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    冶金球團(tuán)豎爐主要特征及設(shè)計(jì)應(yīng)用原則

    2013-10-30 11:47:46  來源：
                      冶金球團(tuán)矩形豎爐主要設(shè)計(jì)范圍及特征
        冶金球團(tuán)矩形豎爐為立式爐，生球自豎爐上部爐口裝入，在自身重力作用下，通過各加熱帶及冷卻帶，達(dá)到排料端。在爐身中部?jī)蓚?cè)設(shè)有燃燒室，產(chǎn)生高溫氣體噴入爐膛內(nèi)，對(duì)球團(tuán)進(jìn)行干燥、預(yù)熱和焙燒。在爐內(nèi)初步冷卻球團(tuán)礦后的一部分熱風(fēng)上升通過導(dǎo)風(fēng)墻和干燥床，以干燥生球。
         豎爐球團(tuán)焙燒車間設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：物料平衡與熱工計(jì)算、豎爐生產(chǎn)能力及規(guī)格選定、燃料選用、豎爐爐體設(shè)計(jì)、布料設(shè)備選擇、排礦設(shè)備設(shè)計(jì)與選擇、爐外冷卻設(shè)備選擇、工藝風(fēng)機(jī)選擇、工藝除塵裝置選擇、成品球上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)、汽化冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、自控與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和主要設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。
    1、物料平衡與熱工計(jì)算：
       根據(jù)原料和燃料的條件，求出燃料消耗量及其它有關(guān)參數(shù)；計(jì)算通過導(dǎo)風(fēng)墻內(nèi)外的冷風(fēng)量。為了校核和計(jì)算各帶界面上的物料和氣體溫度，還需分別對(duì)干燥帶、預(yù)熱焙燒帶、均熱帶、冷卻帶進(jìn)行區(qū)域熱平衡計(jì)算，*后繪制豎爐內(nèi)氣體平衡圖(包括空氣、煤氣、燃燒產(chǎn)物之間的體積、溫度等的變化與平衡)。
    2、豎爐生產(chǎn)能力及規(guī)格選定：
       豎爐焙燒磁鐵精礦球團(tuán)的利用系數(shù)為4～5t／(m2•h)，唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司設(shè)計(jì)的矩形球團(tuán)豎爐生產(chǎn)利用系數(shù)已經(jīng)大于6.5 t／(m2•h)，如：10m2豎爐(面積指爐口長(zhǎng)×寬)國(guó)內(nèi)的的單爐年產(chǎn)量一般為為35～40萬噸，金泉公司設(shè)計(jì)的已經(jīng)超過-50萬噸。
    3、燃料選用：
       豎爐用燃料有液體和氣體兩種。歐美一些國(guó)家豎爐多建在礦山，使用天然氣或重油。中國(guó)豎爐多建在冶金工廠內(nèi)，常使用高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等，部分建在礦山的豎爐可以使用煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)。
    4、豎爐爐體設(shè)計(jì)：
       包括爐型、燃燒裝置、爐體砌筑、爐體鋼結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)。
    爐型：
       豎爐是長(zhǎng)方形爐型，有高爐身內(nèi)冷型和中等爐身外冷型兩種。由于前者排礦溫度較高，從80年代開始，中國(guó)設(shè)計(jì)的豎爐均選擇后者。在確定爐型時(shí)需要考慮：
    (1)在使用高爐煤氣作燃料時(shí)，讓部分冷卻風(fēng)通過焙燒帶，以補(bǔ)充燃燒廢氣中含氧量的不足。這部分冷卻風(fēng)的數(shù)量可以根據(jù)原料和燃料條件進(jìn)行計(jì)算。
    (2)噴火口以下的導(dǎo)風(fēng)墻高度及其通道截面積是爐型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，一般可參照生產(chǎn)實(shí)例進(jìn)行選取。當(dāng)無實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)通過冷態(tài)模型試驗(yàn)確定。
    (3)正確設(shè)計(jì)風(fēng)口形狀及兩側(cè)風(fēng)口的分布，合理配置冷風(fēng)管路系統(tǒng)，以解決冷風(fēng)進(jìn)口處沿爐子截面上冷卻風(fēng)量分布不均的問題。在設(shè)計(jì)爐子各帶尺寸時(shí)，一般根據(jù)試驗(yàn)條件及有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式來確定，并核算物料在各帶的停留時(shí)間。選擇其他燃料時(shí)，爐型需另行考慮。
    燃燒裝置：
       在豎爐爐膛兩側(cè)備有一個(gè)燃燒室，其形狀有臥式圓柱形(高爐煤氣用)和立式圓柱形(重油和天然氣用)兩種。國(guó)外豎爐多用立式燃燒室，其底部有一個(gè)燒嘴供熱，自動(dòng)控制方便。中國(guó)豎爐燒嘴安裝在臥式燃燒室的側(cè)面，每側(cè)數(shù)量為2～5個(gè)。
    爐體砌筑：
