姚亞軍

( 新疆鋼鐵雅滿蘇礦業有限責任公司哈密球團合金廠, 新疆 哈密 839000)

摘 要: 就哈密球團廠鏈箅機上生球爆裂嚴重現象進行了分析, 認為風流系統不合理是造成該現象的主要原因。通過采取相應的改進措施, 鏈箅機上生球爆裂現象得到有效遏制。

關鍵詞: 生球爆裂; 風系統; 鏈箅機- 回轉窯

1 前 言

新疆鋼鐵雅滿蘇礦業有限責任公司哈密球團廠 1#生產線是寶鋼集團新疆八一鋼鐵有限公司為了擴大其原料生產基地而投資興建的。工程總投資 9 千余萬元, 主體工程從 2004 年 7 月19 日破土動工建設, 2005 年 4 月 19 日竣工試生產, 投產當年完全達到了設計生產能力 60 萬 t/a 的水平。

自投產以來, 由于生產中存在著原燃料質量差、不穩定等諸多不利因素, 鏈箅機上生球爆裂嚴重, 導致窯內結圈頻繁, 影響正常生產。通過優化工藝控制、穩定生產,尤其是調整改進風系統, 使生球爆裂現象得到遏制, 取得了良好效果。

2 風系統簡介

我廠鏈箅機采用兩段三室布置, 鏈箅機內分別在 5#~ 6#煙罩、9#~ 10#煙罩之間砌有兩堵隔墻, 分隔出干燥一、二段及預熱段。干燥二段與預熱段之間隔墻留有兩個 600@800 mm 的通風孔, 干燥段全部采用抽風干燥。鏈箅機分12 個風箱, 1#~ 5#為預熱段, 6#~ 8#為干燥二段, 9#~ 12#為干燥一段。主抽風機采用一臺風量為 420 000 m3/ h 的 Y4 型離心通風機, 對應風箱為 6#~ 12#, 熱廢氣經除塵后排放; 耐熱風機采用兩臺風量為 130 000 m3/ h 的 W7 型耐熱通風機, 風機進口對應 1#~ 5#風箱, 將預熱段的熱廢氣循環送入干燥一段煙罩干燥生球; 環冷風機采用風量為 90 000 m3/ h 的 G4 型鼓風機,環冷一段熱廢氣送入回轉窯窯頭用來提高窯頭溫度, 降低燃料消耗, 環冷二段熱廢氣送入鏈箅機干燥二段, 用來補充干燥二段溫度, 進一步干燥生球, 環冷三段熱廢氣直排, 見圖 1。

3 風系統對生球爆裂的影響

由于原料質量差, 球團系統溫度控制得比較低。鏈箅機上溫度梯度控制不好, 主要問題是干燥一段風箱溫度偏低, 干燥二段煙罩溫度偏低、與預熱段溫差大。這樣一來, 生球在鏈箅機上未得到充分干燥就進入預熱段, 導致預熱段生球爆裂嚴重。為了解決這一問題, 我廠決定將鏈箅機頂部耐熱風機循環風管和環二- 鏈二風管連通, 設想將環冷二段熱廢氣引入干燥一段, 用于提高整個干燥段的溫度。但改造后效果不明顯(見表 1), 反而生球在干燥段就有爆裂現象出現。

從表 1 可看出, 此次改造是設想將鏈箅機頂部耐熱風機循環風管和環二- 鏈二風管連通, 用于提高干燥段整體溫度, 但實際情況并非如此。生球在進入鏈箅機后, 干燥一段的濕度高, 風阻大, 熱廢氣的穿透力差, 加之干燥段全部采用抽風干燥, 勢必會在 9#~ 10#風箱位置產生過濕層, 這樣就會導致干燥一段風阻更大,熱廢氣的穿透力更差。生球進入干燥二段后,隨著濕度減小, 風阻減小, 大量熱廢氣從干燥二段穿過。由于改造后鏈箅機頂部風管連通, 設想是將環冷二段熱廢氣引入干燥一段, 但從干燥一、二段煙罩及風箱的負壓情況來看, 實際上是將耐熱風機的循環熱廢氣引入了干燥二段,導致干燥一段風量偏小, 干燥二段風量偏大。

由生球干燥機理得知, 生球干燥首先是受表面汽化控制, 加之抽風干燥形成過濕層, 生球在干燥一段由于風量減少, 溫度降低, 表面汽化減弱, 內部擴散控制更是受到限制, 進入過濕層情況更加明顯; 生球進入干燥二段時, 隨著溫度和風量增加, 表面干燥速度加快, 由于在干燥一段內部擴散受限, 生球表面已出現干殼, 導致生球表面干燥而內部潮濕, 從而出現表面干燥收縮并產生裂紋。另一方面, 由于風速發生了明顯改變, 在流動的介質中, 生球表面的蒸氣壓力與介質中水蒸氣分壓之差較不動介質干燥時大,從而加速了水分的蒸發, 致使生球表層汽化速度與內部水分擴散速度相差更大, 造成生球在較低溫度下破裂。特別是到了每月生產后期,由于回轉窯結圈, 窯尾及預熱段溫度不足, 不得不進一步提高耐熱風機轉速, 導致上述現象更加明顯, 形成惡性循環。

