矿渣立磨用热风炉系统的选择.docx

矿渣立磨用热风炉系统的选择靳志刚陈砚生童 岩张 前(山东省建材工业设计研究院，济南 250022)中图分类号：tq172.6+3文献标识码：b文章编号：1003-1324（2005）06-0043-03自 20 世纪 90 年代以来，采用立磨粉磨矿渣粉的技术和装备趋于成熟，这一系统能量利用率高， 可靠性好，细度调节方便，产品质量优良，在全世 界得到广泛的应用。德国莱歇公司、伯利休斯公司、 丹麦史密斯公司、日本宇部兴产株式会社、川崎重 工等均可提供用于矿渣粉磨的立磨设备。国际上已 有几十条立磨矿渣粉生产线在正常运行，在我国已 投入运行和正在建设的用立磨生产矿渣粉的厂家有 宝钢、首钢、鞍钢、济钢、长钢、唐钢、太钢、昆 钢、武钢华新等。立磨的粉磨与烘干是同时进行的，矿渣与热风 在磨内能够进行充分的热交换，因此烘干指数较高， 根据磨机实际核算，以粉磨壳体计算的烘干指数可 达 150kg/m3.h，由于矿渣磨机的产量相对较低，因 此矿渣粉在立磨内烘干就足够了，为此要求必须在 磨外设置独立的热风炉系统作为矿渣烘干用热源。为了充分保证立磨的稳定运行，要求热风炉系 统应具有更高的稳定性和安全可靠性，同时还应调 控方便。在生产中由于热风炉系统出现问题而影响 立磨生产和调试的情况时有发生。本文结合我院的设计实践和国内外的经验教 训，对矿渣立磨用热风炉系统的选择提出一些建议 和看法。固体燃料的燃烧方式主要有沸腾燃烧、煤粉燃烧及往复式炉排三种方式，传统的往复式炉排直接 燃烧块煤，虽然其燃烧方式可靠，但燃烧效率低，排 渣多，用人多，属于落后工艺，因此工程一般不采 用此方案。对于沸腾炉工艺，其碎煤制造工艺虽然简单， 但热风炉结构稍显复杂，从国内矿渣粉生产线上的 应用情况看，在生产初期，普遍出现了操作困难、结 焦，抽灭火焰等情况，此外其排渣大，用人多，燃 烧温度要低于煤粉喷燃时的燃烧温度，因此特别需 要加强操作，才能适应生产要求。沸腾燃烧方式的 热效率虽然要比煤粉燃烧的热效率低，但水泥行业 已有成熟的经验并广泛采用，特别是沸腾燃烧投资 少，可以烧劣质煤，生产成本低，因此在矿渣粉生 产厂仍有应用。煤粉炉工艺的煤粉制备系统较为复杂，可采 用风扫钢球磨或小型立磨；也有采用竖井式煤磨 的，虽然投资较省，但存在锤头磨损严重，维修量 大，可靠性差等缺点。粉磨后的煤粉细度一般控制 在 80 m 筛筛余 10%15%，因煤粉细而均匀，配 以合理的燃烧装置，其热效率比沸腾燃烧的热效率 高，但系统投资较大。从应用厂家看，只要掌握其 技术特点，加强管理，效果还是不错的。工程上实施煤粉炉工艺，在设计时要注意以下 几点：煤粉制备系统的能力要有一定的富余量；煤 粉仓要有良好的防冻、防堵措施；热风炉的炉体要 具备足够的燃烧体积以适应矿渣水分可能偏大及产 量提高时的用热量；由于炉体长期在高热负荷下工1 燃料的选择从国内外矿渣粉生产中，热风炉所用的燃料主 要有固体燃料（煤）、气体燃料（主要为各种煤气） 及液体燃料（重油等）。.43山东建材2005 年第 6 期作，结构上的隔热、保温、加固应高度重视。此外，在自动化方面应具易控、可调、远传、可靠的 特点。 相对于固体燃料的燃烧方式，气体燃料或液体燃料更易于控制及调节，由于液体燃料运行成本太 高，一般我们不推荐使用。