竖炉导风墙结厚原因分析及控制措施

竖炉导风墙结厚原因分析及控制措施

1竖炉排料及粘结物的维护纵流燃烧仍是我国球团生产的主要途径之一。典型的垂直式砌块结构是干燥地板和上游风墙的结构。导风墙位于竖炉中部,其主要作用是消除中间死料柱,减少冷却风对焙烧带气流的干扰,有利于燃烧室工作。竖炉生产中因结块造成炉况不顺,排料不畅,影响生产的现象较为常见。一般竖炉结块表现为火道口粘结,且多为熔融状,这是由于火道口附近温度较高所致,很难避免。而导风墙上物料的粘结,各厂的情况则有所不同。当导风墙上粘附一层薄薄的粘结物时,可以减缓物流和气流对导风墙的冲刷、摩擦,起到保护导风墙的作用;但粘结物达到一定厚度时,则会阻碍竖炉内物流和气流的相对运动,严重时造成炉况恶化。本文对马钢球团厂竖炉导风墙结厚原因进行了分析,通过调整竖炉操作,有效地控制了导风墙结厚。2马钢球团厂的生产2.1号竖炉的结厚问题马钢球团厂有8m2竖炉两座,采用自然冷却方式,冷却设备为链板机和带冷机,设计能力为年产60万t酸性球团矿。1号竖炉于1998年8月28日建成投产;2号竖炉于2000年11月18日投产。在1号竖炉投产后近2年的生产中,导风墙结厚问题一直困扰着生产的稳定顺行。因结厚,几乎每4个月就需排空竖炉,对导风墙进行一次清除,每次排料需耗时3天左右,严重地制约了产量的提高和竖炉生产能力的发挥。为解决导风墙结厚问题,我们从2001年6月开始,着手对结厚原因进行了全面分析,制订并采取了相应的预防和处理措施。在一年的生产实践中,取得了很好的效果,2座竖炉除2001年11月停炉中修外,至今尚未因导风墙结厚而停炉。2.2烘干床干床下料导风墙结厚主要表现为:①竖炉燃烧室压力大幅度上升,冷风量大幅下降。2000年4月份,马钢球团厂1号竖炉导风墙结厚处理后,燃烧室压力从13.4kPa降至12.2kPa,冷却风量从22991m3/h上升到33875m3/h;②烘干床上生球的烘干速度明显降低,烘干床下料不均匀,甚至有局部不下料的情况,且常伴有跑风、塌料、掉炉篦等恶性炉况出现。2001年6月就曾发生烘干床北侧不下料,大量炉篦条掉落的事故。此外,烘干床小水梁也因经常性的异常炉况而变形弯曲,不得不停机更换;成品球质量因焙烧不均匀受到影响,其抗压强度低,返矿量大,产量低,导致生产成本上升。2.3尘、破裂变形球结从多次排炉的情况来看,导风墙粘结物的形状、位置基本相同,呈上厚下薄,两端较少。取样观察表明,结厚物主要为粉尘、破裂变形球及完整球,其比例大约各占1/3;粘结方式主要为固相粘结,强度不大,比较容易清除,但正对火道口位置的结厚物有烧熔现象,其强度高,清除较难。在清除结厚物的过程中我们还发现,结厚物经常呈3～4个明显的层状结构,这说明结厚不是一次形成的,也不是操作过程中缓慢形成的,而是在某种特定的炉况条件下,分多次、逐步形成的。3由于导风墙的厚度3.1湿球下行,造成导风墙结厚当大量生球在烘干床上未充分烘干便直接入炉时,湿球受炉内料柱的挤压变形,粘结在一起,含有一定水分的湿球极易粘附在高温的耐火墙体上,形成固态粘结。从马钢球团厂清除的导风墙粘结物中,发现有近1/3的结厚物为挤压破裂的变形球,这也说明,入炉后的生球到达该位置仍未干透。湿球进入高温区后,其中的水分急剧蒸发,导致球团爆裂,产生大量粉末。因导风墙处于烘干床的正下方,炉体两侧喷火口吹出的气流使导风墙两侧粉尘相对富集,此处气流较弱,加上从竖炉下部送入的冷却风在炉体周围形成边缘效应,使得导风墙比炉墙本体更易粘结。从马钢球团厂竖炉导风墙结厚物的组成来看,与理论分析完全相符,这也说明湿球下行是造成导风墙结厚的主要原因。生产过程中造成湿球下行的主要原因是:(1)上料量过大。在竖炉投产后的近两年内,由于系统运行的稳定性较差,设备故障多,作业率低,而生产任务重,因此上料量一加再加,由最初的120t/h,最高加至150t/h。