帶式焙燒機布風板堵塞問題研究

發布日期：2022-12-05 作者：張春猛，王凱，黃文斌，劉國生，李建華，李明瀏覽次數：3100

核心提示：摘要：某公司伴隨著原料的變化與產量的提升，帶式焙燒機布風板堵塞現象開始出現，影響球團線的生產秩序。針對該問題，研究分析了布風板堵塞的原因，并運用頭腦風暴法擬定解決方案，同時應用軟件進行受力分析，論證方案可行性。通過在帶式焙燒機抽風干燥段煙罩處增設空氣炮，解決了布風板堵塞清理難題。關鍵詞：球團；帶式焙燒機；布風板；堵塞；空氣炮

帶式焙燒機布風板堵塞問題研究

張春猛，王凱，黃文斌，劉國生，李建華，李明

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司煉鐵作業部，河北唐山 063200）

摘要：某公司伴隨著原料的變化與產量的提升，帶式焙燒機布風板堵塞現象開始出現，影響球團線的生產秩序。針對該問題，研究分析了布風板堵塞的原因，并運用頭腦風暴法擬定解決方案，同時應用軟件進行受力分析，論證方案可行性。通過在帶式焙燒機抽風干燥段煙罩處增設空氣炮，解決了布風板堵塞清理難題。

關鍵詞：球團；帶式焙燒機；布風板；堵塞；空氣炮

球團礦生產線主要有豎爐、鏈箅機 - 回轉窯、帶式焙燒機三種生產工藝。相對于鏈箅機 - 回轉窯及豎爐工藝，帶式焙燒機具有流程簡單、布置緊湊、單機生產能力大、對原料適應性強、設備運行可靠、自動化水平高等特點，近幾年帶式焙燒機球團生產線得到迅速發展^[1]。布風板布置于帶式焙燒機抽風干燥段煙罩下方，用于均勻布置干燥工藝氣流。

隨著球團礦在高爐使用比例的提高，某公司開始大規模生產堿性球團礦^{[ 2- 3]}，帶式焙燒機布風板隨之逐步堵塞，影響了成品球團礦的質量與成分，擾亂了球團線的生產秩序。

正常生產期間，抽風干燥段處于 340 ℃的高溫環境中，處理布風板堵塞問題非常棘手，必須降低帶式焙燒機運行溫度，將栓有鋼絲繩的鐵錘從焙燒機抽風干燥段煙罩入孔門處投入，并利用鐵錘的沖擊力，擊落布風板上的堵塞物料。該方法工作環境惡劣，影響球團生產線的日產量與成品球團礦質量及成分^[4]，處理結束不到一周時間，布風板又開始堵塞，因此該法并非長久之策。

1 原因分析

鐵礦粉、皂土、消石灰等物料制成生球后，在高溫焙燒之前，須將其水分脫除，以避免因升溫速度過快而爆裂。早期帶式焙燒機曾采用全抽風干燥方式，底層球團容易產生過濕現象，使球團變形，降低料層透氣性。現代帶式焙燒機采用先鼓風后抽風的混合干燥系統，既能保證上下球層干燥均勻，避免出現過濕現象，提高料層的透氣性，又能大大減少過濕廢氣對蓖條和臺車的腐蝕，延長蓖條與臺車的使用壽命^[5]。帶式焙燒機分為七個工藝段，其工藝氣體流向如圖 1 所示。為了使氣流均勻地分布到抽風干燥段的各個點位，在抽風干燥段煙罩下方安裝布風板。

本臺帶式焙燒機鼓風干燥段煙罩壓力為 +0.6 mbar（+60 Pa），抽風干燥段煙罩壓力 -0.1 mbar（-10 Pa）。

鼓風干燥段與抽風干燥段由中間隔墻隔開。料層高度可調，料層與隔墻間存在間隙。熱空氣通過鼓風干燥段料層后，在兩側壓差作用下，帶有料粉的氣體從料層與隔墻間隙串到抽風干燥段，由于堿性球配加的消石灰物料質黏^[2]，再加上通過鼓干段料層后的氣體含有大量水分，使得布風板上的通風孔逐步被料粉堵塞。此外，堿性球生產配加消石灰，助于鉀鹽、鈉鹽析出，鉀鹽、鈉鹽在布風板通風孔處聚集^{[6- 7]}，加劇了布風板堵塞。布風板堵塞情況如下頁圖 2 所示。

