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球团竖炉特点及燃烧室倒风墙用耐火材料

作者:寰洋实业  发布日期:2017-02-21

  球团竖炉是一种用于焙烧冶金球团的竖炉,属于冶金设备的技术领域。它包括由炉墙组成的炉膛,设于炉膛下端的锁风卸料装置,炉膛上部的球团料进口和设于炉膛内中部的破碎辊,炉墙下部设有供风喷口,炉膛内设有与炉膛内外相通的燃料管道,所述燃料管道炉膛内部分设有燃料喷嘴。

球团矿是细磨铁精矿或其他含铁粉料造块的又一种方法,它是将精矿粉、熔剂(有时还有粘结剂和燃料)的混合物,在造球机中滚成直径8?15mm(用于炼钢还要大些)的生球,然后干燥、焙烧,固结成型,成为具有良好冶金性质的优质含铁原料,供给钢铁冶炼的需要。
 

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一、球团竖炉的构造

竖炉按其断面形状分类,有圆形和矩形两种,圆形竖炉是早期出现的,现在除瑞典还保留了几座外,其余几乎都是矩形的。

国外竖炉的缺点主要有以下几点:

(1)电耗高。根据瑞典LKAB公司的分析,其电耗高达50kW·h/t。电耗高的主要原因足它的料柱高,冷风向上通过焙烧带时,料层中气流速度高,阻力大,主风机工作压力要求高,因而电耗大。

(2)国外竖炉球团一般采用高热值的燃料,重油或天然气,而且只限于焙烧磁铁矿球团。

(3)下料速度不均、焙烧和固结不均、球团质量受影响。

国外竖炉本身是料仓式结构,排料时同一截面的球团矿下料速度不均匀,正对排料口中心下料快,两侧相应下料慢,使球团矿在炉内停留的时间不同,这样焙烧和固结不均,影响球团质量。

(4)国外竖炉一般采用两条移动胶带以“乙”字形线路布料,一座长6.4m,宽2.44m的竖炉布料一次要140s,布料车沿宽度方向要走8个来回。如再扩大炉型、布料周期必须延长,这就难以保持料面温度分布均匀,不利于操作,影响球团质量。
 

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我国竖炉的主要特点如下:

竖炉球团以高炉煤气为燃料,而不像国外竖炉采用高热值的燃料(重油)或天然气、焦炉煤气。这是因为我国新的炉型结构改善了炉内透气性,燃烧废气和冷却风穿透能力增加,气流分布均匀,焙烧制度合理,有稳定的均热带,为球团再结晶和晶形长大固结创造了条件。

二、球团竖炉各部位工作环境

(一)燃烧室

我国球团竖炉通常用矩形燃烧室,配置于竖炉炉膛的两侧。燃烧室大都是燃烧高炉煤气,燃烧后的废气形成一定的压力,由竖炉火口喷进炉膛焙烧球团矿,后到达炉顶,经除尘放入大气。燃烧室的一个突出特点是正压操作。因此,燃烧室必须密封良好,不能有一点气体泄漏。

实践证明,竖炉炉体的一个薄弱环节就是燃烧室。目前,竖炉的一代寿命较短,仅1-3年,这与燃烧室有很大关系,这是由燃烧室的工作环境恶劣所决定的。燃烧室承受着1100-1120℃的高温及10?20kPa压力,如若砌筑质量不好,极易漏气漏火,所以燃烧室有时可能发生烧穿事故,严重地影响了竖炉的正常作业。另外,燃烧室温度较高,整个砌体因热膨胀而产生位移。现有的燃烧室底部框架都是自由地放置在混凝土平台上,平台表面粗糙.热膨胀产生的摩擦力很大,因此容易导致顶部砌体开裂。

燃烧室不仅是正压操作,承受一定的压力,而且容易烧穿。烧穿部位大都是拱顶、拱脚、烧嘴、人孔等处,一经烧穿,压力便急剧下降,废气穿透料柱的能力受影响,所以燃烧室一定要密封好。

