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        鏈篦機-回轉窯-環冷機球團新工藝 與中國球團技術發展

        2022-03-24

        鏈篦機-回轉窯-環冷機球團新工藝

        與中國球團技術發展

         

        徐亞軍 王紀英 李長興(北京首鋼設計院 北京 100041)

        1、前言

        高爐精料是冶金工作者始終探討的技術課題。我國高爐爐料生產較早從前蘇聯引進了燒結技術并一直 延用至今。從資源條件講,我國鐵礦資源以貧礦為主,細磨精礦粉更適合于生產球團而不是燒結,歐美國家 從六十年代開始發展球團礦生產從而使其高爐爐料結構等到了有效改善,在鏈篦機!回轉窯!環冷機球團 技術研究成功以前,我國球團礦生產主要采用的是豎爐生產工藝,豎爐球團由于受工藝限制,受熱不均勻、產 品質量差,不能滿足大型高爐生產的要求,而且其單爐生產規模也難以擴大,難以滿足大型鋼鐵企業規模要 求。因此開發大型球團生產技術成為我國鋼鐵生產的迫切要求。

        國外球團廠多建在礦山或港口,便于運輸和減少倒運,燃料采用天然氣,資源豐富。我國的能源資源以 煤為主,以煤為燃料更符合我國國情。大型球團生產工藝主要有帶式燒結機法和鏈篦機!回轉窯法兩種。 兩者均適于用氣、油為燃料,后者則可以用煤作燃料,所以鏈篦機!回轉窯球團技術更適合于在我國發展。 北京首鋼設計院會同首鋼礦業公司等單位,自1996年開始對鏈篦機!回轉窯!環冷機球團工藝技術進 行開發研究,以填補我國這一技術空白。

         2、100萬噸/年球團生產線技術應用取得成功

        鏈篦機一回轉窯-環冷機球團工藝技術開發研究應用于首鋼礦業公司球團廠改造。首鋼球團廠原有的鏈篦機一回轉窯生產線于1986年6月建成。原設計采用煤基直接還原工藝,年產30萬t金屬化球團礦。主體工藝設備為4×52m鏈篦機,(φ4,7×74m回轉窯,(φ)3.7×50m冷卻筒)。由于一些客觀原因,1989年在對這條生產線進行了簡單改造后,改生產氧化球團礦。1989年轉產氧化球團礦以來,對這條生產線的工藝設備進行了多次技術改造。但是由于生產工藝設備與生產工藝沒有完全配套,使氧化球團礦的生產存在一些不易解決的問題,如球團礦的抗壓強度偏低,FeO含量偏高,主機作業率低,能耗高:造成產量低,成本高,產品缺乏市場競爭力。1999年首鋼決定采用鏈篦機一回轉窯一環冷機技術對這條生產線進行改造。

        2.1技術難點及其研究解決

        2.1.1合理工藝流程的確定

        鏈篦機一回轉窯球團工藝流程包括物料流程和氣體流程。選擇何種布料設備、干燥、預熱設備、燒結設備、冷卻設備是物料流程的關鍵:冷卻球團的熱廢氣如何循環使用,既滿足生球的干燥預熱、焙燒固結等工藝要求,又使熱量得到較大程度的有效利用是氣體流程的關鍵。在充分論證的基礎上確定工藝流程如下:

        2.1.2合理工藝參數的確定

        該項目主要工藝參數是根據北京科技大學試驗結論研究制定的,試驗以首鋼鐵精礦為原料,對水分子干燥動力學參數、磁鐵礦氧化動力學參數、球團礦的導熱性和生球性能進行了試驗。并在此基礎上對鏈篦機回轉窯一環冷機工藝過程進行了全過程的仿真模擬,最終研究確定參數如下:

        1  鏈篦機主要工藝參數

        總有效面積

        臺時產量

        t/h

        利用系數

        t/(㎡·d)

        料厚

        mm

        干燥段

        預熱段

        有效面積㎡

        時間min

        風溫℃

        有效面積㎡

        時間min

        風溫℃

        熱風含氧%

        166

        168.0

        24.29

        160~180

        72

        11

        350

        82

        12.5

        1050

        >12

           

