環(huán)形燒結(jié)機淺析

朱 波

（湖南省冶金規(guī)劃設(shè)計院有限公司，湖南長沙 410000）

0 引言

在有色冶煉、鋼鐵冶金燒結(jié)工序中常用帶式燒結(jié)機燒結(jié)礦石原料。帶式燒結(jié)機的燒結(jié)臺車在固定風(fēng)箱上通過鏈式回轉(zhuǎn)的方式運行，燒結(jié)臺車空行程長、設(shè)備利用率低，且由于帶式燒結(jié)機的燒結(jié)段前后密封性差，導(dǎo)致其漏風(fēng)率高、能耗高。環(huán)形燒結(jié)機是20 世紀90 年代從日本引進的燒結(jié)設(shè)備，環(huán)形燒結(jié)機采用環(huán)形風(fēng)箱，水平回轉(zhuǎn)布置，這種結(jié)構(gòu)形式消除了空行程，因此設(shè)備利用率高，且環(huán)形燒結(jié)機密封性好，漏風(fēng)率低、能耗低。

1 環(huán)形燒結(jié)機工作原理

環(huán)形燒結(jié)機與帶式燒結(jié)機的燒結(jié)機理及工藝流程基本相同，只是主機的結(jié)構(gòu)形式和運行方式不同。環(huán)形燒結(jié)機結(jié)構(gòu)如圖1 所示，由集煙環(huán)、水封系統(tǒng)、斷風(fēng)板、風(fēng)箱、擋輪、托輪、落灰管、中軸、波紋管、主傳動裝置、布料裝置、卸料裝置、清掃裝置和點火裝置等組成。

2 環(huán)形燒結(jié)機技術(shù)特點

2.1 工藝布局合理

圖1 環(huán)形燒結(jié)機結(jié)構(gòu)組成

環(huán)形燒結(jié)機既可單臺布置，也可以根據(jù)需要2 臺或多臺并排布置。如果需要2 臺或多臺環(huán)形燒結(jié)機，則可以根據(jù)場地進行并列布置。例如，2 臺20 m2環(huán)形燒結(jié)機工藝布置需占地11 000 m2以上，而采用上料共用一套系統(tǒng)、2 臺環(huán)形燒結(jié)機并列布置，占地8000 m2，大大縮減了占地面積，降低了固定投資。

2.2 設(shè)備重量輕

在生產(chǎn)能力相近的情況下，環(huán)形燒結(jié)機比帶式燒結(jié)機重量輕。例如，一臺16 m2環(huán)形燒結(jié)機的設(shè)備重量140 t，年產(chǎn)燒結(jié)礦26.6 萬噸，而相同年產(chǎn)量的帶式燒結(jié)機規(guī)格為24 m2，設(shè)備重量278.7 萬噸，其設(shè)備重量比同產(chǎn)能的環(huán)形燒結(jié)機重140 t，是環(huán)形燒結(jié)機設(shè)備重量的2 倍。

2.3 利用系數(shù)高、能耗低

環(huán)形燒結(jié)機卸完料后直接布料，因此爐床的空床時間短，利用系數(shù)高。另外，環(huán)形燒結(jié)機密封性好、漏風(fēng)率低。帶式燒結(jié)機漏風(fēng)率在50%左右甚至更高，環(huán)形燒結(jié)機漏風(fēng)率可以達到25%以下。環(huán)形燒結(jié)機的低漏風(fēng)率大大提高了主抽風(fēng)機的風(fēng)量利用率，從而降低能耗。

3 環(huán)形燒結(jié)機采用的新技術(shù)

3.1 多種焦粉粒度科學(xué)配比

以某鋼燒結(jié)配礦為例，實踐數(shù)據(jù)如下：

（1）獲得燒結(jié)礦最大轉(zhuǎn)鼓強度時，合理的焦粉粒度為0～1 mm粒級占比57.2%，1～3 mm 粒級占比25.63%，3～5 mm 粒級占比11.17%，大于5 mm 粒級占比6%。該條件下，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度可以達到64.6%，比原燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度提高1.5%。

（2）獲得最大燒結(jié)利用系數(shù)時，合理的焦粉粒度為0～1 mm粒級占比47.22%，1～3 mm 粒級占比23.1%，3～5 mm 粒級占比28.68%，大于5 mm 粒級占比1%。該條件下，燒結(jié)利用系數(shù)達到1.60 t/（m2·h），比原燒結(jié)礦利用系數(shù)提高0.1 t/（m2·h），垂直燒結(jié)速度22.9 mm/min，比原有燒結(jié)礦垂直燒結(jié)速度提高0.7 mm/min，成品率63.2%，比原有燒結(jié)礦成品率提高0.4%。

也可根據(jù)需求調(diào)整焦粉各種粒度占比，滿足自身生產(chǎn)要求。

3.2 自調(diào)節(jié)點火爐

點火爐的兩排燒嘴雙向傾斜布置，使火焰集中在混合燒結(jié)礦帶上，以提高點火強度。同時，根據(jù)不同燒結(jié)原料的溫度、濕度、組分，以及煤氣的溫度和熱值，采用雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)每個燒嘴的煤氣流量及助燃空氣流量（主回路調(diào)節(jié)煤氣流量，從回路調(diào)節(jié)助燃空氣流量），以達到提高煤氣利用率，穩(wěn)定燒結(jié)情況，從而提高燒結(jié)礦質(zhì)量。