除此之外,燃烧室还受拱脚的水平推力作用及炉墙气体的侧压力作用。竖炉的停开也造成一定的损坏。

竖炉燃烧室一般都砌成60°拱顶,由于拱的存在,便产生一定的水平推力,拱顶越重,水平推力也就越大。

竖炉是正压操作,煤气要以一定的压力喷进燃烧室燃烧,生成的热废气由燃烧室火道喷入竖炉炉膛,由此可见,燃烧室密封不严,就不会形成足够的压力,满足不了焙烧球团矿的工艺要求。经过计算得知,侧壁所产生的气体压力是很大的。

竖炉的生产停停开开对燃烧室损坏。竖炉长期处于生产状态,燃烧室也就处于高温状态。耐火砖膨胀到一定尺寸而停止,相对稳定。但是,如若发生停炉,燃烧室温度就降下来,特别是降到常温,砌体自然收缩。竖炉开、停,砌体也就膨胀、收缩,反复几次,砌体就产生裂纹,特别是拱脚、拱顶一活动,就会烧穿。因此,要保证燃烧室长寿,不仅要砌体符合要求、密封好,而且要提高竖炉作业率,这对延长燃烧室寿命至关重要。

综上所述,燃烧室是竖炉的一个薄弱环节,长期处于高温状态下,其工作环境比较恶劣。
 

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(二)导风墙

导风墙是竖炉中的又一个薄弱环节,它下面靠金属水梁支撑,常受高温作用、含尘气流的冲刷磨损,还要承受炉料的侧压力。因此,导风墙的工作环境也很恶劣。在水梁与砌体的结合处,特别是下部1m处的砌体易脱落。所以,导风墙的材质、格孔尺寸及孔壁厚度的选择都很重要。

三、竖炉用耐火材料

(一)燃烧室

燃烧室是竖炉的主要砌体,一般采用粘土砖或高铝砖砌筑。如杭钢两个燃烧室砌砖量大约120t左右。砌缝要求小于2mm,拱顶等重要部位均采用701灰浆,炉底及其他部位采用一般泥浆。在砌砖过程中,由于工作面大,砖的数量多,如有一处达不到砌砖质量要求(如砖缝大、泥浆不饱满等),赤热的气体就会从这些薄弱处穿透并沿炉壳内壁窜动,从金属炉壳不严密处漏出。膨胀缝一般沿燃烧室长边留四条,实际上可以取消,因为此处也易烧穿漏气。膨胀问题主要靠砌体外部的保温砖、鸡毛灰等填料,以便缓冲耐火砖砲体的膨胀或收缩。

本钢16m2竖炉焙烧带截面积宽为2.088m,长为7.056m。烘干带高1.260m,预热焙烧带高2.600m,均热带2.570m,冷却带为3.500m,炉子排矿辊中心线至炉口高度为12.810m,容积为290m3。喷火口以上是用耐火砖砌筑,以下用高铝砖砌筑。
 

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燃烧室采用半圆拱顶矩形燃烧室,其优点是结构简单,配置紧凑,密封性好,燃烧室压力低,为了保证其气密性,每层砖都采用磷酸盐泥浆砌筑,砖缝不大于2mm。整个燃烧室砌体采用周边膨胀缝。此外,在燃烧室底部设置若干组多向滑动支座。一方面用以补偿热膨胀造成的位移,另一方面可减少燃烧室对土建平台产生的摩擦力。

另外,采用耐火可塑料整体捣固燃烧室也很简单可靠铁沟和渣沟浇注料

(二)导风墙

竖炉采用导风墙技术,是我国的一个创新,它的存在,使炉内有了通道,有效地缩短了冷却风所通过的料层,使阻力大大减小,冷却风量相对增加,冷却效果得到改善,同时也使主风机电耗大大降低。导风墙工作条件恶劣,它不仅承受高温气流的冲刷,而且也受到球团矿巨大的侧压力及磨损。所以,要求导风墙用砖性能优异,一般采用优质粘土砖或高铝砖。

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