带式焙烧机布风板堵塞问题研究

张春猛，王 凯，黄文斌，刘国生，李建华，李 明

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司炼铁作业部，河北 唐山 063200）

球团矿生产线主要有竖炉、链箅机-回转窑、带式焙烧机三种生产工艺。相对于链箅机-回转窑及竖炉工艺，带式焙烧机具有流程简单、布置紧凑、单机生产能力大、对原料适应性强、设备运行可靠、自动化水平高等特点，近几年带式焙烧机球团生产线得到迅速发展[1]。布风板布置于带式焙烧机抽风干燥段烟罩下方，用于均匀布置干燥工艺气流。

随着球团矿在高炉使用比例的提高，某公司开始大规模生产碱性球团矿[2-3]，带式焙烧机布风板随之逐步堵塞，影响了成品球团矿的质量与成分，扰乱了球团线的生产秩序。

正常生产期间，抽风干燥段处于340℃的高温环境中，处理布风板堵塞问题非常棘手，必须降低带式焙烧机运行温度，将栓有钢丝绳的铁锤从焙烧机抽风干燥段烟罩入孔门处投入，并利用铁锤的冲击力，击落布风板上的堵塞物料。该方法工作环境恶劣，影响球团生产线的日产量与成品球团矿质量及成分[4]，处理结束不到一周时间，布风板又开始堵塞，因此该法并非长久之策。

1 原因分析

铁矿粉、皂土、消石灰等物料制成生球后，在高温焙烧之前，须将其水分脱除，以避免因升温速度过快而爆裂。早期带式焙烧机曾采用全抽风干燥方式，底层球团容易产生过湿现象，使球团变形，降低料层透气性。现代带式焙烧机采用先鼓风后抽风的混合干燥系统，既能保证上下球层干燥均匀，避免出现过湿现象，提高料层的透气性，又能大大减少过湿废气对蓖条和台车的腐蚀，延长蓖条与台车的使用寿命[5]。带式焙烧机分为七个工艺段，其工艺气体流向如图1所示。为了使气流均匀地分布到抽风干燥段的各个点位，在抽风干燥段烟罩下方安装布风板。

图1 带式焙烧机工艺气体流向图

本台带式焙烧机鼓风干燥段烟罩压力为+0.6 mbar（+60 Pa），抽风干燥段烟罩压力-0.1 mbar（-10 Pa）。鼓风干燥段与抽风干燥段由中间隔墙隔开。料层高度可调，料层与隔墙间存在间隙。热空气通过鼓风干燥段料层后，在两侧压差作用下，带有料粉的气体从料层与隔墙间隙串到抽风干燥段，由于碱性球配加的消石灰物料质黏[2]，再加上通过鼓干段料层后的气体含有大量水分，使得布风板上的通风孔逐步被料粉堵塞。此外，碱性球生产配加消石灰，助于钾盐、钠盐析出，钾盐、钠盐在布风板通风孔处聚集[6-7]，加剧了布风板堵塞。布风板堵塞情况如下页图2所示。

图2 布风板堵塞情况

2 方案拟定

正常生产期间，布风板处于340℃的高温环境中，原处理堵塞的方法是降低带式焙烧机运行温度，这不但影响日产量，还会造成成品球团矿质量的波动。为保生产顺稳、延长设备使用寿命，处理方案必须在不降低带式焙烧机运行温度的情况进行。经讨论，初步拟定以下四个方案：

方案1：在隔墙处增设弹性挡风板。在鼓风干燥段与抽风干燥段中间隔墙处增设弹性挡风板，挡风板可以根据料厚进行上下调节，使鼓风干燥段与抽风干燥段彻底隔离，从根源上解决布风板堵塞问题。

方案2：在布风板处增设震打器。通过在布风板处增设震打器，定时震打清理布风板通气孔处的积料，改善堵塞问题。

方案3：在布风板处增设空气炮。在焙烧机抽风干燥段布风板处增设空气炮，利用空气炮突然喷出压缩气体的强烈气流，直接冲击堵塞区域，清理积料，改善堵塞问题[8-9]。

方案4：扩大布风板通气孔。通过扩大布风板上的通气孔，减少黏料的附着面积，从而改善布风板堵塞现象。

方案1可以从根源上解决布风板堵塞问题，然而鼓风干燥段与抽风干燥段之间的球团矿未固化，极易被刮碎，使料层透气性下降，以致形成更加不利的影响。方案2与方案3具有异曲同工之处，方案2震打器需诸多零部件工作于高温环境中，受力复杂，设备寿命相对较短，成本较高；方案3只需将喷吹管伸入到高温环境中，操作灵活，成本较低。方案4以削弱布风板的强度为代价，效果难以预测。综合考虑各方案的利弊，决定采用方案3。

结合现场工作环境，考虑综合管网压缩空气的压力，经过市场调研，最终选择了一款空气炮。按其运行参数——距离喷吹口1 m处，喷吹面积1.5 m2，根据抽风干燥段布风板的尺寸（11.7 m×4 m），以及空气炮的外观尺寸、安装尺寸，决定采用6台空气炮，并将其安装于带式焙烧机抽风干燥段烟罩两侧距离布风板1 m高的位置处。空气炮安装点位与预计喷吹效果图如图3所示。

图3 空气炮安装位置与预计喷吹打效果示意图

3 受力分析

对布风板进行三维建模，并进行有限元分析，模拟现场环境，对模型施加17 000 N的外力（所选用的空气炮瞬间冲击力为13 000～17 000 N），如图4所示。由图4可以看出，布风板在空气炮冲击力作用下，应变较小，可采用此空气炮。

图4 空气炮喷吹工况下布风板受力分析

4 安装施工

施工前，按照检修项目前期八大准备[10]内容展开工作，并对材料、备件的质量进行检查与控制，确保备件材料外观完好无缺陷，尺寸正确。对项目参与人员进行分层培训，增强安全、质量意识，大大降低了项目的风险。

施工时，采用水钻开孔，最大程度减小了带式焙烧机抽风干燥段烟罩内部耐材的损坏。耐材与喷吹管间使用耐火纤维毡塞实，避免串风、隔绝热量的同时，避免了空气炮喷吹工作期间喷吹管振动损坏周边耐材的情况发生。参照止水环制作安装“止棉环”，防止耐火纤维毡被负压环境吸出流失。

5 使用效果

通过增设空气炮，解决了带式焙烧机布风板堵塞清理难题。空气炮使用效果如下页图5所示。改善前后带式焙烧机抽风干燥段压力变化如下页图6所示。使用空气炮前，焙烧机抽风干燥段压力变化波动大，最大压力达-0.45 kPa，为了处理布风板积料，多次关停造球系统，处理的最短时间间隔仅仅4 d。使用空气炮之后，抽风干燥段压力变化波动较小，最大压力-0.17 kPa，从未因处理布风板堵塞问题而停过造球系统。布风板堵塞问题得到改善，保障了球团生产线的产量与产品质量，保障了设备使用寿命，减少了工人高温作业的次数，降低了工人中暑的危险性。

图5 空气炮使用效果

图6 空气炮使用前与使用后，抽风干燥段烟罩压力变化对比图

6 结论

通过增设空气炮的方法解决了带式焙烧机布风板堵塞清理难题，使得球团生产线的产量、产品质量以及设备的使用寿命得到了保障，为我国带式焙烧机的发展积累了宝贵的经验。