马钢10m2竖炉的设计特点及生产

摘要  介绍了马钢一烧10m²竖炉（包括配料系统、烘干混匀系统、竖炉本体及控制系统等）的设计特点。该炉于2004年5月5日投产，当月即实现达产目标。

关键词  10m²竖炉  设计特点  生产

1 概述

马钢一烧原有两座8m²竖炉，设计年产球团矿80万t，于2001年7月建成投产，到2003年，实际产能已达90.8万t/a。2004年，为配合公司“十五”结构调整，又投资建设了一座10m²的球团竖炉（即3号竖炉）。

3号球团竖炉工程总投资4508万元，设计年产球团矿50万t。该工程由马钢设计院设计，马钢修建工程公司、自动化工程公司、动力厂等单位负责承建。于2004年元月8日破土动工，历时118天建成投产，比计划工期提前了52天，实现了“投资省、工期短、质量优”的工程建设目标。

3号竖炉设计时，充分考虑了利用原有的配料室和成品运输、矿槽系统，以及2003年上马的混合料润磨系统，保证了全厂成品球团矿理化性能的一致。设计中，还对传统的竖炉炉型进行了改进，增大了焙烧面积和冷却风机；电控系统采用较为先进的西门子集中自动控制系统，并采用了风机远程在线监控等先进技术，增强了系统运行的稳定性，减少了劳动定员。3号竖炉系统的工艺流程见图1。其设计特点是：①工艺布置紧凑、合理，流程顺畅；②充分利用现有建筑物及部分公用设施，缩短了工程建设周期；③采用了混合料润磨工艺；④采用60m²轻型鼓风带冷机作为冷却工艺，使竖炉排料口排出的球团矿温度由500-700降至150℃以下。

图1 3号竖炉球团工艺流程图

2 3号竖炉的工艺设计及设备配置

2.1 配料系统

采用4个矿槽（共240m³）作为正常生产时铁精矿的配料槽，经4台Φ1600mm变频调速圆盘给料机分别给到4台配料秤上，称重后再加到配料皮带上，仓储时间8h；膨润土采用罐车运输并通过气力输送到2个矿槽（共120m³）中，经拖式秤加到配料皮带上，仓储时间60h。精矿粉和膨润土按一定比例集中配料。

2.2 烘干混匀系统

号竖炉采用了一台Φ3m×20m的混匀干燥机（即2号烘干机），期设计上料量为120t/h，煤气流量3315m³/h，混气室温度915℃，尾气温度62.6℃，出料水分7.2%。其能力略有富余，这主要是考虑当原有的1号混匀干燥机（1、2号竖炉用）出现故障时，仍可满足两座竖炉的生产需要。2号烘干机设计采用了Φ3300×3400mm的圆筒形燃烧室，其体积只有29.07m³，比1号烘干机的燃烧室（162.88m³）小得多；并配用7#涡流环缝烧嘴，采用旋涡对流强制燃烧，因此，煤气用量比1号烘干机小。此外，2号烘干机进料漏斗改从燃烧室外给入，并安装了电振器，避免了粘料，极大地减轻了操作工人的劳动强度。

2.3 开发应用新型球筛

生球筛分采用经改进后的圆辊筛，其框架为整体结构，镗孔组装，安装精度较高；主被动辊为双轴承；齿轮模数为4。圆辊筛从上往下数，上面四个采用陶瓷辊，其他均采用耐磨橡胶辊，以解决粘料多和磨损块的问题。为了清除生球中的大块，改善焙烧过程，该生球筛设计为双层，上层筛除≥18mm的大块，并用狼牙棒进行破碎后重新造球；下层则筛除<7mm的粉末。为了延长筛子的寿命，稳定生产，上层筛还设置了自我保护功能，一旦碰到硬质杂物则不予破碎，自动让其通过。该生球筛自5月5日投入使用，至今未出现故障停机。

