體，高溫?zé)煔馀c爐體內(nèi)壁均攤精礦進(jìn)行充分的熱交換。在窯體不停的轉(zhuǎn)動和揚(yáng)料板不斷翻動作用下，精礦從窯頭向窯尾滑行，而帶有水分和粉塵的煙氣，通過電收塵和脫硫等工藝處理后SO2和粉塵濃度達(dá)標(biāo)后，從煙囪排入大氣中，精礦從窯尾送出，從而實(shí)現(xiàn)原料脫水[5-6]。

1 大冶有色干燥窯簡介

大冶有色干燥窯主要是用粉煤吹掃燃燒，產(chǎn)生熱氣來干燥含水較高的銅精礦，以滿足熔煉生產(chǎn)要求。用鼓風(fēng)機(jī)將煤倉下方管道里的粉煤吹入燃燒室進(jìn)行燃燒。在燃燒室上方開孔加料，用螺旋加料機(jī)將銅精礦輸送到干燥窯窯頭。干燥窯爐體轉(zhuǎn)動，銅精礦與高溫?zé)煔鉄峤粨Q，水分不斷脫除，銅精礦從窯尾排除。燃燒室為四方立體結(jié)構(gòu)，頂部為圓拱，全部使用耐火磚砌筑，爐體為鋼制圓筒，示意圖見1。

1—風(fēng)機(jī); 2—送風(fēng)管; 3—煤倉; 4—螺旋給料機(jī); 5—入料倉; 6—燃燒室; 7—干燥爐爐體圖1 干燥窯系統(tǒng)示意圖

干燥窯是干燥銅精礦的唯一設(shè)備，其運(yùn)行效率影響整個(gè)冶煉廠的正常運(yùn)行，其工藝參數(shù)見表1。

表1 干燥窯工藝參數(shù)

2 生產(chǎn)中存在的問題

干燥窯是冶煉廠的關(guān)鍵設(shè)備，一般只有系統(tǒng)停車時(shí)進(jìn)行檢修或者突發(fā)情況進(jìn)行搶修。每次系統(tǒng)檢修或者加料螺旋機(jī)出故障，必須拆除干燥窯燃燒室頂部耐火磚，然后重新砌筑。拆除過程中不可避免損壞部分耐火磚，造成大量可用耐火材料的浪費(fèi)，并且延長了檢修時(shí)間。同時(shí)在生產(chǎn)過程中，由于耐火磚砌筑的拱頂受窯內(nèi)高溫火焰氣流沖刷及窯內(nèi)壓力變化，時(shí)間長了，拱頂常有掉磚垮塌現(xiàn)象，需停車進(jìn)行搶修，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。

隨著企業(yè)發(fā)展的需要，冶煉產(chǎn)能的不斷提升，原料成分變得更為復(fù)雜，各種濕礦量不斷增加，銅精礦含水量不穩(wěn)定。螺旋給料機(jī)加料入口經(jīng)常發(fā)生粘礦，入口堵塞等現(xiàn)象。銅精礦對干燥窯內(nèi)筒體的腐蝕也日顯突出，內(nèi)筒體使用壽命變得越來越短。銅精礦干燥后有時(shí)依然含水量較高，達(dá)不到熔煉生產(chǎn)要求。

3 改造措施

3.1 干燥窯燃燒室拱頂結(jié)構(gòu)改造

將干燥窯燃燒室拱頂由耐火磚砌筑改造成耐火材料一次性澆筑。用δ20 mm鋼板焊接成兩塊內(nèi)部有空腔的弧形體(每塊中間留出進(jìn)料口半圓，安裝時(shí)經(jīng)過機(jī)械暗扣拼接組合成一體)，用φ18 mm的圓鋼焊接鋼鉤，起鉤住澆筑料的作用。澆筑時(shí)拱頂下沿使用模板，用拉桿將模板和鋼質(zhì)弧形體固定，在每塊空腔里灌入澆注料，起到保溫和隔熱作用，在與燃燒室接觸處進(jìn)行密封處理，并在干燥窯頭處與密封圈連接，保證小燃燒室的密封達(dá)到要求。在弧形體焊接加筋板和吊孔，使燃燒室單塊拱頂能夠用起重設(shè)備整體拆除和安裝。干燥窯燃燒室拱頂結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

