1 前言随着钢铁工业的发展和炼钢技术的进步 ,冶金石灰作为炼钢的重要原料其质量越来越引起重视。目前我国冶金石灰生产的主要煅烧设备是竖炉。竖炉的出灰系统是保证竖炉横截面均匀出料、调节焙烧带形状、决定生产能力 (产量 )、影响产品质量的关键系统。在生产中正确认识冶金石灰竖炉出灰设备以及探讨其科学改进 ,对于提高冶金石灰产量和质量、降低生产成本、促进炼钢生产的发展具有重要意义。2 冶金石灰 竖炉生产特点生产中一般把冶金石灰竖炉自上而下分为预热带、焙烧带、冷却带三部分。以固体为燃料的竖炉生产工艺可概述为:混合好的石灰石和燃料由上料小车送至竖炉炉顶 ,通过布料系统进入炉体的预热带 ,随着生产的进行逐渐向下移动 ,依次经过焙烧带和冷却带 ,形成的成品石灰由出灰系统排出炉外 ;助燃空气由鼓风机从炉底部送入炉内并逐渐向上移动 ,依次经过炉体的冷却带、焙烧带和预热带 ,以废气的形式从炉顶排出。在预热带 ,入炉的冷物料与上升的热气体进行热量交换 ,物料被加热 ,气体被冷却 ;在焙烧带 ,逐渐被加热的燃料与上升的热空气发生燃烧反应 ,放出大量热量 ,石灰石吸收热量发生分解反应生成石灰 ,其分解反应方程式为 :C +O2 =CO2 ↑ +QCaCO3=CaO +CO2 ↑ -Q在冷却带 ,向下移动的热物料与冷空气进行热量交换 ,石灰被冷却直至排出炉体 ,冷空气被加热继续上移 (如图 1示 )。因此生产中要想保持炉内热平衡 ,出灰系统具备可靠的密封性能十分重要。图 1 石灰竖炉区带温度分布示意图3 生产中竖炉出灰系统的作用竖炉生产中出灰系统位于炉体底部 ,包括出灰装置和卸灰装置。出灰装置应具有调节炉内气流分布以调节焙烧状况、对粘结物料进行破 碎、调整出灰量大小的作用。卸灰装置具有保持炉体底部良好的密封性和顺利卸出石灰的作用。4 传统出灰系统的结构及应用现状长期以来,国内石灰生产中用到的出灰装置有螺锥出灰机、托板出灰机、辊式出灰机、摆动扇形板出灰机等几种。4.1 螺锥出灰机螺锥出灰机的主体为带风帽的塔型螺旋锥式托料盘 ,托料盘支撑在八个托轮上 ,并以空心轴为轴心 ,以传动设备带动托盘的伞齿轮沿圆形轨道旋转 ,托料盘的一侧装有出料刮板 ,随着托料盘的连续转动 ,成品石灰便被刮料板刮下。螺锥出灰机的优点是螺旋阶层和坡度有一定比例 ,可保证沿炉身横截面上中央与周围的石灰均匀卸出 ,对粘结的物料有一定的破碎作用。但其本身较为笨重 ,金属耗用量高 ,操作管理及维护也比较复杂 ,且旋转方向固定 ,正常生产中对改善炉内物料的透气性无能为力 ,该机多用于 1 5 0m3以上的窑炉上。4.2 托板出灰机托板出灰机又称双托板出灰机 ,主体为一对对称分布的篦板小车 ,通过传动装置沿固定轨道作往复运动 ,托动成品石灰落入炉底料斗内。这种出灰机结构简单、运转可靠、重量轻、容易制造 ;但其出灰均匀性差 ,托板的两侧易造成死角 ,调节不及时时 ,易造成焙烧带倾斜 ;对下来的粘结料块起不到破碎作用 ,且托板箱体面积较大 ,不易密封 ,容易造成底部漏风而影响炉内气流分布和环境污染。在 70年代设计建造的石灰竖炉中 ,相当一部分使用这种出灰设备。