邯钢链箅机-回转窑解劝原因分析及预防
来源:邯郸钢铁公司炼铁部 李军 张化明 |浏览:次|评论:0条 [收藏] [评论]
1 前言
回转窑结圈是链箅机-回转窑氧化球团生产过程中常见的现象,窑内形成一定厚度的结圈物(俗称窑皮)对窑内耐火材料起了有效的保护作用;但是如果结圈物厚度增加,形成严重结圈,势必影响球团焙烧质量,造成窑皮脱落停产、减产,高温生产条件下工人被迫频繁扒大块增加劳动强度,甚至损坏窑内耐火材料,缩短其使用寿命。
邯钢200万t/a球团生产线自2005年10月1日建成投产以来,达产速度较快,产质量稳步提高。但随着日产水平和台时产量的提高,回转窑结圈现象就越来越明显,基本上每隔一个半月左右时间就需被迫安排停产检修2~3天,采用急冷降温来处理窑内结圈大块窑皮;否则就会因窑头扒块不及堵料、系统热平衡工艺控制参数不正常、成品皮带跑“红球”烧皮带而无法正常生产;同时窑内衬耐火材料也不断被窑皮侵蚀,遂窑皮一起剥落,厚度变薄。回转窑这种严重结圈影响了设备作业率,成为困扰邯钢200万t/a球团生产的一大难题。特别是2006年8月初以来,受采购精粉细度和水分影响,再加上当时公司煤气资源紧张外围焦炉煤气供应不足,窑内严重结圈现象更为明显,窑皮厚度不断增加且结圈频率加快,严重影响了该生产线的安全运行。为保护回转窑本体设备安全,短期内被迫多次安排停窑检修处理,产量和作业率受到较大影响。由于回转窑中耐材破坏严重,公司于2006年10月底安排进行了球团投产以来的首次30天年修,对窑内耐火材料材进行了重砌筑更换。
2 回转窑结圈原因分析
通过1年多来的生产实践摸索,从工艺过程控制参数、原料条件以及结圈物的分析和现场观测,分析回转窑结圈原因如下。结圈物主要化学成分、结圈物主要矿相及含量、生产用酸性精粉和成品球团矿化学成分分别见表1、表2、表3。
表1 结圈物主要化学成分 %
|
TFe |
Na |
K |
Ca |
Si |
O |
U |
硅酸盐相 |
22.24 |
0.95 |
0.32 |
5.32 |
20.18 |
39.98 |
0.92 |
硅铝酸盐 |
9.32 |
0.57 |
|
3.87 |
7.40 |
50.53 |
|
赤铁矿 |
56.21 |
0.84 |
|
|
|
37.25 |
|
表2 结圈物主要矿相及含量 %
矿物名称 |
Fe3O4 |
Fe2O3 |
脉石(SiO2) |
硅铝酸盐玻璃相 |
主要铁相 |
连接方式 |
含量 |
<1 |
大多数 |
约7 |
<1 |
赤铁矿,少量磁铁矿 |
以微弱赤铁矿再结晶为主 |
表3 生产用酸性精粉和成品球团矿化学成分 %
项目 |
TFe |
SiO2 |
CaO |
MgO |
S |
R |
水分 |
粒度-200目 |
酸性精粉 |
66.09 |
7.64 |
0.45 |
0.52 |
0.570 |
0.060 |
8~11波动频率 |
|
球团矿 |
63.52 |
7.50 |
0.60 |
0.52 |
0.003 |
0.100 |
|
50~65 |
1) 酸性精粉成球性差,主要是粒度粗(-200目含量在50%~65%,微细颗粒更少)、SiO2含量偏高(接近7%),以致生球表面光洁度差,表面含粉多,通过链箅机干燥预热后入窑,使窑内粉末含量偏高,高温下含SiO2的硅酸盐粉末形成低熔点化合物而结圈并附着在窑衬上形成窑皮,并逐渐长大加厚,形成严重结圈。