1—加筋板；2—高強(qiáng)度耐溫澆注料；3—加料孔；4—鋼殼；5—鋼鉤圖2 燃燒室拱頂結(jié)構(gòu)示意圖

在干燥窯大修或檢修加料螺旋機(jī)時(shí)，將燃燒室拱頂單塊一塊塊吊起，待檢修完后再進(jìn)行吊裝，拱頂一次澆筑成型，重復(fù)使用。

3.2 增設(shè)吹掃管道和振打

在螺旋給料機(jī)處通入吹掃風(fēng)管，減少銅精礦的粘結(jié)。當(dāng)粘結(jié)過多時(shí)，及時(shí)人工敲打處理。在加料口安裝振打器，避免入口的粘結(jié)。

3.3 增加爐體不銹鋼內(nèi)襯板

在干燥窯爐體內(nèi)壁用5 mm不銹鋼板焊接內(nèi)襯板，減少原料對爐體的腐蝕。根據(jù)爐體不同部位，選擇不同材質(zhì)的不銹鋼。內(nèi)襯板用不銹鋼板卷成圓弧型，拼焊在爐體內(nèi)壁。內(nèi)襯板與爐體內(nèi)壁采用螺絲連接，方便部分損壞部分可以及時(shí)更換。

3.4 增設(shè)二次送風(fēng)和控制粉煤量

為了更好的干燥含水高的銅精礦，增設(shè)二次送風(fēng)風(fēng)機(jī)，提高粉煤的燃燒效果。當(dāng)水分特別高時(shí)，增加粉煤的用量以提供足夠的熱量，確保干燥后銅精礦含水滿足熔煉生產(chǎn)要求。

4 干燥窯改造后效果

干燥窯燃燒室拱頂改造后生產(chǎn)成本大幅降低。2013～2015年燃燒室拱頂耐火磚消耗及維護(hù)費(fèi)用見表2，平均每年小燃燒室頂耐火材料消耗50.12 t，年均維護(hù)費(fèi)用26.65萬元。澆筑型拱頂制作費(fèi)用大約17萬，已使用兩年，預(yù)計(jì)還可以使用三年，期間基本無維護(hù)費(fèi)用，每年可節(jié)約20萬。

表2 2013～2015年拱頂耐火磚消耗及維護(hù)費(fèi)用

澆筑型拱頂解決了生產(chǎn)中長期存在的小燃燒室頂部耐火磚垮塌影響生產(chǎn)的問題。這種拱頂生產(chǎn)中不需要停爐進(jìn)行維護(hù)處理，減少了干燥窯影響冶煉生產(chǎn)的因素。 干燥窯檢修或加料螺旋檢修，可省去小燃燒室頂拆除和砌筑的時(shí)間，操作簡便，減少檢修人工成本，縮短檢修時(shí)間。

圖3 2015～2016干燥窯處理量

通過增設(shè)吹掃管道、振打、二次送風(fēng)和控制粉煤量等措施，干燥窯處理能力持續(xù)提升。2016年平均處理能力為95 t/h，到2017年最好月份處理能力達(dá)到110 t/h。并且干燥后銅精礦含水量也在持續(xù)下降，2016年干燥后銅精礦含水平均在8.7%，到2017年干燥后含水基本穩(wěn)定在8.5%。2015～2016年干燥窯銅精礦平均處理量和干燥后含水量見圖3、圖4。

圖4 2015～2016年干燥窯處理后銅精礦含水量

增加爐體不銹鋼內(nèi)襯板后，干燥窯爐體腐蝕情況明顯減弱。這種內(nèi)襯板結(jié)構(gòu)維護(hù)十分方便，降低了維護(hù)成本，減少了停爐維護(hù)時(shí)間。

5 結(jié)論

經(jīng)過兩年的生產(chǎn)實(shí)踐，通過對干燥窯燃燒室拱頂、送風(fēng)系統(tǒng)、爐體內(nèi)壁等改造，解決了干燥窯影響冶煉生產(chǎn)的問題，同時(shí)大幅降低了生產(chǎn)成本和日常維護(hù)成本，穩(wěn)定提高了干燥窯的處理能力，使干燥后的銅精礦含水穩(wěn)定在8.5%，滿足了熔煉生產(chǎn)要求。