鏈箅機(jī)_回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)工藝的開發(fā)與應(yīng)用

1、第15卷第4期2005年4月中國冶金 China M etallurg yV o l.15,N o.4 A pril 2005作者簡介:徐亞軍(1963-,男,大學(xué)畢業(yè),高級工程師; E -mail:xu yaju n126; 修訂日期:2005-01-26鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)工藝的開發(fā)與應(yīng)用徐亞軍, 李長興, 王紀(jì)英(北京首鋼設(shè)計院,北京100043摘 要:球團(tuán)礦是煉鐵高爐不可缺少的優(yōu)質(zhì)爐料,北京首鋼設(shè)計院率先開發(fā)適合我國國情的、以煤為燃料的鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)工藝技術(shù),并進(jìn)行其工藝和設(shè)備技術(shù)的研究、設(shè)計和推廣應(yīng)用,為利用我國自有知識產(chǎn)權(quán)、主機(jī)設(shè)備完全立足于國內(nèi)制造,建設(shè)大中型球團(tuán)生產(chǎn)線創(chuàng)出了一條新

2、路。鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)工藝在我國的起步和發(fā)展較晚,有關(guān)的工藝和設(shè)備技術(shù)仍需要進(jìn)一步研究和探討。關(guān)鍵詞:鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯;球團(tuán)工藝;開發(fā);應(yīng)用;大中型球團(tuán)生產(chǎn)線中圖分類號:T F52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-9356(200504-0017-04Development and Application on Grate -kiln Pellet ProcessXU Y a -jun, L I Chang -xin, WA N G J-i y ing(Beijing Shoug ang Design Institute,Beijing 100043,ChinaAbstract:P ellet

3、is the hig h quality and indispensable bur den fo r blast furnace.Beijing Sho ug ang Design I nstit ute takes the lead in developing the g rate -kiln pellet pro cess technolo gy w hich using co al as the fuel and suit able fo r t he nation .s situation,and pr oceeds research,design,ex tending and a

4、pplicat ion on technolog y of the gr ate -kiln pellet pro cess and equipment to create a new ro ute for co nstr uctio n of larg e and medium scale pellet pr oduction line based on using our ow n int ellectual pro per ty r ight and completely executing lo cal manufacture for main equipment.Since the

5、g rate -kiln pellet process g ets star ted and developed relativ ely late in our count ry,so me r elevant technolog ies in pro cess and equipment st ill need further r esear ching and discussing.Key words:g rate -kiln;pelletizing technig ue;dev eloping ;applicatio n;const ruct ion of larg e and medi

6、um scale pellet pro duction line高爐精料是冶金工作者始終探討的技術(shù)課題。我國高爐爐料生產(chǎn)最早是從前蘇聯(lián)引進(jìn)了燒結(jié)技術(shù)并一直沿用至今。從資源條件講,我國鐵礦資源以貧礦為主,細(xì)磨精礦粉更適合于生產(chǎn)球團(tuán)而不是燒結(jié)。歐美國家從20世紀(jì)60年代開始發(fā)展球團(tuán)礦生產(chǎn),高爐爐料結(jié)構(gòu)得到了有效改善,在鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯環(huán)冷機(jī)球團(tuán)技術(shù)研究成功以前,我國球團(tuán)礦生產(chǎn)主要采用豎爐生產(chǎn)工藝,豎爐球團(tuán)因受工藝限制,故受熱不均勻、產(chǎn)品質(zhì)量差,不能滿足大型高爐生產(chǎn)的要求,而且其單爐生產(chǎn)規(guī)模也難以擴(kuò)大;同時豎爐生產(chǎn)工藝的發(fā)展還受原料和燃料條件限制,難以滿足大型鋼鐵企業(yè)規(guī)模要求。因此,開發(fā)大型球團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)