        表2  回轉窯主要工藝參數表

        窯長m

        窯徑m

        利用系數t/(m3·d)

        焙燒溫度℃

        球在窯內保留時間min

        焙燒時間min

        35

        4.7

        8.16

        1250

        28.2

        >15

         表3 環冷機主要工藝參數表

        一冷段

        二冷段

        三冷段

        有效面積

        時間

        min

        廢氣溫度

        風量

        m3/h

        有效面積

        時間

        min

        廢氣溫度

        風量

        m3/h

        有效面積

        時間

        min

        廢氣溫度

        風量

        m3/h

        20.2

        15.2

        1000

        12

        24.24

        18.2

        450

        12

        24.24

        18.2

        100

        12

        圖片1

        2.1.3合理的設備設計

        該工藝的設備主要是鏈篦機、回轉窯、環冷機三大設備。三大設備設計合理是生產系統穩定運行的基礎保證。這方面國內缺乏設計經驗。鏈篦機系統做了較多的改造。在原有設備基礎上,將機長由52m改為41.5m,按工藝要求調整了預熱 段和干燥段煙罩和風箱的分配,并將干燥段分為兩段;為使熱氣流通暢,將預熱段煙罩拱頂抬高,鏈篦機頭部 加鏟料板,利用回轉窯尾高溫廢氣對球團礦預熱,提高球團礦的氧化效果。在原有設備的基礎上,對鏈篦機 篦板、鏈節、側板、密封結構和溜槽等都進行了改造,改善了設備運行和維護狀況,減少漏風,保證工藝順利。 回轉窯將窯長74m截短為35m,三支承改為兩支承,使物料和氣流的通過更為合理,減少了筒體散熱。 也使維修運轉費用和故障率大為降低。對回轉窯頭尾密封罩及密封結構進行改造,使回轉窯在負壓操作狀 態下減少漏風,改善操作環境。原配備的兩臺315kw雙傳動的直流電機改為兩臺200kw 變流變頻調速電 機傳動(一用一備)。同時根據工藝需要對回轉窯的斜度、填充率、轉速和窯尾縮口等進行了重新設計。 新建φ12.5m環冷機代替原來2臺φ3.7m×50m 冷卻筒做為冷卻設備。從回轉窯排出的熾熱的球團礦,通過環冷機受料斗上的固定篩布到環冷機臺車上。環冷機設.個風箱三臺鼓風機,環冷機的轉速根據回 轉窯的轉速可以調節。環冷機罩分為三個區,一冷、二冷區回收熱風至回轉窯和鏈篦機,三冷區廢氣溫度較 低,通過煙囪排放。

        2.1.4 合理的生產操作

        鏈篦機-回轉窯-環冷機球團工藝國內尚無先例,合理的生產操作方法必定有研究摸索的過程。首鋼 球團廠在生產實踐中進行了深入細致的摸索并形成了一套完整的操作技術。

        2.2 技術應用效果

        2000年10月18日,首鋼球團廠改造工程正式投產,經過一個月的試運行后,順利進入了穩定生產狀態,主要技術經濟指標發生了顯著的變化。

         

        主要經濟技術指標比較表


        主要技術指標

        單位

        改造前

        改造后

        變化率/%

        球團年產量

        萬噸

        72.2

        120.0

        +66.2

        設備日歷作業率

        %

        80.07

        90.4

        +10.3

        燃煤消耗

        Kg/t

        52.10

        19.1

        -65.9

        電耗

        kWh/t

        49.70

        35.94

        -27.7

        水耗

        m3/t

        0.922

        0.07

        -93

        修理費

        萬元/年

        2170

        1320

        -39.2

        工序能耗

        kg標煤/t

        63.54

        31.31

        -50.7

        球團抗壓強度

        N/個球

        1653

        2100

        +27.0

        球團礦亞鐵含量

        %

        7.08

        0.68

        -90.4


         

        3、 200萬噸/年球團生產線技術更加完善 鏈篦機-回轉窯-環冷機球團工藝技術應用成功后,經濟效益顯著,對技術研究人員和生產單位都產生 了很大的鼓舞。首鋼總公司果斷決定建設第二條球團生產線,規模確定為200萬噸/年,產品確定為熔劑性 球團。在200萬噸/年球團生產線建設中,技術人員在總結經驗基礎上,考察吸取了國外的先進技術,技術上更加合理。

