帶式焙燒機(jī)布風(fēng)板堵塞問(wèn)題研究

張春猛，王 凱，黃文斌，劉國(guó)生，李建華，李 明

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司煉鐵作業(yè)部，河北 唐山 063200）

球團(tuán)礦生產(chǎn)線主要有豎爐、鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯、帶式焙燒機(jī)三種生產(chǎn)工藝。相對(duì)于鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯及豎爐工藝，帶式焙燒機(jī)具有流程簡(jiǎn)單、布置緊湊、單機(jī)生產(chǎn)能力大、對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備運(yùn)行可靠、自動(dòng)化水平高等特點(diǎn)，近幾年帶式焙燒機(jī)球團(tuán)生產(chǎn)線得到迅速發(fā)展[1]。布風(fēng)板布置于帶式焙燒機(jī)抽風(fēng)干燥段煙罩下方，用于均勻布置干燥工藝氣流。

隨著球團(tuán)礦在高爐使用比例的提高，某公司開始大規(guī)模生產(chǎn)堿性球團(tuán)礦[2-3]，帶式焙燒機(jī)布風(fēng)板隨之逐步堵塞，影響了成品球團(tuán)礦的質(zhì)量與成分，擾亂了球團(tuán)線的生產(chǎn)秩序。

正常生產(chǎn)期間，抽風(fēng)干燥段處于340℃的高溫環(huán)境中，處理布風(fēng)板堵塞問(wèn)題非常棘手，必須降低帶式焙燒機(jī)運(yùn)行溫度，將栓有鋼絲繩的鐵錘從焙燒機(jī)抽風(fēng)干燥段煙罩入孔門處投入，并利用鐵錘的沖擊力，擊落布風(fēng)板上的堵塞物料。該方法工作環(huán)境惡劣，影響球團(tuán)生產(chǎn)線的日產(chǎn)量與成品球團(tuán)礦質(zhì)量及成分[4]，處理結(jié)束不到一周時(shí)間，布風(fēng)板又開始堵塞，因此該法并非長(zhǎng)久之策。

1 原因分析

鐵礦粉、皂土、消石灰等物料制成生球后，在高溫焙燒之前，須將其水分脫除，以避免因升溫速度過(guò)快而爆裂。早期帶式焙燒機(jī)曾采用全抽風(fēng)干燥方式，底層球團(tuán)容易產(chǎn)生過(guò)濕現(xiàn)象，使球團(tuán)變形，降低料層透氣性?，F(xiàn)代帶式焙燒機(jī)采用先鼓風(fēng)后抽風(fēng)的混合干燥系統(tǒng)，既能保證上下球?qū)痈稍锞鶆?，避免出現(xiàn)過(guò)濕現(xiàn)象，提高料層的透氣性，又能大大減少過(guò)濕廢氣對(duì)蓖條和臺(tái)車的腐蝕，延長(zhǎng)蓖條與臺(tái)車的使用壽命[5]。帶式焙燒機(jī)分為七個(gè)工藝段，其工藝氣體流向如圖1所示。為了使氣流均勻地分布到抽風(fēng)干燥段的各個(gè)點(diǎn)位，在抽風(fēng)干燥段煙罩下方安裝布風(fēng)板。

圖1 帶式焙燒機(jī)工藝氣體流向圖

本臺(tái)帶式焙燒機(jī)鼓風(fēng)干燥段煙罩壓力為+0.6 mbar（+60 Pa），抽風(fēng)干燥段煙罩壓力-0.1 mbar（-10 Pa）。鼓風(fēng)干燥段與抽風(fēng)干燥段由中間隔墻隔開。料層高度可調(diào)，料層與隔墻間存在間隙。熱空氣通過(guò)鼓風(fēng)干燥段料層后，在兩側(cè)壓差作用下，帶有料粉的氣體從料層與隔墻間隙串到抽風(fēng)干燥段，由于堿性球配加的消石灰物料質(zhì)黏[2]，再加上通過(guò)鼓干段料層后的氣體含有大量水分，使得布風(fēng)板上的通風(fēng)孔逐步被料粉堵塞。此外，堿性球生產(chǎn)配加消石灰，助于鉀鹽、鈉鹽析出，鉀鹽、鈉鹽在布風(fēng)板通風(fēng)孔處聚集[6-7]，加劇了布風(fēng)板堵塞。布風(fēng)板堵塞情況如下頁(yè)圖2所示。

圖2 布風(fēng)板堵塞情況

2 方案擬定

正常生產(chǎn)期間，布風(fēng)板處于340℃的高溫環(huán)境中，原處理堵塞的方法是降低帶式焙燒機(jī)運(yùn)行溫度，這不但影響日產(chǎn)量，還會(huì)造成成品球團(tuán)礦質(zhì)量的波動(dòng)。為保生產(chǎn)順?lè)€(wěn)、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，處理方案必須在不降低帶式焙燒機(jī)運(yùn)行溫度的情況進(jìn)行。經(jīng)討論，初步擬定以下四個(gè)方案：

方案1：在隔墻處增設(shè)彈性擋風(fēng)板。在鼓風(fēng)干燥段與抽風(fēng)干燥段中間隔墻處增設(shè)彈性擋風(fēng)板，擋風(fēng)板可以根據(jù)料厚進(jìn)行上下調(diào)節(jié)，使鼓風(fēng)干燥段與抽風(fēng)干燥段徹底隔離，從根源上解決布風(fēng)板堵塞問(wèn)題。