2) 酸性精粉水分波动大,造成该线干燥机不能正常工作,生球水分过大(>9%)时,在干燥预热过程中爆裂,形成大量粉末,入窑后极易造成结圈。
3) 链箅机干球氧化不充分,强度差,氧化率低,FeO高(15%左右),在窑内高温((1300±50)℃)下与SiO2形成低熔点化合物(见表4)。
表4 低熔点物质
矿物组成 |
FeO-SiO2铁橄榄石 |
FeO-Fe3O4浮氏固溶体 |
CaO-Fe2O3
铁酸钙 |
FeO-SiO2-CaO
钙铁橄榄石 |
FeO-SiO2-CaO-Al2O3
铁钙铝硅酸盐 |
熔点/℃ |
1205 |
1200 |
1205~1216 |
1080~1150 |
1030~1050 |
4) 窑头烧嘴设计不合理,火焰偏短、集中度差,煤气供应波动大,窑内温度较难控制。该线设计时考虑要大量配加赤铁矿,需用的煤气量大(设计最大煤气用量26000m3/h),因此烧嘴出口直径设计较大,以致目前实际煤气用量(13000m3/h)低于设计值时,煤气出口流速低、火焰短,造成高温区集中在离窑口8~10m的区域,未到正常窑中15~20m范围内。而为确保成品球质量,延长合理的高温带分布,在日常操作被迫增加焦炉煤气用量,以致高温区集中,且温度接近1350℃,粉末在此部位极易熔化固结,导致恶性结圈。
3 预防回转窑严重结圈的措施
3.1 严格控制进厂酸性精粉质量
1)粒度。根据目前邯钢进厂原料采购实际情况,要求-200目含量>60%,否则不予进厂。这样可尽量避免生球表面含粉高的问题,提高生球质量,避免粉末入窑造成严重结圈的后果。
2)水分。进厂酸性精粉水分要求控制在8%以下,如有大批量水分超标,应集中存放、配吃,利于干燥机长周期运转,不给生产造成大的波动,保证合格的生球水分,利于干燥预热。
3.2 严格控制生球质量
根据现有原料状况,严格控制生球产量,提高生球质量,保证生球水分在8.5~9%,落下强度在7次/个以上。加强布料控制,料层稳定在150~180mm,稳定三大主机热工制度,提高生球干燥、预热质量,减少爆裂,控制机头干球强度≥500N/个,减少粉末入窑。
1) 改善链箅机布料效果。加大大小辊筛筛辊间隙,提高筛分效率,增设机械分料装置,避免链箅机宽度方向料厚偏差过大。
2) 对主烧嘴进行改造。将烧嘴更换为多通道长火焰烧嘴,将普通离心助燃风机更换为高压罗茨风机,提高助燃风压,增加火焰长度,避免窑内高温区域集中的现象,不给生成结圈物足够的高温区间,在窑内形成合理的温度分布,降低窑内焙烧温度,同时也能满足链箅机预热段温度要求。
4 改进效果
通裹年10月底年修期间对辊筛、窑头烧嘴的改造以及年修后生产时严格控制进厂酸性精粉质量,加上生产组织上严格控制生球质量和稳定造球、主控各工艺参数,窑中恶性结圈情况得到明显遏止。年修后,未发生过窑中局部区域严重结圈现象,减轻了工人的劳动强度,设备作业率大幅提高,生产日趋稳定,产量稳定在较高水平。
5 结论
通过分析邯钢200万t/a球团生产线的运行情况可知,回转窑内结圈主要有三方面的原因:精粉粒度粗导致成球效果不好,干燥预热后入窑干球中含粉末较多;窑内高温区过于集中;球团原料中SiO2含量高。通过严格控制进厂原料质量,强化造球和提高辊筛筛分效果,操作中加强工艺参数控制,更换高性能烧嘴等措施,回转窑内严重结圈现象得到了有效遏制。
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