钢铁企业机械设备设计安装与检修维护—烧结和球团机械设备.pdf

! ! ! ! “ “ “ “ 第一部分 钢铁企业机械设备 设计安装与检修维护 第二章烧结和球团机械设备 第一节烧结机械设备 烧结机械设备主要包括原燃料准备设备、 熔剂燃料破碎筛分设备、 配料设备、 混 合设备、 烧结设备、 点火设备、 冷却设备、 成品筛分设备、 除尘设备、 抽风设备、 余热利 用设备以及皮带机运输设备等。 用于原料准备作业的卸车机、 熔剂破碎筛分作业的锤式 （反击式） 破碎机、 振动 筛， 燃料破碎作业的四辊破碎机、 棒磨机、 配料作业的圆盘给料机、 皮带电子秤， 以及 成品振动筛、 除尘器、 烧结风机、 点火器、 余热锅炉等设备经过多年的实践应用和发 展， 种类、 规格齐全， 基本可以作为定型产品； 本教材着重介绍混合机、 烧结机、 单辊破 碎机和环冷机设备的结构特点、 技术进步以及理论选型计算方法。 一、 圆筒混合机 （一） 混合设备的作用和形式 混合设备是烧结厂主要设备之一。混合设备的作用是将按比例配好的混合料混 匀、 润湿、 制粒， 达到成分均匀、 水分适中、 透气性良好的要求， 以保证烧结过程顺利进 行。烧结厂混合作业一般分为一次混合和二次混合。一次混合主要目的是混匀和润 湿； 二次混合除继续混匀和水分微调外， 主要目的是制粒。 国内外的烧结厂基本上都采用圆筒混合机作为一、 二次混合设备， 圆筒混合机结 构简单、 运行可靠， 而且产量高， 能够适应烧结设备向大型化发展的需要， 因此得到了 广泛应用。 （二） 圆筒混合机的组成和布置 圆筒混合机主要由筒体装置、 传动装置、 托轮、 挡轮装置、 洒水装置、 头尾溜槽及 支架、 保护罩、 润滑系统等部分组成。一次混合和二次混合除筒体内构造和洒水装置 设置有所不同外， 其余结构形式完全相同； 组合型圆筒混合机的筒体更长一些， 筒内 前后段结构不同， 前段采用一次筒内结构， 后段采用二次筒内结构， 其余部分和分离 型的一、 二次圆筒混合机并无差异。图 ! “ # “ ! 是宝钢 $%8 1316 !131# 1314 5 1316 13! 日本舞鹤工厂 检验值 2304#3413461310? 标准规定值 “030! （目标值 03;） 4 5 !# （目标值 6）!61 5 #;4 日本舞鹤 #!# 检验值43;6;37!;# 改进炉箅条的材质和制造工艺烧结机台车用炉箅条， 用一般灰铸铁制造的箅 条寿命最多不超过 2 5 0 个月。现在大型烧结机炉箅条采用含铬 #4% 5 #7%的高铬 铸铁， 其成分如表 ! “ # “ 4 所示， 可将箅条的寿命提高到 2 5 4 年以上。 表 # 5 4日本栗本铁工厂生产的算条的化学成分 （质量分数$ %） 圆辊给料机的最大转速， 2% !+% 型带式焙烧机于 !0*$ 年 ) 月在索科洛夫斯克萨尔拜 依斯克采选公司球团厂投入生产。!0%+ 年俄罗斯研制的非标准型 )#带式焙烧 机在北方采选公司第三球团厂建成。俄罗斯型带式焙烧机的产品特点有： （!） 台车宽度较大， 台车结构较合理， 中段可以翻转， 并且采用耐热材质箅条； 9#! “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 第二章烧结和球团机械设备 （!） 台车工作段与回行段为平行结构， 可使机头星轮与机尾星轮以及各工艺段风 箱和风管的规格统一化； （“） 机尾采用重锤移动架式结构， 可以自动补偿台车长度的伸缩变化； （#） 机头装有台车更换装置， 使更换台车时间缩短 $% + 1-。 图 , + ; + 1-链箅机回转窑球团生产线 ;/ 年 ,/ 月， 首钢球团厂建成了一条由国内研究开发的、 拥有自主知识产权的 链箅机回转窑球团生产线， 年产量 ,;/ 万 3。