豎爐導風墻結厚原因分析及控制措施

1豎爐排料及粘結物的維護縱流燃燒仍是我國球團生產的主要途徑之一。典型的垂直式砌塊結構是干燥地板和上游風墻的結構。導風墻位于豎爐中部,其主要作用是消除中間死料柱,減少冷卻風對焙燒帶氣流的干擾,有利于燃燒室工作。豎爐生產中因結塊造成爐況不順,排料不暢,影響生產的現象較為常見。一般豎爐結塊表現為火道口粘結,且多為熔融狀,這是由于火道口附近溫度較高所致,很難避免。而導風墻上物料的粘結,各廠的情況則有所不同。當導風墻上粘附一層薄薄的粘結物時,可以減緩物流和氣流對導風墻的沖刷、摩擦,起到保護導風墻的作用;但粘結物達到一定厚度時,則會阻礙豎爐內物流和氣流的相對運動,嚴重時造成爐況惡化。本文對馬鋼球團廠豎爐導風墻結厚原因進行了分析,通過調整豎爐操作,有效地控制了導風墻結厚。2馬鋼球團廠的生產2.1號豎爐的結厚問題馬鋼球團廠有8m2豎爐兩座,采用自然冷卻方式,冷卻設備為鏈板機和帶冷機,設計能力為年產60萬t酸性球團礦。1號豎爐于1998年8月28日建成投產;2號豎爐于2000年11月18日投產。在1號豎爐投產后近2年的生產中,導風墻結厚問題一直困擾著生產的穩定順行。因結厚,幾乎每4個月就需排空豎爐,對導風墻進行一次清除,每次排料需耗時3天左右,嚴重地制約了產量的提高和豎爐生產能力的發揮。為解決導風墻結厚問題,我們從2001年6月開始,著手對結厚原因進行了全面分析,制訂并采取了相應的預防和處理措施。在一年的生產實踐中,取得了很好的效果,2座豎爐除2001年11月停爐中修外,至今尚未因導風墻結厚而停爐。2.2烘干床干床下料導風墻結厚主要表現為:①豎爐燃燒室壓力大幅度上升,冷風量大幅下降。2000年4月份,馬鋼球團廠1號豎爐導風墻結厚處理后,燃燒室壓力從13.4kPa降至12.2kPa,冷卻風量從22991m3/h上升到33875m3/h;②烘干床上生球的烘干速度明顯降低,烘干床下料不均勻,甚至有局部不下料的情況,且常伴有跑風、塌料、掉爐篦等惡性爐況出現。2001年6月就曾發生烘干床北側不下料,大量爐篦條掉落的事故。此外,烘干床小水梁也因經常性的異常爐況而變形彎曲,不得不停機更換;成品球質量因焙燒不均勻受到影響,其抗壓強度低,返礦量大,產量低,導致生產成本上升。2.3塵、破裂變形球結從多次排爐的情況來看,導風墻粘結物的形狀、位置基本相同,呈上厚下薄,兩端較少。取樣觀察表明,結厚物主要為粉塵、破裂變形球及完整球,其比例大約各占1/3;粘結方式主要為固相粘結,強度不大,比較容易清除,但正對火道口位置的結厚物有燒熔現象,其強度高,清除較難。在清除結厚物的過程中我們還發現,結厚物經常呈3～4個明顯的層狀結構,這說明結厚不是一次形成的,也不是操作過程中緩慢形成的,而是在某種特定的爐況條件下,分多次、逐步形成的。3由于導風墻的厚度3.1濕球下行,造成導風墻結厚當大量生球在烘干床上未充分烘干便直接入爐時,濕球受爐內料柱的擠壓變形,粘結在一起,含有一定水分的濕球極易粘附在高溫的耐火墻體上,形成固態粘結。從馬鋼球團廠清除的導風墻粘結物中,發現有近1/3的結厚物為擠壓破裂的變形球,這也說明,入爐后的生球到達該位置仍未干透。濕球進入高溫區后,其中的水分急劇蒸發,導致球團爆裂,產生大量粉末。因導風墻處于烘干床的正下方,爐體兩側噴火口吹出的氣流使導風墻兩側粉塵相對富集,此處氣流較弱,加上從豎爐下部送入的冷卻風在爐體周圍形成邊緣效應,使得導風墻比爐墻本體更易粘結。從馬鋼球團廠豎爐導風墻結厚物的組成來看,與理論分析完全相符,這也說明濕球下行是造成導風墻結厚的主要原因。生產過程中造成濕球下行的主要原因是:(1)上料量過大。在豎爐投產后的近兩年內,由于系統運行的穩定性較差,設備故障多,作業率低,而生產任務重,因此上料量一加再加,由最初的120t/h,最高加至150t/h。