7、成為我國鋼鐵生產(chǎn)的迫切要求。國外球團(tuán)廠多建在礦山或港口,便于運(yùn)輸和減少倒運(yùn),燃料多采用天然氣。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(tuán)生產(chǎn)工藝主要是帶式燒結(jié)機(jī)法和鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯法。這2種球團(tuán)法適用各種原料,同時二者均可采用氣體和液體燃料,但后者還可用煤作燃料,所以鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)技術(shù)更適合于在我國發(fā)展。北京首鋼設(shè)計院會同首鋼礦業(yè)公司等單位,自1996年開始對鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯環(huán)冷機(jī)球團(tuán)工藝技術(shù)進(jìn)行開發(fā)研究,以填補(bǔ)我國這一技術(shù)空白。1 100萬t/a 球團(tuán)生產(chǎn)線技術(shù)鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯環(huán)冷機(jī)球團(tuán)工藝技術(shù)開發(fā)研究首次應(yīng)用于首鋼球團(tuán)廠改造。首鋼球團(tuán)廠原有的鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線于1986年6月建成。原

8、設(shè)計采用煤基直接還原工藝,年產(chǎn)30萬t 金屬化球團(tuán)礦。主體工藝設(shè)備為452m 鏈箅機(jī),<417m 74m 回轉(zhuǎn)窯,<317m 50m 冷卻筒。由于一些客觀原因,1989年在對該生產(chǎn)線進(jìn)行簡單的改造后,改為生產(chǎn)氧化球團(tuán)礦,并多次對其工藝設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。但是由于生產(chǎn)工藝設(shè)備與生產(chǎn)工藝沒有完全配套,使球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度偏低,FeO含量偏高,主機(jī)作業(yè)率低,能耗高;并造成產(chǎn)量低、成本高、產(chǎn)品缺乏市場競爭力。1999年,首鋼決定采用鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯環(huán)冷機(jī)技術(shù)對這條生產(chǎn)線進(jìn)行改造。111工藝及裝備技術(shù)的開發(fā)1.1.1合理工藝流程的確定鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)工藝流程包括物料流程和氣體流程。選擇何種布料設(shè)備、

9、干燥、預(yù)熱設(shè)備、焙燒設(shè)備、冷卻設(shè)備是物料流程的關(guān)鍵;冷卻球團(tuán)的熱廢氣如何循環(huán)使用,既能滿足生球的干燥預(yù)熱、焙燒固結(jié)等工藝要求,又能使熱量得到最大程度的有效利用是氣體流程的關(guān)鍵。在充分論證的基礎(chǔ)上確定的工藝流程見圖1。1.1.2合理工藝參數(shù)的確定該項目主要工藝參數(shù)是根據(jù)北京科技大學(xué)試驗結(jié)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(xué)參數(shù)、磁鐵礦氧化動力學(xué)參數(shù)、球團(tuán)礦的導(dǎo)熱性和生球性能進(jìn)行了試驗。并在此基礎(chǔ)上對鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯環(huán)冷機(jī)工藝過程進(jìn)行了全程的仿真模擬,最終研究確定參數(shù)見表13 。圖1工藝流程表1鏈箅機(jī)主要工藝參數(shù)總有效面積/m2臺時產(chǎn)量/(t#h-1利用系數(shù)/(t#m-2#d-1料

10、厚/mm干燥段預(yù)熱段有效面積/m2時間/min風(fēng)溫/e有效面積/m2時間/min風(fēng)溫/e熱風(fēng)含氧/%166168.024.2916018084113508212.51050>12表2回轉(zhuǎn)窯主要工藝參數(shù)表窯長/m窯徑/m利用系數(shù)/(t#m-3#d-1焙燒溫度/e球在窯內(nèi)停留時間/min焙燒時間/m in35 4.78.16125028.2>15表3環(huán)冷機(jī)主要工藝參數(shù)表一冷段二冷段三冷段有效面積/m2時間/min廢氣溫度/e風(fēng)量/(萬m3#h-1有效面積/m2時間/m in廢氣溫度/e風(fēng)量/(萬m3#h-1有效面積/m2時間/min廢氣溫度/e風(fēng)量/(萬m3#h-120.215.210