长期的大料量生产,使生球停留在烘干床上的时间较短,得不到有效干燥,湿球下行在所难免。(2)入炉生球量波动大。由于系统运行不稳定,尤其是造球盘经常性的单盘操作和采用圆盘给料方式,致使入炉生球量波动高达10～30t/h。加上调节手段的滞后,因此,常常在一段时间内生球不能有效烘干,而出现湿球入炉。(3)生球质量不稳定。竖炉投产初期,由于造球操作不熟练,某些工艺参数尚处于摸索阶段,加上马钢自产精矿的粒度粗(0.074mm粒级仅占68%),造球困难,即使成球,紧密性也差,因此生球质量指标较差(落下次数平均为4.4次/个,抗压强度仅为8.9N/个),且波动大,不能满足生产需求。这种生球入炉后吹损大,粉尘多,造成炉内透气性差,炉压高,冷却风量低,因而到达烘干床上用来干燥生球的废气量严重不足,造成湿球入炉。(4)煤气供应量不足。自2号竖炉投产以来,煤气供应量不足的矛盾日益突出。竖炉焙烧其热能主要来源于煤气燃烧,煤气不足即热能不足,用来烘干生球的废气量就不足,长期以大料量组织生产,生球得不到有效烘干,势必造成湿球下行。3.2高温焙烧区的结皮当竖炉内物料不运行时,由于料柱不能松动,物料在高温区停留时间过长,易引起结块。正常生产状况下,生球经干燥、焙烧后向下运动,炉内气流向上运动,即便生球未干透,湿球下行,在物料与气流这两种反向运动的作用下,粉尘、球体也很难与导风墙形成粘结,唯有当未干透的湿球下行至高温焙烧区,并在此停留(即放风、停烧状态下),同时,燃烧室温度又作未调整时,才会形成层状粘结。投产初期,由于对放风、停烧的认识不够,当发生机械、电气等设备事故时,凡停机时间在20min以内,便采取放风、停烧操作。由于放风、停烧操作频繁,致使导风墙结厚。4合理布置上料系统上述分析表明,湿球下行是引起导风墙结厚的根本原因;放风、停烧是造成结厚的外部条件,只有在两者的共同作用下,才会引起导风墙结厚。为避免导风墙结厚的发生,生产过程中必须严格控制湿球下行,加强设备点检维护,严禁无计划放风,杜绝停烧操作。为此,我们采取了如下措施:(1)确定并稳定合理的上料量,以此稳定造球作业和生球入炉量,确保生球烘干和焙烧的正常进行。为此,厂部对上料系统的6台配料电子秤采取了每2个月人工跑盘校秤一次,每8小时校零一次,每3个月标定一次的办法来保证配料秤的稳定度。正常生产条件下,以130～140t/h的上料量组织生产,不得随意增减。(2)制定合适的工艺参数。烟罩温度的变化既可反映生球量的波动,也可体现炉内气流运动状况。根据经验,我们将烟罩温度限定在90～120℃,燃烧室温度定为1050±10℃,煤气量10000m3/h,冷风量35000m3/h。(3)稳定造球作业的给料量。在生球皮带上增设皮带秤,严格控制入炉生球量,做到均衡生产。(4)在煤气量不足的情况下,根据烟罩温度、烘干床上生球的实际烘干情况等,酌情减少上料量。(5)严禁停烧。加强设备点检与维护,尽可能做到有计划检修。正常放风前半小时应采取减生球量操作,必要时还可补充一定量的成品球,确保放风时烘干床无湿球下行。此外,还应调整燃烧室温度,防止炉内生球在静止状态下结块。5提高了竖炉产能上述几项防结厚措施于2001年6月排炉后实施,对比其前后各一年的生产指标可以看出:1)由表1可知,改进后单炉月产量平均提高971t。这是因为采取措施后,基本上杜绝了湿球入炉,也再未发生停烧操作,故再未出现导风墙结厚。一年来,炉况顺行,大大提高了竖炉产能。2002年单炉月产量已稳定在3.5万t以上,预计2002年球团矿产量可达84万t,在未增加任何生产设备的条件下,比2001年增产近10万t。2)作业率提高9.18%。因为停炉排空处理结厚时间减少,进而杜绝了与之相关的炉篦条脱落、跑风、塌料等现象发生,无需再因处理此类