对钢铁企业而言，利用 企业内部低热值的高炉煤气是比较理想的能源，它不仅节省燃料消耗，而且调节灵活，燃烧温度较高， 对稳定生产是非常有利的。采用气体燃料或液体燃 料，热风炉系统体积较小，布置灵活而方便。目前 国内外许多钢铁企业的立磨矿渣粉生产厂家采用了此种方式。 不同的立磨矿渣粉生产厂家在选择热风炉系统时，应根据各公司的具体情况来进行选择，经综合 比较确定。不同热风炉系统的比较见表1（以60万t/a矿渣 粉为例）。证低温时的火焰稳定性，另需少量焦炉煤气（或天然气）作为稳火煤气。 热风炉可采用双层炉体结构，内层为燃烧室、燃烧室由耐火材料及保温耐火纤维构成，由于燃烧室及 高炉煤气烧嘴的燃烧特点，单位燃烧体积可燃烧高炉 煤气在 500600m3/h，因此，热风炉的体积较小。燃烧室外壁采用 16mn 钢板焊接的钢结构层， 可保证在 350温度下正常使用。燃烧室外面是循 环气体的流道，其高速流过对燃烧室钢结构起冷却 作用，并防止热点的产生及存在。燃烧室内的高温对混合室有强烈的辐射，混合 室主体材料可采用1cr 8ni9ti 钢板制造，并在外层 钢板内衬防辐射板。根据矿渣微细粉磨的工艺要求，高炉煤气主烧嘴可采用双级结构。即当只开启一级烧嘴时，烧嘴 供热能力较小，供生产调试用；一级及二级同时使 用时烧嘴能力可满足正常生产要求。烧嘴下部设焦炉煤气稳火煤气入口。此外，烧 嘴上还设有火焰监测装置及自动点火装置，充分提 高热风炉使用的灵活性及安全性。在高炉煤气管路上设一级手动切断，采用金属 硬密封蝶阀形式。此外还设有气动快速切断阀，保 证与各连锁信号的安全动作。其后分两条支路分别 与一级、二级烧嘴煤气接管连接。一级烧嘴支路设 电动调节阀及手动切断阀，二级烧嘴煤气支路只设 气动切断阀。助燃空气也分一、二级，分别与一、二级烧 嘴连接。助燃空气的流量调节通过电机的变频调 节实现。为了保证高炉煤气的稳定燃烧，需实现比例调 节。在高炉煤气总管及助燃空气总管上分别设流量 检测孔板，根据孔板的流量反馈，指挥煤气及助燃 空气的调节装置，实现比例调节。由于其比例调节 的范围要求不是很严格，孔板的位置尺寸可不必拘 泥于常规要求。此外，在炉后还设有压力及温度检测装置。在 炉膛设有温度检测，炉温在 600以上是高炉煤气 稳定燃烧的必要条件。表1 不同热风炉系统的特点比较热风路系统特点优点：投资省。大约50万元，设备少，运行可靠。缺点：(1)煤的燃炉率低，仅80%左右，煤质要求 灰熔点高，出渣最大，易结焦；(2)易产生黑烟， 冒灰现象严重；(3)工艺落后，需人工操作，不能 实现自动化控制。优点：投资较省。投资约90万元。 缺点：(1)操作及维修较复杂，管理要求高；(2)对 煤质要求较高，易结焦；(3)点炉较困难，升温较 慢，调节不够灵活。优点：调控方便，环保效果好。3.0m的炉子需 投资100万元。 缺点：煤可用率只有65%75%左右，煤质要求 较高，需用块煤，运行费用高，安全性要求高， 紧急情况处理复杂，需安装0.75t/h蒸气锅炉。优点：工艺先进，可实现自动化操作。煤燃烬率 可达95%以上，热效率高。 缺点：煤粉制备及炉体系统复杂，投资较高，约200万元，有一定的操作难度。优点：投资省，操作简单，可利用钢铁厂已有的 高炉煤气，使用方便。