長期的大料量生產,使生球停留在烘干床上的時間較短,得不到有效干燥,濕球下行在所難免。(2)入爐生球量波動大。由于系統運行不穩定,尤其是造球盤經常性的單盤操作和采用圓盤給料方式,致使入爐生球量波動高達10～30t/h。加上調節手段的滯后,因此,常常在一段時間內生球不能有效烘干,而出現濕球入爐。(3)生球質量不穩定。豎爐投產初期,由于造球操作不熟練,某些工藝參數尚處于摸索階段,加上馬鋼自產精礦的粒度粗(0.074mm粒級僅占68%),造球困難,即使成球,緊密性也差,因此生球質量指標較差(落下次數平均為4.4次/個,抗壓強度僅為8.9N/個),且波動大,不能滿足生產需求。這種生球入爐后吹損大,粉塵多,造成爐內透氣性差,爐壓高,冷卻風量低,因而到達烘干床上用來干燥生球的廢氣量嚴重不足,造成濕球入爐。(4)煤氣供應量不足。自2號豎爐投產以來,煤氣供應量不足的矛盾日益突出。豎爐焙燒其熱能主要來源于煤氣燃燒,煤氣不足即熱能不足,用來烘干生球的廢氣量就不足,長期以大料量組織生產,生球得不到有效烘干,勢必造成濕球下行。3.2高溫焙燒區的結皮當豎爐內物料不運行時,由于料柱不能松動,物料在高溫區停留時間過長,易引起結塊。正常生產狀況下,生球經干燥、焙燒后向下運動,爐內氣流向上運動,即便生球未干透,濕球下行,在物料與氣流這兩種反向運動的作用下,粉塵、球體也很難與導風墻形成粘結,唯有當未干透的濕球下行至高溫焙燒區,并在此停留(即放風、停燒狀態下),同時,燃燒室溫度又作未調整時,才會形成層狀粘結。投產初期,由于對放風、停燒的認識不夠,當發生機械、電氣等設備事故時,凡停機時間在20min以內,便采取放風、停燒操作。由于放風、停燒操作頻繁,致使導風墻結厚。4合理布置上料系統上述分析表明,濕球下行是引起導風墻結厚的根本原因;放風、停燒是造成結厚的外部條件,只有在兩者的共同作用下,才會引起導風墻結厚。為避免導風墻結厚的發生,生產過程中必須嚴格控制濕球下行,加強設備點檢維護,嚴禁無計劃放風,杜絕停燒操作。為此,我們采取了如下措施:(1)確定并穩定合理的上料量,以此穩定造球作業和生球入爐量,確保生球烘干和焙燒的正常進行。為此,廠部對上料系統的6臺配料電子秤采取了每2個月人工跑盤校秤一次,每8小時校零一次,每3個月標定一次的辦法來保證配料秤的穩定度。正常生產條件下,以130～140t/h的上料量組織生產,不得隨意增減。(2)制定合適的工藝參數。煙罩溫度的變化既可反映生球量的波動,也可體現爐內氣流運動狀況。根據經驗,我們將煙罩溫度限定在90～120℃,燃燒室溫度定為1050±10℃,煤氣量10000m3/h,冷風量35000m3/h。(3)穩定造球作業的給料量。在生球皮帶上增設皮帶秤,嚴格控制入爐生球量,做到均衡生產。(4)在煤氣量不足的情況下,根據煙罩溫度、烘干床上生球的實際烘干情況等,酌情減少上料量。(5)嚴禁停燒。加強設備點檢與維護,盡可能做到有計劃檢修。正常放風前半小時應采取減生球量操作,必要時還可補充一定量的成品球,確保放風時烘干床無濕球下行。此外,還應調整燃燒室溫度,防止爐內生球在靜止狀態下結塊。5提高了豎爐產能上述幾項防結厚措施于2001年6月排爐后實施,對比其前后各一年的生產指標可以看出:1)由表1可知,改進后單爐月產量平均提高971t。這是因為采取措施后,基本上杜絕了濕球入爐,也再未發生停燒操作,故再未出現導風墻結厚。一年來,爐況順行,大大提高了豎爐產能。2002年單爐月產量已穩定在3.5萬t以上,預計2002年球團礦產量可達84萬t,在未增加任何生產設備的條件下,比2001年增產近10萬t。2)作業率提高9.18%。因為停爐排空處理結厚時間減少,進而杜絕了與之相關的爐篦條脫落、跑風、塌料等現象發生,無需再因處理此類