从 ;/, 年起， 国内陆续建成年产 5/ ;2/ 万 3 链算机回转窑球团生产线 ;/ 多条， 使我国的球团矿的生产能力迅速增 -;, ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二章烧结和球团机械设备 长， 球团工艺技术和设备设计制造水平也有了相应的提高。目前， 我国建设的大中型 球团生产线基本都采用链箅机回转窑法。 （二） 主要生产工艺流程 链箅机回转窑球团工艺流程图见图 ! “ # “ $%。主要生产工艺过程如下： 来自堆场的铁矿粉经原料运输系统转运至配料室， 按定量给料， 部分铁矿粉送干 燥室干燥， 然后与未经干燥的铁矿粉汇合转运至高压辊压室， 经辊磨后定量配加膨润 土， 送混合室强力泪合， 混合料转运至造球室的混合料仓， 通过定量给料至圆盘造球 机造球， 生球运至生球筛分布料系统， 粒度不合格的生球通过返料系统返回造球室的 混合料仓， 合格粒度的生球经摆头布料皮带机或梭式布料器、 宽皮带机和辊式布料器 布到焙烧机设备上， 经焙烧系统干燥、 预热、 焙烧和冷却， 成品经成品运输系统运至成 品仓或高炉矿仓。 图 ! “ # “ $%链箅机回转窑工艺流程图 焙烧过程的热风通过管路、 多管除尘器和风机在焙烧生产工艺过程循环使用， 废 气经高效除尘器除尘后达标排放， 除尘灰返回配料室参加配料。 （三） 链算机 “ 回转窑工艺特点 链箅机回转窑工艺方法的主要特点是用链箅机、 回转窑和环冷机分别完成干 燥、 预热、 焙烧和冷却等几个工序， 其产品质量均匀， 设备简单可靠； 系统的每台设备 都能够单独控制， 调节控制灵活； 对原料和燃料适应性强； 燃耗低、 电耗少、 生产费用 低； 链箅机箅床表面温度较低， 设备维护费用较低； 因此获得能耗、 热效率和球团质量 等方面的最佳效果。链箅机、 回转窑和环冷机三大主机组成焙烧系统， 生球在链篦机 上干燥和预热， 在回转窑中焙烧、 硬化、 固结， 在环冷机中进行冷却。 （四） 链算机。回转窑系统主要设备简介 !&链算机 链箅机的作用是对生球进行干燥和预热， 使生球具有一定的强度， 以便能够完成 %! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一部分钢铁企业机械设备设计安装与检修维护 在回转窑中的焙烧过程而不致破碎。图 ! “ # “ $! 是链算机资料照片。 图 ! “ # “ $!链箅机 链箅机由炉罩、 走行部分、 传动装置、 铲料装置、 风箱、 灰箱、 骨架和润滑系统组 成。链箅机的主要技术参数包括： 有效面积、 箅床宽度、 有效长度、 料层厚度、 机速、 调 速范围和物料停留时间。目前， 国内新近建成投产的链箅机箅床宽度多为 %& 和 % $&， 有效长度最长为 ()&， 料层厚度为 !() * !+)& （无鼓风干燥） 和 #) * #)& （有鼓风干燥） 。 主要结构的特点： （!） 链箅机传动可采用变频电动机减速器驱动， 也可采用液压马达直接驱动。液 压马达悬挂于链轮主轴上直接驱动， 启动力矩大、 启动平稳、 结构紧凑， 占地面积少。 液压马达由其配套的控制柜控制， 可实现无级调速。 （#） 运行部分包括主轴、 尾轴、 侧密封、 上托轮、 下托轮、 箅床等。 （,） 铲料装置包括铲料板、 重锤、 调整装置、 导向装置等。主要作用是将箅板上的 物料铲入 回转窑内， 同时还可使物料在铲料板上形成物料堆积， 保护铲料板、 头部链 轮和箅板。 （%） 风箱采用钢板焊接而成， 风箱内部有耐火内衬， 外部有保温层。 （$） 骨架采用装配式， 中部 , 个立柱及头部、 尾部两个立柱为固定柱， 其余均为活 动柱， 以适应热胀冷缩的要求。 （(） 炉罩为箱形结构， 采用隔墙将各工艺段隔开。