投资约60万元。 缺点：高炉煤气的数量及安全要得到充分保 障，需与高发热量燃气混合使用。往复式炉排沸腾炉煤气发生炉煤粉炉高炉煤气炉2以高炉煤气为主燃料的燃烧方法及燃烧装置热风炉系统以高炉煤气为主要燃料时，为了保3钢铁企业内部余热的利用一般来讲，钢铁企业内部有大量的热源，这部.442005 年第 6 期欢迎登录山东建材信息网 分热量如何合理、高效、经济地在矿渣立磨上应用是一个新的课题。我院在潍坊钢铁公司年产 60 万吨矿渣粉项目 中，首次采用烧结机余热用于矿渣的烘干。其余热 利用技术方案简介如下：根据莱歇磨机的用风条件，进磨气体温度工 作在200300时是最佳工作状态，此时磨机的 机械状态较好，进磨气体也具有较好的烘干蒸发 能力。从目前情况看，5 台冷却风机可提供 26 5=130 104m3/h 的热气量，一部分废热还未利用。 但是考虑到冷却机是环行旋转，罩子及旋转处均有 漏风，一旦采用强制抽风措施，冷风进入量会更 大，另外由于管路较长，温度降低及设备投入也会 较大，因此，需要通过合理的结构设计，尽量多抽 取温度较高的气体。并在设计中对引热风管道进行 保温。合理设计的保温层，可保证管道内的温度降 在长度达 1000m 时不超过 50。通过计算，热风 供应能力可以满足立磨生产要求，即渣水分可以从15% 烘干至 0.5%。 为了生产的连续稳定运行，热风炉都必须要建设，且必须能满足生产上的最大需热量。在生产调节上，热风炉与烧结机余热的关系应是互为备用， 调节灵活，平时应最大限度的利用烧结机余热，热 风炉所提供的供热量应控制在最少状态。采用了特制的低压大风量风机抽取环冷机余 热，该风机的长期运转可靠性应得到保证，年运转 率应保证在 90% 以上。特殊情况下，立磨长时间停 机，停留在管道内的热气温度会逐渐降低，设计中 考虑在风机出口处设有旁路风管，温度较低的热气 可直接排入大气，直至温度升至要求温度时，才可 以自动关闭旁路风管，合乎要求温度的热气供立磨 使用。膨胀节采用u型纹金属膨胀节，其耐温性能好， 可承受较高的负压，施工时应注意防止膨胀节扭转 变形并不得反装。支座支撑的各简支梁管段用膨胀 节隔开。每个膨胀节隔断的管段上只允许有一个固 定支座，其余支座为活动支座。可以预计，潍坊钢铁公用余热利用技术的实 施，将为我国矿渣粉工业增加一种利用废气余热的 途径与方式，并具有良好的经济、环保及社会效益。（收稿日期：2005-11-02）第十七届中国国际玻璃工业技术展览会“第十七届中国国际玻璃工业技术展览会”(china glass 2006) 定于2006年4月25日28 日在北京中国国际展览中心举办。它将是国际 玻璃工业界又一次盛大聚会。展览会主办单位 为中国硅酸盐学会，共同主办单位为中国日用 玻璃协会、中国建筑玻璃与工业玻璃协会。展 览会由北京中硅展览有限公司承办。“中国玻璃展”是得到国家批准，每年一届 (单年在上海、双年在北京)的全国性国际玻璃 工业技术展览会，在国内外享有盛誉。展览会 得到中国所有有关玻璃的国家主管部门和全国 性行业协会的全力支持。本展会是亚洲领先、 有重大国际影响的玻璃展。2005 年在上海举办的第十六届中国玻璃展，展览面积达30,000 平方米，来自24个国家 的 625 家厂商参