何貫通
氧化球團生產裝備包括鏈箅機、回轉窯、環冷機和熱風管道等設備。在生產運營過程中,這些生產設備存在外表溫度高、系統能耗大等問題。解決能耗高的問題,需要從優化砌筑結構、改進預制磚型、采用管道外保溫、應用節能耐火材料等方面入手,降低鏈箅機、回轉窯、環冷機和熱風管道等設備外表溫度,才能降低生產能源消耗,提高生產作業率。
鏈箅機砌筑結構
鏈箅機的作用是脫除生球水分,使碳酸鹽礦物分解反應、固相反應,干燥、預熱球團,使球團初步固結并具有一定強度。鏈箅機由側墻、頂部、隔墻和風箱等構成,沿長度方向從低溫區到高溫區被分隔為鼓風干燥段、抽風干燥段、預熱I段及預熱II段。
鏈箅機預熱段是鏈箅機運行的高溫區域,常采用整體澆注結構、預制結構和定型磚砌結構,是降低本段設備外表溫度節能的關鍵。整體澆注結構采用側墻固定件和錨固釘固定,常用低水泥澆注料和硅酸鋁纖維氈分層砌筑,先焊接側墻錨固磚固定件,然后固定好側墻錨固磚,在墻壁鋼板上鋪貼硅酸鋁纖維氈,最后支模澆注低水泥澆注料。在敬業鋼鐵年產200萬噸球團廠,實際測量外表平均溫度小于100℃。
預制結構采用預制磚整體砌筑,側墻底部澆注高強莫來石澆注料作為砌磚平臺,在通梁上部砌筑側墻預制磚。預制磚與設備通過錨固釘相連接,形成預制磚、輕質澆注料、硅酸鋁纖維氈三層復合結構,隔熱效果明顯。在河北華信特種鋼鐵年產120萬噸球團工程應用,均取得了良好效果,實際測量外表溫度小于110℃,人孔門周邊溫度略高,但不超過150℃。
定型磚砌筑結構采用高鋁磚和硅酸鋁纖維氈分層砌筑,工作層采用高鋁磚,保溫層采用硅酸鋁纖維氈,側墻砌筑采用側墻錨固磚拉伸固定,具有良好的穩定性和保溫隔熱性能,綜合熱阻大。在石橫鋼鐵年產80萬噸球團廠,實際測量外表平均溫度≤120℃。該砌筑結構采用新型隔熱材料微納米隔熱板替代硅酸鋁纖維氈,隔熱效果是硅酸鋁纖維氈的2倍,耐持久性好,不易粉化,能夠進一步降低設備外壁溫度。
回轉窯砌筑結構
在較高焙燒溫度下,回轉窯將球團進一步固結,提高了球團強度。當溫度逐漸升高時,焙燒固結效果逐漸顯現,不同原料適宜的焙燒溫度峰值不同,焙燒溫度一般在1280℃~1320℃,高溫焙燒區長度15m~20m。
回轉窯是鏈箅機-回轉窯工藝的主要能耗設備,為降低回轉窯設備外表溫度,實現節能降耗,采用復合砌筑結構和梯度截熱技術。預制磚及澆注帶底部設有隔熱效果優良的納米保溫板保溫層,截熱層采用高強微孔隔熱澆注料,氣孔直徑小、分布均勻,導熱系數低,絕熱效果好。通過優化預制磚結構,截熱層形成六點支撐周邊密封結構,有效增加絕熱面積,絕熱面積增加到85.8%。通過結構創新,回轉窯焙燒區外表溫度降低約80℃。在石橫鋼鐵年產80萬噸球團廠,實際測量外表平均溫度不超過200℃。
環冷機砌筑結構
環冷機將高溫球團冷卻到120℃以下,并通過熱風管道實現熱量回收利用。環冷機罩體采用澆注料和硅酸鋁纖維氈復合砌筑,可定制化組合設計,實現有效節能和長效使用的雙重目標。環冷機罩體耐火材料分為工作層和隔熱層,Ⅰ、Ⅱ冷卻段罩體上部工作層采用高鋁莫來石澆注料澆注,Ⅲ、Ⅳ冷卻段環冷機罩體工作層采用高強輕質澆注料澆注,隔熱層采用硅酸鋁纖維氈。