2 方案擬定

正常生產期間，布風板處于 340 ℃的高溫環境中，原處理堵塞的方法是降低帶式焙燒機運行溫度，這不但影響日產量，還會造成成品球團礦質量的波動。為保生產順穩、延長設備使用壽命，處理方案必須在不降低帶式焙燒機運行溫度的情況進行。經討論，初步擬定以下四個方案：

方案 1：在隔墻處增設彈性擋風板。在鼓風干燥段與抽風干燥段中間隔墻處增設彈性擋風板，擋風板可以根據料厚進行上下調節，使鼓風干燥段與抽風干燥段徹底隔離，從根源上解決布風板堵塞問題。

方案 2：在布風板處增設震打器。通過在布風板處增設震打器，定時震打清理布風板通氣孔處的積料，改善堵塞問題。

方案 3：在布風板處增設空氣炮。在焙燒機抽風干燥段布風板處增設空氣炮，利用空氣炮突然噴出壓縮氣體的強烈氣流，直接沖擊堵塞區域，清理積料，改善堵塞問題^{[ 8- 9]}。

方案 4：擴大布風板通氣孔。通過擴大布風板上的通氣孔，減少黏料的附著面積，從而改善布風板堵塞現象。

方案 1 可以從根源上解決布風板堵塞問題，然而鼓風干燥段與抽風干燥段之間的球團礦未固化，極易被刮碎，使料層透氣性下降，以致形成更加不利的影響。方案 2 與方案 3 具有異曲同工之處，方案 2 震打器需諸多零部件工作于高溫環境中，受力復雜，設備壽命相對較短，成本較高；方案 3 只需將噴吹管伸入到高溫環境中，操作靈活，成本較低。方案 4 以削弱布風板的強度為代價，效果難以預測。綜合考慮各方案的利弊，決定采用方案 3。

結合現場工作環境，考慮綜合管網壓縮空氣的壓力，經過市場調研，最終選擇了一款空氣炮。按其運行參數———距離噴吹口 1 m 處，噴吹面積 1.5 m² ，根據抽風干燥段布風板的尺寸（11.7 m×4 m），以及空氣炮的外觀尺寸、安裝尺寸，決定采用 6 臺空氣炮，并將其安裝于帶式焙燒機抽風干燥段煙罩兩側距離布風板1 m 高的位置處。空氣炮安裝點位與預計噴吹效果圖如圖 3 所示。

3 受力分析

對布風板進行三維建模，并進行有限元分析，模擬現場環境，對模型施加 17 000 N 的外力（所選用的空氣炮瞬間沖擊力為 13 000~17 000 N），如圖 4 所示。由圖 4 可以看出，布風板在空氣炮沖擊力作用下，應變較小，可采用此空氣炮。

4 安裝施工

施工前，按照檢修項目前期八大準備^[10]內容展開工作，并對材料、備件的質量進行檢查與控制，確保備件材料外觀完好無缺陷，尺寸正確。對項目參與人員進行分層培訓，增強安全、質量意識，大大降低了項目的風險。

施工時，采用水鉆開孔，最大程度減小了帶式焙燒機抽風干燥段煙罩內部耐材的損壞。耐材與噴吹管間使用耐火纖維氈塞實，避免串風、隔絕熱量的同時，避免了空氣炮噴吹工作期間噴吹管振動損壞周邊耐材的情況發生。參照止水環制作安裝“止棉環”，防止耐火纖維氈被負壓環境吸出流失。

5 使用效果

通過增設空氣炮，解決了帶式焙燒機布風板堵塞清理難題。空氣炮使用效果如下頁圖 5 所示。改善前后帶式焙燒機抽風干燥段壓力變化如下頁圖 6 所示。使用空氣炮前，焙燒機抽風干燥段壓力變化波動大，最大壓力達 -0.45 kPa，為了處理布風板積料，多次關停造球系統，處理的最短時間間隔僅僅 4 d。使用空氣炮之后，抽風干燥段壓力變化波動較小，最大壓力 -0. 17 kPa，從未因處理布風板堵塞問題而停過造球系統。布風板堵塞問題得到改善，保障了球團生產線的產量與產品質量，保障了設備使用壽命，減少了工人高溫作業的次數，降低了工人中暑的危險性。