方案2：在布風(fēng)板處增設(shè)震打器。通過(guò)在布風(fēng)板處增設(shè)震打器，定時(shí)震打清理布風(fēng)板通氣孔處的積料，改善堵塞問(wèn)題。

方案3：在布風(fēng)板處增設(shè)空氣炮。在焙燒機(jī)抽風(fēng)干燥段布風(fēng)板處增設(shè)空氣炮，利用空氣炮突然噴出壓縮氣體的強(qiáng)烈氣流，直接沖擊堵塞區(qū)域，清理積料，改善堵塞問(wèn)題[8-9]。

方案4：擴(kuò)大布風(fēng)板通氣孔。通過(guò)擴(kuò)大布風(fēng)板上的通氣孔，減少黏料的附著面積，從而改善布風(fēng)板堵塞現(xiàn)象。

方案1可以從根源上解決布風(fēng)板堵塞問(wèn)題，然而鼓風(fēng)干燥段與抽風(fēng)干燥段之間的球團(tuán)礦未固化，極易被刮碎，使料層透氣性下降，以致形成更加不利的影響。方案2與方案3具有異曲同工之處，方案2震打器需諸多零部件工作于高溫環(huán)境中，受力復(fù)雜，設(shè)備壽命相對(duì)較短，成本較高；方案3只需將噴吹管伸入到高溫環(huán)境中，操作靈活，成本較低。方案4以削弱布風(fēng)板的強(qiáng)度為代價(jià)，效果難以預(yù)測(cè)。綜合考慮各方案的利弊，決定采用方案3。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，考慮綜合管網(wǎng)壓縮空氣的壓力，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，最終選擇了一款空氣炮。按其運(yùn)行參數(shù)——距離噴吹口1 m處，噴吹面積1.5 m2，根據(jù)抽風(fēng)干燥段布風(fēng)板的尺寸（11.7 m×4 m），以及空氣炮的外觀尺寸、安裝尺寸，決定采用6臺(tái)空氣炮，并將其安裝于帶式焙燒機(jī)抽風(fēng)干燥段煙罩兩側(cè)距離布風(fēng)板1 m高的位置處?？諝馀诎惭b點(diǎn)位與預(yù)計(jì)噴吹效果圖如圖3所示。

圖3 空氣炮安裝位置與預(yù)計(jì)噴吹打效果示意圖

3 受力分析

對(duì)布風(fēng)板進(jìn)行三維建模，并進(jìn)行有限元分析，模擬現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，對(duì)模型施加17 000 N的外力（所選用的空氣炮瞬間沖擊力為13 000～17 000 N），如圖4所示。由圖4可以看出，布風(fēng)板在空氣炮沖擊力作用下，應(yīng)變較小，可采用此空氣炮。

圖4 空氣炮噴吹工況下布風(fēng)板受力分析

4 安裝施工

施工前，按照檢修項(xiàng)目前期八大準(zhǔn)備[10]內(nèi)容展開工作，并對(duì)材料、備件的質(zhì)量進(jìn)行檢查與控制，確保備件材料外觀完好無(wú)缺陷，尺寸正確。對(duì)項(xiàng)目參與人員進(jìn)行分層培訓(xùn)，增強(qiáng)安全、質(zhì)量意識(shí)，大大降低了項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)。

施工時(shí)，采用水鉆開孔，最大程度減小了帶式焙燒機(jī)抽風(fēng)干燥段煙罩內(nèi)部耐材的損壞。耐材與噴吹管間使用耐火纖維氈塞實(shí)，避免串風(fēng)、隔絕熱量的同時(shí)，避免了空氣炮噴吹工作期間噴吹管振動(dòng)損壞周邊耐材的情況發(fā)生。參照止水環(huán)制作安裝“止棉環(huán)”，防止耐火纖維氈被負(fù)壓環(huán)境吸出流失。

5 使用效果

通過(guò)增設(shè)空氣炮，解決了帶式焙燒機(jī)布風(fēng)板堵塞清理難題?？諝馀谑褂眯Ч缦马?yè)圖5所示。改善前后帶式焙燒機(jī)抽風(fēng)干燥段壓力變化如下頁(yè)圖6所示。使用空氣炮前，焙燒機(jī)抽風(fēng)干燥段壓力變化波動(dòng)大，最大壓力達(dá)-0.45 kPa，為了處理布風(fēng)板積料，多次關(guān)停造球系統(tǒng)，處理的最短時(shí)間間隔僅僅4 d。使用空氣炮之后，抽風(fēng)干燥段壓力變化波動(dòng)較小，最大壓力-0.17 kPa，從未因處理布風(fēng)板堵塞問(wèn)題而停過(guò)造球系統(tǒng)。布風(fēng)板堵塞問(wèn)題得到改善，保障了球團(tuán)生產(chǎn)線的產(chǎn)量與產(chǎn)品質(zhì)量，保障了設(shè)備使用壽命，減少了工人高溫作業(yè)的次數(shù)，降低了工人中暑的危險(xiǎn)性。

圖5 空氣炮使用效果

圖6 空氣炮使用前與使用后，抽風(fēng)干燥段煙罩壓力變化對(duì)比圖

6 結(jié)論

通過(guò)增設(shè)空氣炮的方法解決了帶式焙燒機(jī)布風(fēng)板堵塞清理難題，使得球團(tuán)生產(chǎn)線的產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量以及設(shè)備的使用壽命得到了保障，為我國(guó)帶式焙燒機(jī)的發(fā)展積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。