朱 波

（湖南省冶金規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南長(zhǎng)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(jī)燒結(jié)礦石原料。帶式燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)臺(tái)車(chē)在固定風(fēng)箱上通過(guò)鏈?zhǔn)交剞D(zhuǎn)的方式運(yùn)行，燒結(jié)臺(tái)車(chē)空行程長(zhǎng)、設(shè)備利用率低，且由于帶式燒結(jié)機(jī)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(jī)是20 世紀(jì)90 年代從日本引進(jìn)的燒結(jié)設(shè)備，環(huán)形燒結(jié)機(jī)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(jī)密封性好，漏風(fēng)率低、能耗低。

1 環(huán)形燒結(jié)機(jī)工作原理

環(huán)形燒結(jié)機(jī)與帶式燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)機(jī)理及工藝流程基本相同，只是主機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)行方式不同。環(huán)形燒結(jié)機(jī)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(dòng)裝置、布料裝置、卸料裝置、清掃裝置和點(diǎn)火裝置等組成。

2 環(huán)形燒結(jié)機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

2.1 工藝布局合理

圖1 環(huán)形燒結(jié)機(jī)結(jié)構(gòu)組成

環(huán)形燒結(jié)機(jī)既可單臺(tái)布置，也可以根據(jù)需要2 臺(tái)或多臺(tái)并排布置。如果需要2 臺(tái)或多臺(tái)環(huán)形燒結(jié)機(jī)，則可以根據(jù)場(chǎng)地進(jìn)行并列布置。例如，2 臺(tái)20 m2環(huán)形燒結(jié)機(jī)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(tái)環(huán)形燒結(jié)機(jī)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(jī)比帶式燒結(jié)機(jī)重量輕。例如，一臺(tái)16 m2環(huán)形燒結(jié)機(jī)的設(shè)備重量140 t，年產(chǎn)燒結(jié)礦26.6 萬(wàn)噸，而相同年產(chǎn)量的帶式燒結(jié)機(jī)規(guī)格為24 m2，設(shè)備重量278.7 萬(wàn)噸，其設(shè)備重量比同產(chǎn)能的環(huán)形燒結(jié)機(jī)重140 t，是環(huán)形燒結(jié)機(jī)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(jī)卸完料后直接布料，因此爐床的空床時(shí)間短，利用系數(shù)高。另外，環(huán)形燒結(jié)機(jī)密封性好、漏風(fēng)率低。帶式燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率在50%左右甚至更高，環(huán)形燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率可以達(dá)到25%以下。環(huán)形燒結(jié)機(jī)的低漏風(fēng)率大大提高了主抽風(fēng)機(jī)的風(fēng)量利用率，從而降低能耗。

3 環(huán)形燒結(jié)機(jī)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(shí)踐數(shù)據(jù)如下：

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

（2）獲得最大燒結(jié)利用系數(shù)時(shí)，合理的焦粉粒度為0～1 mm粒級(jí)占比47.22%，1～3 mm 粒級(jí)占比23.1%，3～5 mm 粒級(jí)占比28.68%，大于5 mm 粒級(jí)占比1%。該條件下，燒結(jié)利用系數(shù)達(dá)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(mǎn)足自身生產(chǎn)要求。

3.2 自調(diào)節(jié)點(diǎn)火爐

點(diǎn)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(diǎn)火強(qiáng)度。同時(shí)，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(gè)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(dá)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(dòng)力卸料

卸料方面，將舊式環(huán)燒機(jī)的犁式被動(dòng)卸料改為動(dòng)力卸料。在卸料區(qū)前端設(shè)置破碎機(jī)，將進(jìn)入卸料區(qū)的燒成礦進(jìn)行初步破碎后由螺旋卸料機(jī)卸料。采用該卸料方式的優(yōu)點(diǎn)：卸料時(shí)的動(dòng)力由破碎機(jī)及螺旋卸料機(jī)單獨(dú)提供，不增加爐床傳動(dòng)負(fù)荷，不對(duì)爐床產(chǎn)生巨大的向心、水平推力，消除了環(huán)形燒結(jié)機(jī)大型化的最大障礙。

3.4 下抽風(fēng)

原環(huán)形燒結(jié)機(jī)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(jī)的正常運(yùn)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(wèn)題。

4 環(huán)形燒結(jié)機(jī)與帶式燒結(jié)機(jī)比較

4.1 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

為便于比較，以產(chǎn)能相近的16 m2環(huán)形燒結(jié)機(jī)與24 m2帶式燒結(jié)機(jī)為例進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較，見(jiàn)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(jī)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)都優(yōu)于帶式燒結(jié)機(jī)。

表1 技術(shù)指標(biāo)

表2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4.2 社會(huì)效益

（1）由于環(huán)形燒結(jié)機(jī)比帶式燒結(jié)機(jī)密封性好，所以工作場(chǎng)地比帶式燒結(jié)機(jī)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(hù)。

（2）環(huán)形燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率比帶式燒結(jié)機(jī)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(guó)家政策。

5 環(huán)形燒結(jié)機(jī)的局限及改進(jìn)

目前，這種帶中軸的環(huán)形燒結(jié)機(jī)最大設(shè)計(jì)到36 m2，原因是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)環(huán)形機(jī)架的切向力以及卸料犁對(duì)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(jìn)一步加大燒結(jié)機(jī)尺寸，則傳動(dòng)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(wú)法設(shè)計(jì)出基礎(chǔ)的程度。

鑒于上述原因，湖南省冶金規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司組織有關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，通過(guò)對(duì)傳動(dòng)方式、卸料方式做較大的改進(jìn)，研發(fā)成功了新型無(wú)中軸環(huán)形燒結(jié)機(jī)，并申請(qǐng)了實(shí)用新型專(zhuān)利：無(wú)中心軸的環(huán)形燒結(jié)機(jī)（專(zhuān)利號(hào)：97109048.8）。如圖2 所示。該專(zhuān)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(dòng)裝置與環(huán)形梁通過(guò)銷(xiāo)齒相連，推動(dòng)環(huán)形燒結(jié)機(jī)連續(xù)回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)速度可根據(jù)需要無(wú)極調(diào)速。每個(gè)抽風(fēng)支管插入抽風(fēng)主管內(nèi)，在每個(gè)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(guò)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(lái)的粉礦。由于取消了原環(huán)形燒結(jié)機(jī)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(wèn)題。

圖2 無(wú)中心軸環(huán)形燒結(jié)機(jī)

6 結(jié)語(yǔ)

新型環(huán)形燒結(jié)機(jī)采用銷(xiāo)齒傳動(dòng)、取消中軸、動(dòng)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(jī)有效燒結(jié)面積得到較大提高。分析新型環(huán)形燒結(jié)機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，只要適當(dāng)加大燒結(jié)機(jī)中徑，加寬爐床寬度，即可大幅提高燒結(jié)面積，滿(mǎn)足對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)量的不同需求。

環(huán)形燒結(jié)機(jī)近二十年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐證明，這種新型燒結(jié)設(shè)備不但比帶式燒結(jié)機(jī)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(jì)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，且在節(jié)能環(huán)保方面比帶式燒結(jié)機(jī)有更大的優(yōu)勢(shì)，是燒結(jié)機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)。