認識到上述問題后, 在一次檢修中又將鏈箅機頂部耐熱風機循環風管和環二- 鏈二風管斷開。為了解決環冷二段溫度偏低的現象, 又將 5#~ 6#煙罩隔墻的通風孔進一步擴大, 檢修完后上述情況得到明顯改善, 主要系統參數見表 2。

由表 2 可看出, 鏈箅機系統溫度趨于正常,但實際生產中干燥二段的溫度受環冷二段影響非常大, 溫度波動大, 導致生球在鏈箅機預熱段爆裂現象仍然比較嚴重。在操作上, 為了保證預熱段風箱溫度, 往往將耐熱風機轉速調得非常高, 從鏈箅機各段風箱壓力來看, 干燥二段負壓明顯低于預熱段, 這樣回轉窯內熱廢氣主要是經預熱段由耐熱風機送往干燥一段, 將干燥二段與預熱段之間的通風孔進一步擴大就失去意義了。擴大通風孔的設想是用主抽風機將預熱段熱廢氣帶入干燥二段, 用來提高干燥二段溫度, 但從預熱段和干燥二段的煙罩及風箱負壓來看, 甚至部分環冷二段熱廢氣出現倒流進入預熱段。這樣, 當環二溫度不正常, 控制偏低時, 不但直接降低干燥二段溫度, 部分廢氣倒流進入預熱段, 還會降低預熱段煙罩及風箱溫度。

而預熱段風箱溫度偏低時, 中控工又會習慣性地進一步提高耐熱風機轉速來提高預熱段風箱溫度, 形成干燥二段和預熱段之間的惡性循環。環冷機的控制同樣存在波動比較大的問題。我廠生產初期曾經多次出現過環冷機出紅球及結塊事故, 以致中控工在環冷系統溫度偏高時能夠及時調整冷卻風機風門降低環冷溫度; 而環冷系統溫度較低時, 中控調整往往不能及時跟上, 這也是導致環冷二段、鏈箅機干燥二段系統溫度偏低的主要原因。

4 改進措施

通過以上分析, 我們重新認識了風系統對生球爆裂的影響, 調整了用風思路, 制定了以下改進措施:

( 1) 將鏈箅機頂部耐熱風機循環風管和環二- 鏈二風管斷開, 避免環二- 鏈二和耐熱循環風機熱廢氣互相影響, 導致干燥一、二段內風量不匹配引起生球表層汽化速度與內部水分擴散速度差值大, 引起生球破裂。

( 2) 將干燥二段和預熱段之間孔洞進一步擴大, 調整用風思路, 使干燥二段熱量主要來自回轉窯。

( 3) 在操作上提高主抽風機轉速, 降低耐熱風機轉速, 使干燥二段風箱負壓大于預熱段風箱負壓, 從而確保了干燥二段熱量主要來自回轉窯, 環二- 鏈二熱廢氣作為補充。這樣, 即使環二溫度有波動, 也對鏈箅機干燥二段影響不大。

( 4) 降低鏈箅機布料厚度。為了克服耐熱風機轉速降低帶來的窯尾負壓不足及預熱段風箱溫度偏低的不利影響, 將布料厚度從原來的150~ 160 mm 降低到 130~ 140 mm, 這樣既可避免鏈箅機上出現過濕層, 確保生球干燥充分,消除生球在低溫段破裂現象, 又可提高整個鏈箅機上球層的透氣性, 使熱廢氣的穿透力大大提高, 從而克服窯尾負壓不足及預熱段風箱溫度偏低的問題。

( 5) 嚴格控制環冷機系統溫度, 尤其是溫度下限, 要求環冷一段溫度不低于 900 e , 環冷二段不低于 650 e , 這樣既保證了球團礦冷卻, 又給回轉窯、鏈箅機提供了充足的熱量。

( 6) 嚴格控制生球水分及生球內外水分的均勻性, 使生球干燥時表面汽化和內部擴散均勻有效地進行, 確保生球干燥充分。

5 改進后的效果

實施上述改進后, 首先是鏈箅機系統溫度梯度得到了改善, 尤其是干燥二段的煙罩、風箱溫度較以往穩定了很多, 為鏈箅機上生球干燥創造了良好環境; 生球爆裂現象得到有效控制,因生球爆裂導致的鏈箅機風箱漏料減少了 30%以上, 回轉窯內球團粉末量明顯減少, 窯內開始變得清澈, 回轉窯結圈周期由原來不足 30 天延長到 60 天以上; 成品球篩分指數由原來的 6%以上降低到現在的 5% 以下。

6 下一步的工作

1) 我廠鏈箅機兩側風箱與風管連接處有 24個方型閥, 從投產之日起就保持常開狀態沒有調整過, 現大多都無法正常活動, 無法調節。下一步, 我們準備將這些方型閥修復, 通過方型閥的微調, 使鏈箅機風系統更加順暢。

2) 我廠自動化水平比較低, 很多重要參數還沒有實現自動控制。目前, 我們已在球團 2#線上做了很多改進, 待總結其改造效果后, 再對1#線作改進, 以促進我廠球團生產水平進一步提高。