4.3 辊式出灰机辊式出灰机是由几根平行分布的齿辊组成 ,这些辊子在传动装置的作用下 ,成对地相对回转 ,石灰从回转的辊缝中卸下 ,为了防止热变形 ,齿辊轴心和轴承座通水冷却。该出灰机转速可调 ,具有破碎粘结料的功能 ,炉底助燃风分布均匀。但重量较大 ,成品粉灰率高 ,适用于大中型石灰竖炉。4.4 摆动扇形板出灰机摆动扇形板出灰机由两块扇形板固定在两根水平放置的横轴上 ,借助齿条和齿轮传动 ,扇形板摆动 ,石灰从扇形板落入受料料斗内。使用这种出灰机成品率高 ,粉灰少 ,但出灰不均匀 ,在炉的水平截面上偏行 ,影响炉内气流的分布和焙烧带的稳定 ,进而影响石灰质量。4.5 卸灰设备常用的卸灰设备有星型卸灰机和三段卸灰闸阀 ,其作用是卸出石灰并防止炉内气体和粉尘外逸。星型卸灰机靠转子的转动卸灰 ,工作中易磨损 ,使转子与圆筒之间存有一定缝隙 ,密封性能差 ,出灰时须停风操作 ,影响炉内焙烧的均匀连续性。三段闸阀工作时第一、第三段同步 ,第二段与之相对应 ,始终保持致少一段处于关闭状态 ,能保持良好的密封性 ,可保证竖炉不停风出灰 ,是理想的卸灰设备。4.6 国外石灰竖炉出灰系统概况欧洲是世界上较早使用竖炉生产石灰的地区 ,所用窑型有单膛竖炉、并流蓄热式竖炉、套筒式竖炉、双斜坡炉、多膛式竖炉等 ,这些竖炉的出灰设备多以拖板出灰机或螺锥出灰机为主 ;前苏联的重工业比较发达 ,在竖炉生产石灰方面具有成熟的技术 ,所用竖炉出灰设备有辊式出灰机和螺锥出灰机 ,也有用拖板出灰机的 ,随着技术的进步 ,圆盘式出灰机出现并逐步在生产中得到应用 ;日本在借鉴前苏联石灰竖炉技术的基础上 ,成功研制出双圆盘出灰机与三段闸阀互相配套的出灰系统 ,并在竖炉石灰生产中得到了广泛的推广应用。5 双圆盘出灰系统的结构与功能双圆盘出灰系统是安阳钢铁集团公司在引进日本石灰技术的基础上消化吸收后形成的国内专有技术设备 ,在生产中双圆盘出灰机与三段闸阀配套组成出灰系统 (如图 2所示 ) ,使生产均衡连续 ,炉体与底部封闭相连。表现出了良好的使用效果。图 2 石灰竖炉新型出灰系统1 -炉体内壁 ;2 -炉体锥体 ;3 -连体双圆盘 ;4-三段闸阀5 .1 双圆盘出灰机的结构对圆盘出灰机的结构如图 3所示 ,其主体结构是在竖炉底部的中央立轴上固定的连体大小圆盘。小圆盘四周均匀分布着六个小刮刀 ,炉底部的成品石灰直接接触小圆盘 ,小圆盘中部为一圆锥结构 ,上方有一活动套筒 ,与小圆盘之间有一定间距 ;大圆盘的一侧装有刮料板 ,传动机构带动大小圆盘一起传动时 ,六个小刮刀均匀地把成品石灰从小圆盘上刮下落到大圆盘上 ,大圆盘上的刮料板再把成品石灰刮落到三段卸灰阀的第一段内。图 3 双圆盘出灰机结构简图5 .2 双圆盘出灰机的功能双圆盘出灰机在生产中具有稳定并调节炉况顺行 ,改善炉内气流分布 ,破碎粘结物料等功能。5 .2 .1 稳定炉况顺行的功能双圆盘出灰机的小圆盘上分布的六个小刮刀 ,在与炉体同心的圆周上呈间隔 60°角均匀分布 ,圆盘转动时 ,每个小刮刀刮下的石灰量是相同的 ,使炉内石灰从六个对称的方向均匀卸下 ,保证了炉内横截面上物料均匀下降 ,使炉内气流始终保持均匀分布 ,从而稳定了炉况的顺行。5 .2 .2 调节炉况与改善炉内气流分布的功能生产过程中有多种原因会使顺行的炉况出现波动 (如焙烧带下移 ,焙烧带倾斜等 )。