11、001224.2418.25501224.2418.2100121.1.3合理的設(shè)備設(shè)計該工藝的設(shè)備主要是鏈箅機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、環(huán)冷機(jī)3大設(shè)備(圖2,其設(shè)計合理是生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的保證。鏈箅機(jī)系統(tǒng)做了較多的改造。在原有設(shè)備基礎(chǔ)上,將機(jī)長由52m改為4115m,按工藝要求調(diào)整了預(yù)熱段和干燥段煙罩和風(fēng)箱的分配,并將干燥段分為2段;為使熱氣流通暢,將預(yù)熱段煙罩拱頂抬高,鏈箅機(jī)頭部加鏟料板,利用回轉(zhuǎn)窯尾高溫廢氣對球團(tuán)礦預(yù)熱,提高球團(tuán)礦的氧化效果。在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上,對鏈箅機(jī)箅板、鏈節(jié)、側(cè)板、密封結(jié)構(gòu)和溜槽等都進(jìn)行了改造,改善了設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)狀況,減少漏風(fēng),保證工藝順行。將回轉(zhuǎn)窯窯長74m截短為35m,3支承

12、改為2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(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和故障率大為降低。對回轉(zhuǎn)窯頭尾密封罩及密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,使回轉(zhuǎn)窯在負(fù)壓操作狀態(tài)下減少漏風(fēng),改善操作環(huán)境。原配備的2臺315kW雙傳動的直流電機(jī)改為2臺200kW變流變頻調(diào)速電機(jī)傳動(一用一備。同時根據(jù)工藝需18中國冶金第15卷圖2球團(tuán)生產(chǎn)線工藝系統(tǒng)要對回轉(zhuǎn)窯的斜度、填充率、轉(zhuǎn)速和窯尾縮口等進(jìn)行了重新設(shè)計。新建<1215m環(huán)冷機(jī)代替原來2臺<317m50 m冷卻筒做為冷卻設(shè)備。從回轉(zhuǎn)窯排出的熾熱球團(tuán)礦,通過環(huán)冷機(jī)受料斗上的固定篩布到環(huán)冷機(jī)臺車上。環(huán)冷機(jī)設(shè)9個風(fēng)箱3臺鼓風(fēng)機(jī),環(huán)冷機(jī)的轉(zhuǎn)速依回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速可調(diào)。環(huán)冷機(jī)罩

13、分為3個區(qū),一冷、二冷區(qū)回收熱風(fēng)至回轉(zhuǎn)窯和鏈箅機(jī),3冷區(qū)廢氣溫度較低,通過煙囪排放。1.1.4合理的生產(chǎn)操作鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯環(huán)冷機(jī)球團(tuán)工藝國內(nèi)尚無先例,合理的生產(chǎn)操作方法必定有研究摸索的過程。首鋼球團(tuán)廠在生產(chǎn)實踐中進(jìn)行了深入細(xì)致的摸索并形成了一套完整的操作技術(shù)。112技術(shù)應(yīng)用效果2000年10月18日,首鋼球團(tuán)廠改造工程正式投產(chǎn),經(jīng)過1個月的試運(yùn)行后,順利進(jìn)入了穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài),主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)發(fā)生了顯著的變化,見表4。2200萬t/a球團(tuán)生產(chǎn)線技術(shù)鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯環(huán)冷機(jī)球團(tuán)工藝技術(shù)應(yīng)用成功后,經(jīng)濟(jì)效益顯著。首鋼決定建設(shè)第二條球團(tuán)生產(chǎn)線,規(guī)模為200萬t/a,確定產(chǎn)品可生產(chǎn)熔劑性球團(tuán)。在200萬t/a球團(tuán)

14、生產(chǎn)線建設(shè)中,技術(shù)人員在總結(jié)經(jīng)驗基礎(chǔ)上,考察吸取了一些國外的先進(jìn)技術(shù),使其在技術(shù)上更加合理。表4主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)改造前改造后變化率/%球團(tuán)年產(chǎn)量/萬t72.2120.0+66.2設(shè)備日歷作業(yè)率/%80.0790.4+10.3燃煤消耗/(kg#t-152.1019.1-65.9電耗/(kW#h#t-149.7035.94-27.7水耗/(m3#t-10.9220.07-93修理費(fèi)/(萬元#a-121701320-39.2工序能耗/(kg#t-163.5431.31-50.7球團(tuán)抗壓強(qiáng)度/(N#球-116532100+27.0球團(tuán)礦亞鐵含量/%7.080.68-90.42.1工