顶部设有事故放散烟囱， 放散 阀的开闭为电动。 #回转窑 经链算机预热的球团在回转窑中进行焙烧和固结。回转窑由筒体、 支撑装置、 挡 轮装置、 传动装置、 密封装置、 窑头密封罩、 窑尾密封罩、 窑位控制系统、 液压系统组 !,! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二章烧结和球团机械设备 成。图 ! “ # “ $# 是首钢矿业公司球团厂!系列“%&( ) *$( 回转窑资料照片； 图 ! “ # “ $# “%&( ) *$( 回转窑 回转窑的主要技术参数包括： 回转窑内径 （目前， 国内新近建成投产的回转窑内 径最大为“+&#,(） 、 回转窑长度、 回转窑斜度 （国内新近建成投产的回转窑常为 %- . $-） 、 回转窑转速 （正常约为 !,/0 (12） 、 调速范围和事故状态下转速、 填充率 （常约 为 3-， 也有达到 !#-） 、 以及物料停留时间。 回转窑主要结构的特点： （!） 回转窑筒体由钢板卷制焊接而成。钢板的厚度应按工作状态下的强度和刚 度进行计算； 在筒体的两端， 因简体伸入窑头窑尾密封罩内， 设置了耐热合金钢炉口 板， 并通风冷却保护筒体和炉口板。 （#） 生产氧化球团的回转窑属于短窑型， 采用了两挡静定支撑型式， 支撑装置由 轮带、 托轮装置组成， 轮带在筒体上的安装方式为带键式轮带。轮带为整体铸造矩形 结构， 每个轮带下有两组托轮组， 托轮支撑采用弹性自位支撑型式。托轮组采用滚动 轴承支撑， 轴承的润滑采用稀油集中润滑。 （*） 挡轮装置分两种形式： 固定挡轮和液压挡轮， 目前， 国内多采用液压挡轮， 控 制窑体的上下窜动。挡轮的动作由窑位控制系统控制。 （%） 回转窑的传动装置可采用变频电动机配减速器驱动或液压马达驱动， 国内新 近建成投产的回转窑均为液压马达驱动， 采用液压马达直接驱动小齿轮带动大齿圈 来使回转窑筒体转动。驱动型式为全悬挂多点啮合柔性传动。液压系统由多台定量 泵、 一台半定量泵和一台变量泵组成， 回转窑的转速可实现无级调速。图 ! “ # “ $* 是回转窑液压马达驱动装置照片。 （$） 窑头和窑尾的密封装置多采用弹性鳞片密封技术。 （+） 窑头密封罩为钢板焊接结构， 内部设固定筛。固定筛筛块为可更换式结构， 用耐热耐磨合金钢制造， 固定筛支撑梁内通水冷却。 （） 窑尾密封罩为钢板焊接结构， 下部固定溜槽体。溜槽体采用耐热合金钢制 #*! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一部分钢铁企业机械设备设计安装与检修维护 图 ! “ # “ $%回转窑液压马达驱动装置 造， 并通风冷却。 （&） 回转窑筒体、 窑头和窑尾的密封罩内部有耐磨和隔热的耐火材料内衬， 以保 证焙烧工序的正常进行， 并降低热能消耗。 %环冷机 环冷机用于冷却从回转窑中排出的约 !#$()球团矿， 物料粒度为 *%$ + !*,。 环冷机由传动装置、 回转体部分、 支撑辊、 侧挡辊、 压轨、 机架、 给料斗、 罩子、 风箱、 卸 料料斗、 卸料区罩子、 卸料装置、 双层卸灰阀和烟囱以及耐磨、 隔热和保温的耐火材料 内衬等组成。目前， 国内新近建成投产的环冷机最大有效冷却面积 !$(,#， 中径!# (,； 资料照片见图 ! “ # “ $-。 图 ! “ # “ $-!$(,#环冷机 环冷机的主要技术参数包括： 冷却面积、 环冷机中径、 台车宽度、 料层厚度、 台车 （中径） 速度、 正常冷却时间、 卸料温度 （常为小于 !$()） 。 %! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二章烧结和球团机械设备 环冷机主要结构的特点： （!） 