       豎爐砌體的工作溫度為1200～1300℃，工作壓力為15～23kPa。爐膛部分砌體除了承受高溫高壓以外，還要承受爐料的摩擦及氣流的沖刷。因此在砌體材料選取，墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面均要考慮這些工作條件。此外，保證爐體的氣密性是砌體設(shè)計(jì)的基本原則，中國(guó)豎爐一代砌體設(shè)計(jì)壽命為5a。
    爐體鋼結(jié)構(gòu)：
      由于豎爐是正壓操作，為保證氣密性須采用鋼外殼，其中關(guān)鍵是如何處理爐殼熱膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力。根據(jù)工藝要求，爐體的框架水梁與支柱應(yīng)設(shè)計(jì)成剛性連接，不允許產(chǎn)生相對(duì)位移。支柱與土建平臺(tái)間采用鉸接結(jié)構(gòu)。豎爐中*關(guān)鍵的部位是干燥床與導(dǎo)風(fēng)墻的承重水梁。中國(guó)豎爐導(dǎo)風(fēng)墻水梁的壽命達(dá)到3a。
    布料設(shè)備選擇：
      由于爐口截面呈矩形，國(guó)外豎爐常采用垂直相交的兩條梭式膠帶機(jī)進(jìn)行“Z”字形布料。中國(guó)豎爐爐口有干燥床，改為由一條梭式膠帶機(jī)進(jìn)行直線布料，簡(jiǎn)化了布料設(shè)備。中國(guó)10m2豎爐的布料均采用懸臂式結(jié)構(gòu)。隨著爐子長(zhǎng)度的加大，懸臂拉桿高度增加，使生球落差增大。因此大型豎爐的布料機(jī)不宜采用懸臂式結(jié)構(gòu)，宜改為輥道支撐裝置。梭式布料機(jī)在布料過程中應(yīng)保證在前進(jìn)與后退時(shí)料層厚度一致。
    排礦設(shè)備設(shè)計(jì)與選擇：
     排礦設(shè)備由齒輥卸料機(jī)及排料機(jī)組成。齒輥卸料機(jī)的作用主要是控制料面、活動(dòng)料柱及破碎大塊。國(guó)外豎爐的齒輥卸料機(jī)組通常分上下兩層，交叉布置。中國(guó)豎爐則由一排齒輥組成。齒輥通水冷卻。相鄰齒輥的間隙為80～100mm。齒輥工作時(shí)轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低，宜采用液壓傳動(dòng)。齒輥兩端宜采用迷宮式密封。由于齒輥間存在著間隙，需要在漏斗下部安設(shè)控制排料的裝置。歐美一些國(guó)家豎爐采用“*”排料裝置，即用壓縮空氣吹動(dòng)斜溜槽上的球團(tuán)礦進(jìn)行排料。中國(guó)豎爐通常采用電振給料機(jī)排料。
    爐外冷卻設(shè)備選擇：
       對(duì)爐內(nèi)熱工過程的分析表明，過多的冷卻風(fēng)進(jìn)入爐內(nèi)將干擾正常的焙燒制度。因此在爐內(nèi)把球團(tuán)礦冷卻到100℃以下是不可取的。常用的爐外冷卻設(shè)備是帶式冷卻機(jī)。它分抽風(fēng)與鼓風(fēng)兩種，其結(jié)構(gòu)與燒結(jié)帶式冷卻機(jī)相似。
    工藝風(fēng)機(jī)選擇:
       豎爐工藝風(fēng)機(jī)包括助燃風(fēng)機(jī)和冷卻風(fēng)機(jī)兩種，均應(yīng)采用離心式高壓鼓風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓根據(jù)豎爐熱工計(jì)算確定。在選型時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有余地，一般應(yīng)有備用風(fēng)機(jī)。設(shè)計(jì)中還需采取防治風(fēng)機(jī)噪音的措施。
    工藝除塵裝置選擇:
    為了改善豎爐爐頂平臺(tái)操作環(huán)境，延長(zhǎng)布料設(shè)備的壽命，需從豎爐爐頂抽出廢氣并進(jìn)行凈化，一般采用靜電除塵器,目前唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司設(shè)計(jì)的豎爐已經(jīng)選用靜電除塵器加脫硫除塵器的方式進(jìn)行除塵及脫硫治理。
    成品球上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
       在開爐及調(diào)節(jié)爐況時(shí)，需添加成品球團(tuán)礦。一般采用專設(shè)帶式輸送機(jī)或卷揚(yáng)機(jī)把成品球運(yùn)到焙燒車間上部的礦槽內(nèi)備用。
    汽化冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
    豎爐導(dǎo)風(fēng)墻及干燥床鋼梁的工作溫度分別為1000℃和600℃左右，需通水冷卻。這兩部分熱損失約占豎爐全部熱損失的15％，可采用汽化冷卻法回收余熱。一座10m2豎爐可回收蒸汽3～4t／h。
    自控與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
       由于爐內(nèi)存在活動(dòng)料柱，給熱工參數(shù)監(jiān)測(cè)帶來許多困難。中國(guó)豎爐的自動(dòng)控制包括：燃燒室溫度控制(含空煤氣比例自動(dòng)調(diào)節(jié))和汽化冷卻系統(tǒng)的汽包水位控制。監(jiān)測(cè)包括：燃燒室溫度、爐頂廢氣溫度和各帶氣體溫度的指示和記錄；燃燒室壓力、空煤氣管道壓力的指示和記錄；空煤氣流量的指示和記錄，其中煤氣流量要有累計(jì)值。在物料計(jì)量方面，應(yīng)設(shè)精礦、粘結(jié)劑稱量調(diào)節(jié)裝置。入爐的生球和成品球團(tuán)礦也要有計(jì)量裝置。

                     文章整理：唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司 總工室
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