        3.1工藝技術

        3.1.1采用國際上較先進的風流系統

         

        圖片2

         

        3.1.2 采用立式混合機技術

        立式混合機較臥式混合機具有混合效果均勻、設備事故率低、檢修方便、電耗低等優點。其電耗可降低%。

        3.1.3采用撓性篦床技術

        鏈篦機采用撓性篦床技術后,大大減輕了小軸的受力負荷,為鏈篦機設備大型化提供了技術保障。

        3.1.4采用可調式鏟料板技術

         鏈篦機采用可調式鏟料板結構,改善了鏟料板在高溫下的受力狀況,而且可實現在線調整,降低了機頭 漏料率。

        3.1.5回轉窯采用液壓馬達傳動

        回轉窯驅動采用液壓馬達較傳統的電機(減速機方式具有起動性能好、可靠度高、維護量低、齒圈受力 均勻等優勢。

        3.1.6回轉窯托輪采用滾動軸承

         回轉窯托輪采用滾動軸承代替滑動軸承,降低了運行阻力,簡化了托輪組結構,提高了使用壽命,也便于 安裝和維護。

        3.1.7采用變剛度彈簧板技術

        回轉窯大齒圈與筒體的連接采用變剛度彈簧板結構,保證了傳動裝置運轉的平穩性,減少了對窯內襯的 沖擊負荷。

        3.1.8采用新型可調墊鐵技術

        回轉窯托圈采用新型可調墊鐵技術后,使墊鐵更換成為可能,并非常方便。

        4、推廣應用

        鏈篦機(回轉窯(環冷機球團工藝技術的開發應用成功,在擴大生產規模、提高產品質量、降低消耗、節 約能源、保護環境等多方面顯示出了強大的生命力,在我國冶金行業產生了巨大影響。從第一條生產線投產 至今短短三年時間,該技術先后在首鋼、武鋼、柳鋼、鞍鋼等十幾家企業得到推廣應用,投產及在建生產線20余條,規??偭窟_到3600萬t/年。這些項目建成投產后將使我國高爐爐料結構發生重大改觀。

        5、值得注意的問題

        5.1注重原料研究 

        原料不同常常在球團生產中表現差異較大。一些企業在原料尚未落實的情況下就開工建設,容易造成 生產不正?;虿荒苓_到預期目的。應加強項目建設的計劃性。

        5.2注重技術論證

        鏈篦機-回轉窯-環冷機球團工藝技術是一套在高溫狀態下工作的生產系統,強調工藝的合理性和設備的可靠性,嚴禁頻繁停機。故企業在項目建設中應注重技術的論證,否則一旦系統不能正常生產將會給企 業帶來重大經濟損失。

        我國近幾年來球團礦的生產的發展迅速和技術裝備水平的提高,為我國煉鐵原料工業擺脫低水平、重復 建設開創了新的局面。其意義十分深遠:

        (1)對合理的高爐爐料結構的認識和理解將進一步加深。同時更加看重優質球團礦優良的冶金性能對 高爐煉鐵帶來的作用和經濟效益。有的高爐煉鐵工作者已體會到沒有優質的氧化球團礦、高爐難以維持穩 定的運行,有的已嘗到了使用球團礦的甜頭(對提高產量和降低焦比)。有著強烈的增加球團礦用量的要求。

        (2) 球團礦生產采用鏈篦機——回轉窯技術更適合我國煉鐵原料加工工業的發展。它的優點是:

        ① 更適合于大型化發展,較大可達500萬t/a(單系列)。

        ② 更適于提高球團的質量(特別是質量的均勻性)。

        ③ 可用煤作燃料。這適于我們這樣產煤大國的能源供源,同時可降低球團礦的生產成本。

        ④ 其合金鋼等高等級材料使用量較少?;緦崿F了國產化,節約了投資。

        結語:

        隨著高爐煉鐵技術和球團礦生產技術的發展,球團礦的生產必將在我國進一步得到發展并在生產技術 上趕上世界先進水平。同時也將給我國高爐煉鐵的技術更上一層樓創造更為良好的條件,開創新的局面。


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