15、藝技術(shù)(1采用國際上最先進(jìn)的風(fēng)流系統(tǒng)(圖3和立式混合機(jī)技術(shù)。立式混合機(jī)較臥式混合機(jī)具有混合效果均勻、設(shè)備事故率低、檢修方便、電耗低等優(yōu)點(diǎn)。(2采用撓性箅床技術(shù)。鏈箅機(jī)采用撓性箅床技術(shù)后,大大減輕了小軸的受力負(fù)荷,為鏈箅機(jī)設(shè)備大型化提供了技術(shù)保障。(3采用可調(diào)式鏟料板技術(shù)。鏈箅機(jī)采用可調(diào)式鏟料板結(jié)構(gòu),改善了鏟料板在高溫下的受力狀況,且可實現(xiàn)在線調(diào)整,降低了機(jī)頭漏料率。(4回轉(zhuǎn)窯采用液壓馬達(dá)傳動。它較傳統(tǒng)的電機(jī)減速機(jī)方式具有啟動性能好、可靠度高、維護(hù)量低、齒圈受力均勻等優(yōu)勢。(5回轉(zhuǎn)窯托輪采用滾動軸承。以此軸承代替滑動軸承,降低了運(yùn)行阻力,簡化了托輪組結(jié)構(gòu),提高了使用壽命,也便于安裝和維護(hù)。19第

16、4期徐亞軍等:鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)工藝的開發(fā)與應(yīng)用 圖3球團(tuán)生產(chǎn)線工藝風(fēng)流系統(tǒng)(6采用變剛度彈簧板技術(shù)。回轉(zhuǎn)窯大齒圈與筒體的連接采用變剛度彈簧板結(jié)構(gòu),保證了傳動裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性,減少了對窯內(nèi)襯的沖擊負(fù)荷。(7采用新型可調(diào)墊鐵技術(shù)?；剞D(zhuǎn)窯托圈采用新型可調(diào)墊鐵技術(shù)后,使墊鐵更換成為可能,且非常方便。3推廣應(yīng)用2000年10月,首鋼球團(tuán)廠一系列球團(tuán)生產(chǎn)線投產(chǎn)后,生產(chǎn)順穩(wěn);僅過了3個多月球團(tuán)礦生產(chǎn)能力就達(dá)到并超過了設(shè)計能力,主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也均達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平(表5。2001年3月首鋼球團(tuán)廠一系列鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝改造鑒定會后,鋼鐵冶金企業(yè)普遍認(rèn)為鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)法開創(chuàng)了國內(nèi)自主建設(shè)大型球團(tuán)生產(chǎn)線新局面

17、;鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯環(huán)冷機(jī)球團(tuán)工藝技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用成功,在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等多方面顯示出了強(qiáng)大的生命力。該技術(shù)先后在首鋼、武鋼、柳鋼、鞍鋼等十幾家企業(yè)得到推廣應(yīng)用,投產(chǎn)及在建生產(chǎn)線20余條,年規(guī)模總量達(dá)到3 600萬t。這些項目建成投產(chǎn)后將使我國高爐爐料結(jié)構(gòu)發(fā)生重大改觀。鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)法工藝流程經(jīng)首鋼球團(tuán)廠和其他生產(chǎn)廠生產(chǎn)實踐證明,各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已達(dá)到國內(nèi)球團(tuán)行業(yè)先進(jìn)水平,球團(tuán)產(chǎn)品質(zhì)量完全滿足大高爐生產(chǎn)操作對爐料性能的要求。近幾年來,全國相繼建成了十余條年產(chǎn)能力百萬噸以上球團(tuán)礦的鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯法球團(tuán)生產(chǎn)線,還有相當(dāng)一批球團(tuán)生產(chǎn)線在建設(shè)和籌建之中。4值得注意的問

