姚亚军

( 新疆钢铁雅满苏矿业有限责任公司哈密球团合金厂, 新疆 哈密 839000)

摘 要: 就哈密球团厂链箅机上生球爆裂严重现象进行了分析, 认为风流系统不合理是造成该现象的主要原因。通过采取相应的改进措施, 链箅机上生球爆裂现象得到有效遏制。

关键词: 生球爆裂; 风系统; 链箅机- 回转窑

1 前 言

新疆钢铁雅满苏矿业有限责任公司哈密球团厂 1#生产线是宝钢集团新疆八一钢铁有限公司为了扩大其原料生产基地而投资兴建的。工程总投资 9 千余万元, 主体工程从 2004 年 7 月19 日破土动工建设, 2005 年 4 月 19 日竣工试生产, 投产当年完全达到了设计生产能力 60 万 t/a 的水平。

自投产以来, 由于生产中存在着原燃料质量差、不稳定等诸多不利因素, 链箅机上生球爆裂严重, 导致窑内结圈频繁, 影响正常生产。通过优化工艺控制、稳定生产,尤其是调整改进风系统, 使生球爆裂现象得到遏制, 取得了良好效果。

2 风系统简介

我厂链箅机采用两段三室布置, 链箅机内分别在 5#~ 6#烟罩、9#~ 10#烟罩之间砌有两堵隔墙, 分隔出干燥一、二段及预热段。干燥二段与预热段之间隔墙留有两个 600@800 mm 的通风孔, 干燥段全部采用抽风干燥。链箅机分12 个风箱, 1#~ 5#为预热段, 6#~ 8#为干燥二段, 9#~ 12#为干燥一段。主抽风机采用一台风量为 420 000 m3/ h 的 Y4 型离心通风机, 对应风箱为 6#~ 12#, 热废气经除尘后排放; 耐热风机采用两台风量为 130 000 m3/ h 的 W7 型耐热通风机, 风机进口对应 1#~ 5#风箱, 将预热段的热废气循环送入干燥一段烟罩干燥生球; 环冷风机采用风量为 90 000 m3/ h 的 G4 型鼓风机,环冷一段热废气送入回转窑窑头用来提高窑头温度, 降低燃料消耗, 环冷二段热废气送入链箅机干燥二段, 用来补充干燥二段温度, 进一步干燥生球, 环冷三段热废气直排, 见图 1。

3 风系统对生球爆裂的影响

由于原料质量差, 球团系统温度控制得比较低。链箅机上温度梯度控制不好, 主要问题是干燥一段风箱温度偏低, 干燥二段烟罩温度偏低、与预热段温差大。这样一来, 生球在链箅机上未得到充分干燥就进入预热段, 导致预热段生球爆裂严重。为了解决这一问题, 我厂决定将链箅机顶部耐热风机循环风管和环二- 链二风管连通, 设想将环冷二段热废气引入干燥一段, 用于提高整个干燥段的温度。但改造后效果不明显(见表 1), 反而生球在干燥段就有爆裂现象出现。

从表 1 可看出, 此次改造是设想将链箅机顶部耐热风机循环风管和环二- 链二风管连通, 用于提高干燥段整体温度, 但实际情况并非如此。生球在进入链箅机后, 干燥一段的湿度高, 风阻大, 热废气的穿透力差, 加之干燥段全部采用抽风干燥, 势必会在 9#~ 10#风箱位置产生过湿层, 这样就会导致干燥一段风阻更大,热废气的穿透力更差。生球进入干燥二段后,随着湿度减小, 风阻减小, 大量热废气从干燥二段穿过。由于改造后链箅机顶部风管连通, 设想是将环冷二段热废气引入干燥一段, 但从干燥一、二段烟罩及风箱的负压情况来看, 实际上是将耐热风机的循环热废气引入了干燥二段,导致干燥一段风量偏小, 干燥二段风量偏大。

由生球干燥机理得知, 生球干燥首先是受表面汽化控制, 加之抽风干燥形成过湿层, 生球在干燥一段由于风量减少, 温度降低, 表面汽化减弱, 内部扩散控制更是受到限制, 进入过湿层情况更加明显; 生球进入干燥二段时, 随着温度和风量增加, 表面干燥速度加快, 由于在干燥一段内部扩散受限, 生球表面已出现干壳, 导致生球表面干燥而内部潮湿, 从而出现表面干燥收缩并产生裂纹。另一方面, 由于风速发生了明显改变, 在流动的介质中, 生球表面的蒸气压力与介质中水蒸气分压之差较不动介质干燥时大,从而加速了水分的蒸发, 致使生球表层汽化速度与内部水分扩散速度相差更大, 造成生球在较低温度下破裂。特别是到了每月生产后期,由于回转窑结圈, 窑尾及预热段温度不足, 不得不进一步提高耐热风机转速, 导致上述现象更加明显, 形成恶性循环。