3.3 動力卸料

卸料方面，將舊式環(huán)燒機的犁式被動卸料改為動力卸料。在卸料區(qū)前端設(shè)置破碎機，將進入卸料區(qū)的燒成礦進行初步破碎后由螺旋卸料機卸料。采用該卸料方式的優(yōu)點：卸料時的動力由破碎機及螺旋卸料機單獨提供，不增加爐床傳動負荷，不對爐床產(chǎn)生巨大的向心、水平推力，消除了環(huán)形燒結(jié)機大型化的最大障礙。

3.4 下抽風(fēng)

原環(huán)形燒結(jié)機采用中心軸結(jié)構(gòu)，只能采用上抽風(fēng)，一方面造成一定的抽風(fēng)阻力損失，另一方面也使煙氣中的粉塵落入水封槽內(nèi)，影響燒結(jié)機的正常運轉(zhuǎn)。而且，煙氣里的粉塵與水蒸汽混合，粘結(jié)在管道壁上。而采用下抽風(fēng)解決了上述問題。

4 環(huán)形燒結(jié)機與帶式燒結(jié)機比較

4.1 經(jīng)濟技術(shù)指標

為便于比較，以產(chǎn)能相近的16 m2環(huán)形燒結(jié)機與24 m2帶式燒結(jié)機為例進行技術(shù)經(jīng)濟指標比較，見表1、表2。從表1、表2可以看出，在同等產(chǎn)能的情況下，環(huán)形燒結(jié)機的各項經(jīng)濟技術(shù)指標都優(yōu)于帶式燒結(jié)機。

表1 技術(shù)指標

表2 經(jīng)濟指標

4.2 社會效益

（1）由于環(huán)形燒結(jié)機比帶式燒結(jié)機密封性好，所以工作場地比帶式燒結(jié)機清潔衛(wèi)生，不僅有利于崗位環(huán)境質(zhì)量提升，更利于環(huán)境保護。

（2）環(huán)形燒結(jié)機漏風(fēng)率比帶式燒結(jié)機的漏風(fēng)率低，減少熱量外逸，節(jié)省能源消耗，提高了煤氣的利用率，有利于節(jié)能環(huán)保，符合可持續(xù)發(fā)展的國家政策。

5 環(huán)形燒結(jié)機的局限及改進

目前，這種帶中軸的環(huán)形燒結(jié)機最大設(shè)計到36 m2，原因是傳動機構(gòu)對環(huán)形機架的切向力以及卸料犁對爐床面的反作用力都需要中軸承受，造成中軸基礎(chǔ)的水平荷載很大。而且中軸基礎(chǔ)有一定的高度，這樣基礎(chǔ)底部的彎矩很大，如果進一步加大燒結(jié)機尺寸，則傳動力和卸料反作用力將隨之增加，使得中軸基礎(chǔ)所受的荷載將大到無法設(shè)計出基礎(chǔ)的程度。

鑒于上述原因，湖南省冶金規(guī)劃設(shè)計院有限公司組織有關(guān)人員進行技術(shù)攻關(guān)，通過對傳動方式、卸料方式做較大的改進，研發(fā)成功了新型無中軸環(huán)形燒結(jié)機，并申請了實用新型專利：無中心軸的環(huán)形燒結(jié)機（專利號：97109048.8）。如圖2 所示。該專利的主要技術(shù)：環(huán)形爐床、抽風(fēng)支管及抽風(fēng)主管固結(jié)在環(huán)形梁上，環(huán)形梁由若干組托輥支撐。主傳動裝置與環(huán)形梁通過銷齒相連，推動環(huán)形燒結(jié)機連續(xù)回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)速度可根據(jù)需要無極調(diào)速。每個抽風(fēng)支管插入抽風(fēng)主管內(nèi)，在每個抽風(fēng)支管上安裝風(fēng)量調(diào)節(jié)密封閥，以調(diào)節(jié)不同燒結(jié)區(qū)域的抽風(fēng)量，確保燒結(jié)質(zhì)量。抽風(fēng)主管與固定煙道上之間通過水封密封。主煙道下安裝若干組雙層放灰閥以清除由重力沉降下來的粉礦。由于取消了原環(huán)形燒結(jié)機的中心軸和溜灰管下部的水封，消除了抽風(fēng)管內(nèi)的水蒸汽，解決了灰塵在抽風(fēng)管道內(nèi)的粘結(jié)問題。

圖2 無中心軸環(huán)形燒結(jié)機

6 結(jié)語

新型環(huán)形燒結(jié)機采用銷齒傳動、取消中軸、動力卸料、下抽風(fēng)等新技術(shù)后，消除了中軸受力太大的影響，使環(huán)形燒結(jié)機有效燒結(jié)面積得到較大提高。分析新型環(huán)形燒結(jié)機結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，只要適當(dāng)加大燒結(jié)機中徑，加寬爐床寬度，即可大幅提高燒結(jié)面積，滿足對燒結(jié)礦產(chǎn)量的不同需求。

環(huán)形燒結(jié)機近二十年來的生產(chǎn)實踐證明，這種新型燒結(jié)設(shè)備不但比帶式燒結(jié)機投資、占地面積小，而且設(shè)備重量輕、漏風(fēng)率低、設(shè)備利用率高、能耗低等經(jīng)濟技術(shù)指標先進，且在節(jié)能環(huán)保方面比帶式燒結(jié)機有更大的優(yōu)勢，是燒結(jié)機發(fā)展的趨勢。