传动装置为链轮传动， 双传动配置， 采用变频电机通过减速器、 开式齿轮、 链 轮带动固定在回转框架上的销齿转动， 从而使回转框架转动， 并设置辅助驱动装置。 （“） 回转体部分由台车、 回转框架、 台车辊臂、 侧轨、 支撑轨道、 链条支架、 链条、 台 车拦板等组成。回转框架由钢板焊接而成， 内外框架用横向的三角梁连接， 回转框架 用支撑辊支撑， 设置防跑偏侧挡辊。台车上侧为环型砂槽密封 （也有考虑水封的） 。 （#） 压轨用以限制台车的翻转及卸料后的台车复位。 （$） 给料斗由料斗、 隔墙、 平料砣组成。 （%） 风箱共若干个， 风箱与回转框架的密封采用橡胶摩擦密封， 在相邻两风机连 接的风箱间设置手动蝶阀调节各风箱的风量， 风箱下设双层卸灰阀用以排出风箱中 的散料。 （&） 卸矿料斗采用钢板及型钢焊接而成， 内部设有耐磨衬板防止物料对料斗的磨 损， 料斗下设置电液动给料设备， 料斗内设有导向轮帮助台车复位。 （五） 我国的链算机回转窑球团技术在完善中发展 链箅机回转窑球团法经国内一些球团厂生产实践证明， 各项技术经济指标已 达到较好的水平， 球团产品质量满足了大高炉生产操作对炉料性能的要求； 但链箅机 回转窑球团技术在我国起步较晚， 大规模的球团生产线的设计没有可借鉴的经验， 在我国采用链箅机回转窑环冷机的生产工艺技术和主机设备的设计及制造还存 在一些问题。特别是对于赤铁矿球团工艺生产线的设计、 制造和生产还缺少经验。 考虑目前国内的设备制造技术和水平， 关键设备和部件可从国外引进， 这些设备 和部件具有工作可靠、 使用寿命长、 能耗低的特点， 可以确保设备长期稳定运转， 满足 生产工艺的要求。对球团生产的稳定、 顺行是十分必要的。 四、 其他球团工艺设备 球团生产的其他主要工艺设备还有干燥筒、 混合机； 高压辊压机、 圆盘造球机、 布 料设备、 除尘器和工艺风机等。 !混合机 大部分球团厂采用立式或卧式混合机进行混合作业， 也有一些球团厂采用圆筒 混合机、 润磨机进行混合作业。国内新近建成投产的大中型球团厂采用了德国 ()*)+, 公司的立式强力混合机。这种混合机采用逆流混合原理， 混匀效果好， 特别适 用于少量物料如膨润土、 熔剂等与铁矿粉的混合； 与水平卧式混合机相比， 吨球电耗 降低， 设备作业率高， 备件使用寿命长， 能够保证混合机长期稳定运转， 而且不需要备 用设备， 检修维护方便， 运行成本低。图 ! - “ - % 是立式混合机结构示意图。 混合机由水平旋转的混合筒、 两个搅拌棒、 刮刀、 机架、 混合盘、 卸料闸门、 料位监 $#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一部分钢铁企业机械设备设计安装与检修维护 图 ! “ # “ $立式混合机结构示意图 视系统和润滑系统组成。 #%造球设备 球团厂广泛采用圆筒造球法和圆盘造球法。圆筒造球机在国外广泛应用， 它主 要由传动装置、 筒体、 滚圈、 支撑托轮、 齿圈、 止推挡轮和筒内刮刀装置 （刮刀、 刮刀梁 和传动装置） 以及钢结构等组成。筒内刮刀可做往复运动， 门形架上有洒水喷嘴， 圆 筒给料端内部有环形挡圈， 排料端开出卸生球的螺旋形切口。通常圆筒造球机的利 用系数约为 & !#( 生球) *+#（造球面积） 。圆筒造球机设备较为复杂， 但造出的生球 质量较高 （指 , !-+ 的粒级所占比例和生球强度） 。 目前， 国内球团厂基本采用圆盘造球机， 其结构较为简单， 操作较容易。圆盘造 球机由圆盘、 齿圈、 主轴、 端盖、 传动装置、 机座、 刮刀装置、 洒水喷嘴 （角度可调整） 、 液 压装置以及支撑架和溜料板等组成； 圆盘和刮刀装置可以变频调速。圆盘造球机的 倾角在 .