臺車欄板磚采用組合磚結構,相鄰組合磚為子母扣配合形式,提高了欄板磚的密封性能,保溫層采用硅酸鋁纖維氈,節能效果顯著。環冷機砌筑結構在山東石橫鋼鐵年產80萬噸球團應用后,Ⅰ冷卻段上罩及其側面實測溫度不高于150℃,Ⅱ冷卻段上罩及其側面溫度不高于80℃,Ⅲ冷卻段上罩及其側面溫度不高于60℃,臺車欄板溫度不高于80℃。
熱風管道砌筑結構
根據工況溫度,熱風管道分為低溫管道、中溫管道及高溫管道。低溫管道包括鏈箅機區主引風管道及電除塵進口管道;中溫管道包括環冷Ⅲ段到鏈箅機熱風管道,鏈箅機預熱段經多管除塵到鏈箅機干燥段熱風管道;高溫管道為環冷機Ⅱ段到預熱Ⅰ段回熱風管道。根據不同工況溫度,設計不同厚度的工作層和保溫層,以確保熱風管道外表溫度不高于80℃。低溫管道、中溫管道工作層采用輕質莫來石噴涂料,高溫管道采用高強莫來石噴涂料,保溫層采用硅酸鋁纖維氈或微納米絕熱板。噴涂前先在管道內壁焊接好錨固釘,鋪設保溫層,再進行噴涂施工。主抽風機、回熱耐熱風機、環境除塵風機等采用巖棉和鍍鋅鐵皮對其進行外保溫,確保外表溫度不高于60℃。通過降低熱風管道和配套風機的外表溫度,有效降低了能量損耗。
節能耐火材料應用
鏈箅機、回轉窯、環冷機和熱風管道是生產氧化球團的重要熱工裝備,裝備散熱是實現熱量損失的重要途徑,熱量損失與耐火材料隔熱性能有密切關系,針對鏈箅機、回轉窯、環冷機和熱風管道不同設備要求和工況條件,合理使用節能耐火材料和功能耐火材料,能夠有效降低設備外壁溫度,實現降低熱量損失,節約能源的效果。
高強微孔隔熱澆注料通過降低微孔直徑,均化微孔分布,降低材料導熱系數,提高隔熱性能,減少爐壁散熱、蓄熱損失。高強微孔隔熱澆注料用于鏈箅機和環冷機側墻、頂部工作層,可增大熱阻,有效降低設備外表溫度,節能降耗效果明顯。高強微孔隔熱澆注料用作回轉窯窯襯保溫板,形成復合砌筑結構,提高回轉窯窯襯材料熱阻率,降低回轉窯外表溫度,減少回轉窯窯體散熱損失。該材料還能減輕窯體負荷,減小窯體變形產生結構應力,延長回轉窯窯襯使用壽命。
鋼纖維增強剛玉莫來石復合澆注料應用于回轉窯工作層,通過引入耐高溫?;⒅?,降低了剛玉莫來石澆注料的導熱系數,具有熱震穩定性好、強度高的特點,與保溫層形成梯度導熱結構,增大了窯襯厚度方向溫度梯度,窯體外表溫度明顯降低,顯著降低外表面向環境散熱。該材料制成的回轉窯窯體內襯使用壽命可達2年以上。
抗結圈澆注料、抗剝落澆注料解決了回轉窯結圈、剝落影響生產順行的問題。窯口專用料使窯口部位壽命提高到12個~18個月。應用功能型材料可有效延長回轉窯的使用壽命,提高作業率,減少停開機次數及能源浪費。
高強度、低導熱涂料干燥后強度高,導熱系數低,具有良好的黏結性和隔熱性能,并具有較高熱反射率。該涂料在鏈箅機、回轉窯、環冷機及熱風管道設備內表面,涂抹厚度2mm~5mm,可將外表面溫度降低20℃~50℃。該涂料能將回轉窯預制磚與窯體黏合牢固,密封性好,沒有熱橋現象,可均勻阻止熱量傳遞。