双圆盘出灰机的一个显著特点是可以正反两个方向转动出灰 ,通过改变圆盘出灰时的转动方向 ,改变成品石灰下落前的堆积次序 ,从而改善炉内气流的分布 ,使炉况波动得到调节。另外 ,当炉况出现较长时间异常时 ,可以增加或减少单个小刮刀到圆盘中心的距离 ,以减少或增加该刮刀的刮灰量来调节炉况。5 .2 .3 破碎粘结物料的功能生产中因原燃料或操作等多种因素都有可能造成少部分物料粘结成团甚至结块成瘤 ,双圆盘出灰机出灰时 ,当大块粘结物下到小圆盘上时 ,就会被钢质套筒套住 ,圆盘旋转时物块会把活动套筒顶起 ,靠套筒与小圆盘锥体的挤压 ,物块被破碎。5 .3 双圆盘出灰系统的应用双圆盘出灰系统于 1 994年形成专有技术设备至今 ,已被广泛应用于改造后的冶金石灰竖炉生产中 ,安钢现有四座使用该设备的石灰竖炉莱芜钢厂、柳钢、北台、酒钢、三明岩前石灰石矿、郑州铝厂 、南京钢厂、山东肥城等多家冶金石灰生产企业从安钢引进石灰竖炉生产技术时均采用双圆盘出灰机与三段阀组成的出灰系统。目前,全国已有二十余座石灰竖炉引进该出灰系统 ,并且生产使用效果良好。如表 1为安钢在原燃料条件及生产操作人员完全相同的情况下 ,使用以托板出灰机和星型卸灰机为出灰系统的旧式竖炉与使用以双圆盘出灰机和三段闸阀为出灰系统的改造竖炉生产数据统计表。表 1 安钢两种竖炉生产石灰数据统计表年份 活性度 /mlCaO含量 / %生过烧率 / %燃耗 /kgce/t旧炉新炉旧炉新炉旧炉新炉旧炉新炉1 997 2 5 0 .3 3 0 0 .2 87.7488.791 1 .3 5 9.92 1 5 3 .41 4 2 .71 9982 5 1 .3 3 0 0 .5 87.82 89.5 5 1 0 .87 9.691 5 3 .1 1 4 2 .31 999 2 5 2 .5 3 0 0 .687.3 889.641 0 .62 9.5 5 1 5 2 .91 4 1 .22 0 0 0 2 5 2 .93 0 2 .688.1 89.71 1 0 .3 89.5 1 5 0 .91 3 9.82 0 0 1 2 5 3 .93 0 3 .788.3 3 89.7 1 0 .3 2 9.3 5 1 5 0 .2 1 3 9.12 0 0 2 2 5 6.2 3 0 5 .888.65 89.789.688.761 4 9.61 3 8.42 0 0 3上半年 2 5 6.43 0 5 .988.71 89.82 9.65 8.75 1 4 9.2 1 3 8.36 结语长期以来国内石灰竖炉传统的出灰系统在生产中具有一定的局限性 ,对该系统的设备进行技术改造是提高石灰竖炉产量和质量的一条捷径。新型的双圆盘出灰机与三段阀构成的新型出灰系统性能优良 ,具有科学性和适用性 ,在生产中应用效果显著。冶金石灰竖炉出灰系统的技术分析@贾红玉$安阳钢铁股份有限公司!河南安阳455004
@张福顺$安阳钢铁股份有限公司!河南安阳455004
@王治国$安阳钢
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