18、題4.1注重原料研究球團(tuán)生產(chǎn)線對鐵礦粉的粒度、水分及化學(xué)成分有著嚴(yán)格的要求。一定的粒度、適宜的水分和均勻、表5年產(chǎn)200萬t球團(tuán)礦生產(chǎn)線的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)項目指標(biāo)備注球團(tuán)礦產(chǎn)量/104t200成品球團(tuán)礦鏈箅機(jī)寬度/m 4.5長度/m56回轉(zhuǎn)窯直徑/m 5.9長度/m38環(huán)冷機(jī)直徑/m18.5面積/m130年作業(yè)率/%90.4球團(tuán)礦質(zhì)量:w(T Fe/%65.0w(FeO/%0.8粒度/mm816其中1016mm占90%堿度自然堿度抗壓強(qiáng)度/(N#球-12200原料消耗(干:鐵精礦粉/(kg#t-1975皂土/(kg#t-114煤粉/(kg#t-118動力消耗:電耗/(kW#h#t-135水耗/

19、(m3#t-10.25新水壓縮空氣/(m3#t-1 6.00工序能耗/(kg#t-146.74廠區(qū)用地面積/萬m2 6.08綠化系數(shù)/%20(下轉(zhuǎn)第37頁20中國冶金第15卷備和工藝技術(shù),采用專業(yè)的運(yùn)輸車輛,既保證了鋼筋加工精度,又確保了施工現(xiàn)場整潔、文明,減小或杜絕了施工現(xiàn)場噪音污染和對附近居民正常生活的干擾。(4配送中心的成立,可為建筑施工企業(yè)減少購置鋼筋加工設(shè)備費(fèi)用,同時減少臨時場地租用、搭建臨時工棚、增加鋼筋加工人員和鋼筋運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用,達(dá)到降低建筑工程造價的目的。2.6鋼筋加工配送中心的規(guī)模及覆蓋率建立鋼筋加工配送中心,真正大范圍實施商品鋼筋加工配送,首先要解決理念問題,要突破傳統(tǒng)的、分

20、散的、一家一戶式的鋼筋現(xiàn)場簡易加工模式,破除/肥水不流外人田0、/小而全0的舊理念,樹立實行社會分工和/鋼筋加工配送0的新理念。按我國建筑用鋼筋的增長速度預(yù)測,建筑用鋼筋消費(fèi)量將達(dá)到1億t以上,加工配送中心規(guī)模及覆蓋率也就成為討論的問題之一。對于大城市和特大城市來說,加工配送中心建立23家,鋼筋加工規(guī)模在50 100萬t,地區(qū)覆蓋率達(dá)到50100km的范圍;中小城市應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)條件和發(fā)展計劃建立加工配送中心。加工中心應(yīng)建在城市外圍和交通便利的地方,最好建在二三個城市之間的中心位置上,或建在鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的附近,便于鋼筋的加工運(yùn)輸。加工中心的建立應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展速度和經(jīng)濟(jì)條件,盡量在大城市發(fā)

21、展,切忌一哄而上。3結(jié)語近幾年來,我國基本建設(shè)速度發(fā)展迅猛,建筑業(yè)已列為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展四大支柱產(chǎn)業(yè)之一,這就為鋼筋加工與配送提供了極其廣闊的市場。對于鋼鐵企業(yè)來講,受鋼筋的規(guī)格、品種等條件限制,還不具備建立加工中心的條件,但可以充分利用自身的優(yōu)勢積極與大型鋼材貿(mào)易公司合作,共同組建加工中心。鋼筋加工配送中心組建后,對固定鋼筋生產(chǎn)供應(yīng)廠家必須做到品種、規(guī)格齊全,防止因品種、規(guī)格不全而影響工程施工。鋼鐵企業(yè)要支持鋼筋加工配送中心的前期準(zhǔn)備工作,優(yōu)先供應(yīng)各種規(guī)格、品種的鋼筋,搞好鋼筋生產(chǎn)企業(yè)和加工配送中心的合作關(guān)系。組建鋼筋加工配送中心,是發(fā)展具有高科技含量的鋼筋深加工項目,為建筑工程直接配送成品鋼筋,不僅可提高冶金產(chǎn)品的附加值,也可為社會創(chuàng)