2.4 竖炉本体设计

3号竖炉设计在总结该厂1、2号竖炉成功经验的基础上，吸收了国内同行业的先进技术，对炉型进行了优化。包括：①加大炉膛容积，相应增加焙烧面积和燃烧室容积，以提高煤气燃烧量，适应产量提高的需要；②增加导风墙通风面积，让更多的热风气从导风墙通过，以提高烘干效率；③适当增加百叶窗式篦条孔隙倾角，使烘干床通风面积增加，同时在百叶窗式篦条后端增设高为90mm的支腿，避免小水梁变形后篦条掉入炉内；④采用8根Φ600mm齿辊卸料机，改“四动三不动”为8根全动，通过调整齿辊运庄数量及方向确保下料均衡。与原有的1、2号竖炉相比，3号炉主要是增加了炉膛长度，宽度变化不大，齿辊长度不变，球团矿强度没有受到影响。如果炉膛过宽，由于燃烧室废气的穿透能力有限，废气不易穿透球层，焙烧不均匀，球团矿质量和产量将受到影响。3号竖炉的技术参数列于表1。

表1 10m²竖炉的技术参数

2.5 助燃、冷却风系统

号炉助燃风机与1、2号炉相同，均为D500-11-II型，风压为16-25kPa，流量500m³/min，转速2950r/min，配用电动机为JK133-2、6kV、290kW。正常生产时助燃风量达到17000/h，可满足生产需要。冷却风机型号为D850-13，流量850m³/min,风压27kPa，配用电机YKK450-2、6kV、630kW，转速2975r/min。

该冷却风机风量较大，有利于改善入炉生球的烘干效果。

3 电气、仪表自动化系统

3号竖炉所有工艺设备在联动时，全部由中控室工控机集中操作、监控。检修需采用单动时，则由中控工将转换开关打到单动位置，此时各设备只有在机旁操作箱上启停，单动时不通过PLC控制。此外，配料、烘干、造球、竖炉等岗位均设有工控机，可进行相应岗位操作参数的监控调整及设备运转状态的监控。

各电子秤瞬时流量、累计量，配料电子秤设定值，配料矿槽料、混合料矿槽料位、成品矿槽料位，烘干工序操作参数、竖炉操作参数、电除尘操作参数，各电动阀门的开关位置及阀位，以及其他部分重点设备的运行参数、用水量、用电量等都能在中控电脑上显示；所有设备（包括各种风机、除尘设备等）的运转状态也显示在中控室CRT上。工控机上的工艺参数及设备运行状态等数据可及时传送到厂局域网服务器上，供厂内各部门查看、参考。

4 生产实践

2004年5月5日，3号竖炉一次投产成功。造球用含铁原料以公司自产精矿为主，同时配用一定量的进口高品位精矿（见表2），添加剂采用繁昌膨润土（见表3）。球团原料配比为：凹磁78.4%-78.6%，巴西PF精矿15%，繁昌粉10%，繁昌膨润土1.4%-1.6%。

表2 含铁原料的理化性能（%）

表3 繁昌膨润土的理化性能

操作过程指标及生产控制情况列于表4。由表可知，3号炉与1、2号竖炉相比，其煤气、助燃风、冷却风流量和燃烧室温度均有较大提高，同时增加了10-16mm球的百分比，生产一周后，即达到设计能力（见表5）。按6-8月份产量推算，该炉已达到了年产65万t的生产能力，实现了投资少、见效快的目标。

表4 3号炉的操作参数

表5 3号竖炉投产后主要经济技术指标

5 结语

1）马钢一烧10m²竖炉设计在保持炉膛宽度与8m²竖炉基本一致的情况下，通过增加炉膛长度，使焙烧面积增大，在燃烧室废气的穿透能力一定的情况下，球团矿质量得到保证，产量提高较快。因此可以讲，马钢一烧10m²竖炉的成功应用，为我国球团竖炉大型化提供了新的研究方向。

2）本次设计中，卸料装置利用了旧卸料机，但随着产能的释放，卸料能力已成为制约生产的瓶颈，应考虑更换或增加1台车卸料能力为250万t的翻车机。

3）根据3号竖炉设计的成功经验，一烧计划于2005年对1、2号8m²竖炉进行改造性大修，以使三座竖炉的产能迈上200万t/a的新台阶。