$/ -0/范围内调节； 圆盘转速由原料特性、 生球粒度和圆盘直径等决定。圆 盘造球机的生产能力与圆盘直径的 # #%$ 次方成正比。我国球团厂所使用的圆盘 造球机直径有： !1%- +、!.%# +、!$%$ +、!-%0 +、!&%0+、!&%$+； 新近投产的球团厂 多采用!-%0+ 的圆盘造球机， 结构参见图 ! “ # “ $-。 1%生球布料筛分设备 生球运至生球筛分布料系统， 粒度不合格的生球通过返料系统返回造球室的混 合料仓， 合格粒度的生球经摆头布料皮带机或梭式布料器、 宽皮带机和筛分、 辊式布 料器布到焙烧机设备上。摆头布料皮带机或梭式布料器、 宽皮带机、 辊筛、 辊式布料 器联合组成生球布料筛分设备。 #0 世纪 &0 年代辊式布料器成为一种新型布料筛分设备， 它的布料辊间隙可调 整， 生球在布料辊上进一步滚动， 改善了生球表面的光洁度， 提高了生球的质量。我 国球团厂多采用辊式筛进行生球布料筛分。辊式筛由底架、 支座、 榫槽、 筛辊、 筛辊支 $1! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第二章烧结和球团机械设备 图 ! “ # “ $%圆盘造球机结构示意图 撑装置和挡料板组成。筛辊的传动装置有两种， 一种为每根筛辊有一套单独的电动 机十减速器传动装置； 另一种为所有的筛辊集中有一套电动机 & 减速器传动装置， 目 前国内球团厂多采用前者。筛辊的工作表面采用耐磨不锈钢制成， 或采用厚壁无缝 钢管经高光洁度加工而成。我国球团厂常采用两种辊式筛， 先用辊筛筛除大粒级的 不合格生球， 再用辊式布料器筛除小粒级不合格生球， 将合格生球布料到链箅机上。 辊筛的宽度由工艺布置确定， 筛辊的数量和辊筛的长度与产率、 筛辊的转速、 辊间隙 和筛分效率等有关。 (生球布料双层辊筛 生球布料双层辊筛将筛辊做上下两层布置， 筛辊集中传动润滑， 辊隙可调， 具有 结构紧凑、 控制简单、 筛分效率高、 运转平稳可靠和作业率高的特点。采用双层辊筛 简化了工艺流程， 其上层筛出大球 （大于 !%)） ， 下层筛出小球 （小于 *)） ， 减少了 生球在运输过程中的落下次数， 并通过生球在辊筛上滚动改善了进入焙烧机的生球 质量。资料照片见图 ! “ # “ $+ 和图 ! “ # “ $*。 $(摆头布料皮带机 为了将生球均匀地布到焙烧机设备上， 常采用摆头布料皮带机或梭式布料器进 行布料。 摆头布料皮带机由胶带运输机、 曲柄连杆机构、 固定支撑铰链、 摆动走行吊架或 支架等几大部件组成。固定支撑铰链在胶带机的给料端下部， 装有支撑轴承； 曲柄连 杆机构用于控制摆动， 通过曲柄的调节来改变摆头布料皮带机的摆幅； 摆动走行吊架 或支架安装在皮带机卸料端下部托架上。皮带机的带速为 ,($ - !(,)./， 往复摆动 %0! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一部分钢铁企业机械设备设计安装与检修维护 图 ! “ # “ $%生球布料双层辊筛 图 ! “ # “ $&双层辊筛安装图 次数为 & !# 次( )*+。 当焙烧机或链箅机台车宽度超过 ,) 时， 采用摆头布料器惯性质量较大， 反向会 产生较大阻力， 需要采用梭式布料器。梭式布料器由焊接机架、 工作段托辊、 空转段 托辊、 驱动滚筒和张紧滚筒、 传动装置、 支架、 轨道、 卸料滚筒和卸料小车、 导轮、 增面 轮以及液压缸组成。工作段由重锤拉紧， 布料器有一个梭式机头， 卸料小车沿焊接机 架上的轨道往返移动， 液压缸的连杆连接在移动小车上， 两个液压缸带动布料小车往 返运动。也有梭式布料器采用一个液压缸传动或采用机械传动。皮带机的带速为 -./ !.-)(