认识到上述问题后, 在一次检修中又将链箅机顶部耐热风机循环风管和环二- 链二风管断开。为了解决环冷二段温度偏低的现象, 又将 5#~ 6#烟罩隔墙的通风孔进一步扩大, 检修完后上述情况得到明显改善, 主要系统参数见表 2。

由表 2 可看出, 链箅机系统温度趋于正常,但实际生产中干燥二段的温度受环冷二段影响非常大, 温度波动大, 导致生球在链箅机预热段爆裂现象仍然比较严重。在操作上, 为了保证预热段风箱温度, 往往将耐热风机转速调得非常高, 从链箅机各段风箱压力来看, 干燥二段负压明显低于预热段, 这样回转窑内热废气主要是经预热段由耐热风机送往干燥一段, 将干燥二段与预热段之间的通风孔进一步扩大就失去意义了。扩大通风孔的设想是用主抽风机将预热段热废气带入干燥二段, 用来提高干燥二段温度, 但从预热段和干燥二段的烟罩及风箱负压来看, 甚至部分环冷二段热废气出现倒流进入预热段。这样, 当环二温度不正常, 控制偏低时, 不但直接降低干燥二段温度, 部分废气倒流进入预热段, 还会降低预热段烟罩及风箱温度。

而预热段风箱温度偏低时, 中控工又会习惯性地进一步提高耐热风机转速来提高预热段风箱温度, 形成干燥二段和预热段之间的恶性循环。环冷机的控制同样存在波动比较大的问题。我厂生产初期曾经多次出现过环冷机出红球及结块事故, 以致中控工在环冷系统温度偏高时能够及时调整冷却风机风门降低环冷温度; 而环冷系统温度较低时, 中控调整往往不能及时跟上, 这也是导致环冷二段、链箅机干燥二段系统温度偏低的主要原因。

4 改进措施

通过以上分析, 我们重新认识了风系统对生球爆裂的影响, 调整了用风思路, 制定了以下改进措施:

( 1) 将链箅机顶部耐热风机循环风管和环二- 链二风管断开, 避免环二- 链二和耐热循环风机热废气互相影响, 导致干燥一、二段内风量不匹配引起生球表层汽化速度与内部水分扩散速度差值大, 引起生球破裂。

( 2) 将干燥二段和预热段之间孔洞进一步扩大, 调整用风思路, 使干燥二段热量主要来自回转窑。

( 3) 在操作上提高主抽风机转速, 降低耐热风机转速, 使干燥二段风箱负压大于预热段风箱负压, 从而确保了干燥二段热量主要来自回转窑, 环二- 链二热废气作为补充。这样, 即使环二温度有波动, 也对链箅机干燥二段影响不大。

( 4) 降低链箅机布料厚度。为了克服耐热风机转速降低带来的窑尾负压不足及预热段风箱温度偏低的不利影响, 将布料厚度从原来的150~ 160 mm 降低到 130~ 140 mm, 这样既可避免链箅机上出现过湿层, 确保生球干燥充分,消除生球在低温段破裂现象, 又可提高整个链箅机上球层的透气性, 使热废气的穿透力大大提高, 从而克服窑尾负压不足及预热段风箱温度偏低的问题。

( 5) 严格控制环冷机系统温度, 尤其是温度下限, 要求环冷一段温度不低于 900 e , 环冷二段不低于 650 e , 这样既保证了球团矿冷却, 又给回转窑、链箅机提供了充足的热量。

( 6) 严格控制生球水分及生球内外水分的均匀性, 使生球干燥时表面汽化和内部扩散均匀有效地进行, 确保生球干燥充分。

5 改进后的效果

实施上述改进后, 首先是链箅机系统温度梯度得到了改善, 尤其是干燥二段的烟罩、风箱温度较以往稳定了很多, 为链箅机上生球干燥创造了良好环境; 生球爆裂现象得到有效控制,因生球爆裂导致的链箅机风箱漏料减少了 30%以上, 回转窑内球团粉末量明显减少, 窑内开始变得清澈, 回转窑结圈周期由原来不足 30 天延长到 60 天以上; 成品球筛分指数由原来的 6%以上降低到现在的 5% 以下。

6 下一步的工作

1) 我厂链箅机两侧风箱与风管连接处有 24个方型阀, 从投产之日起就保持常开状态没有调整过, 现大多都无法正常活动, 无法调节。下一步, 我们准备将这些方型阀修复, 通过方型阀的微调, 使链箅机风系统更加顺畅。

2) 我厂自动化水平比较低, 很多重要参数还没有实现自动控制。目前, 我们已在球团 2#线上做了很多改进, 待总结其改造效果后, 再对1#线作改进, 以促进我厂球团生产水平进一步提高。