“链篦机—回转窑”煤基一步法工艺扩大化生产实践

2015-02-11   作者：佚名   网友评论 0 条

　　(新疆·富蕴金山矿冶有限公司)

　　1 前言

　　“链篦机—回转窑”煤基一步法直接还原工艺工业化生产在国内已有十几年的历史，先后建有辽宁喀左的2.5万吨/年工业化示范生产线、北京密云冶金矿山公司的6.2万吨/年生产线，以及由冷固结工艺改进的山东鲁中5万吨/年生产线。在实施过程中，尽管相互借鉴，但因规模扩大、装备的不同，在调试过程中都遇到了诸多的难题，工程技术人员付出了艰辛的劳动，企业付出了沉重的代价，试生产过程都经历漫长的调试期，工艺路线才得以打通。后来因为成本、环保以及原料等问题，相继停产。因一步法工艺对铁精粉和煤炭要求的苛刻性、同时考虑到技术的经济性，迫使一步法工艺的实施向资源地发展。

　　富蕴金山矿冶有限公司位于新疆阿勒泰地区富蕴县城南工业区，系紫金集团全资子公司，建设规模为2×15万吨/年直接还原球团矿生产线，采用“链篦机—回转窑”煤基一步法直接还原工艺，在借鉴诸多厂家经验教训基础上建立起来的。工程由中冶长天国际工程公司承担设计、三大主机由长天重工总包。在国内现有装备能力基础上，单线产能直接扩大到15万吨/年。项目计划总投资4.5亿元，其中一期工程已完成投资2.8亿元，已建成一条生产线及二期公用，二期工程计划在一期工程调试正常后开始施工。该项目于2006年5月开工建设，于2007年8月底一期工程竣工转入试生产，产品质量达到了国内领先水平，阶段性生产接近设计产能。在试生产阶段出现了一系列问题，公司工程技术人员一直致力于整改，加以完善。现就车间配置情况以及项目实施过程中的一些心得做以介绍和剖析，以供参考。

　　2 生产线配置情况

　　该生产线由原料车间、焙烧车间、分选车间和余热发电车间组成。原料车间主要有精矿仓、干燥室、配料室、润磨室和生球破碎室组成;焙烧车间主要有圆盘造球机、摆式布料机、辊式筛分布料机、链篦机、回转窑、冷却筒组成;分选车间主要有振动筛、三级辊式磁选机、淘析器、待检室和成品包装机组成;余热发电车间主要有余热锅炉、汽轮机和发电机组成。

　　3 项目的优势与不足

　　新疆是我国西部开发最有前景的省区，矿产资源丰富。特别是阿勒泰地区富蕴县，具有丰富的铁矿资源和煤炭资源。矿区所产的磁铁精矿，品位高、脉石含量低、有害杂质和元素含量少，而且易磨易选，生产成本低，适合直接还原球团矿生产;同时，该地区及周边地区煤炭资源丰富，井工开采煤炭基本能满足直接还原铁生产要求，而且价格低廉，因而具备发展直接还原球团矿产业得天独厚的资源条件。正是基于资源优势，紫金集团及其分公司新疆紫金共同出资着手建设直接还原球团矿项目，并委托相关单位做了直接还原实验室实验，实验效果良好。但是，实验室实验无法模拟工业化生产，尤其是未对还原煤的稳定性做过多关注，只是对学术上要求的工业分析、灰分熔点、反应性、焦渣性能等几个方面作了分析和试验。没有对煤炭的稳定性给予充分验证，至少实验煤样和现阶段生产用煤存在稳定性问题。因而前期工作对原料条件分析不充分，没有提请在设计中做针对性防范设计，给后期的生产带来很多麻烦。

　　实际生产中要求入窑煤炭和球团矿具备相近的粒度，而且还原煤尽可能在还原过程中保持这种粒度，只有这样才能防止因粒度的不同而造成的物料分布偏析，才能保证提高料温和还原所需要的料层透气性，才能使还原剂和球团矿两种物料在料层内相互介入，形成气体的渗透和交换，从而完成还原。

　　就现阶段而言，富蕴及周边地区目前已开采的理化指标符合要求的煤炭，大部分都是埋深较浅、煤化程度低的烟煤，基本都是露天开采。煤炭多为疏松的层片状结构，稳定性及机械加工性能差。破碎时会产生至少40%以上的小于3mm的粉煤，破碎后成品率极低，造成用煤成本增加。即便是形成的粒煤，多是层片状结构，各方向几何尺寸不同，在压缩空气吹送时，无法喷射到很远，不能在窑内延轴向很好的分布。即使喷入到窑内的还原煤，因稳定性差，不能很好的保持其原有粒度，在热力和撞击作用下，很快爆裂成小颗粒。随着窑内物料的翻滚而产生径向偏析，煤粉在下层、颗粒状的球团在上层，发生渗透交换较弱，以致还原缓慢。而且，因粉料较多，料层透气性较差，造成料层提温困难，不能创造良好的还原条件。再者，细小的粉煤颗粒，随物料翻腾，在二次风和主气流的作用下，随气流飞扬飘走，在冷烟室和再燃室气流的拐点紊流状态下，与氧气充分混合得以燃烧，造成冷烟室、再燃室温度严重超高，高达1250℃。在此温度下，燃尽的煤灰和含铁灰尘结合形成低熔点化合物，甚至是煤灰直接熔融，粘结在器壁上，形成结瘤，造成通气不畅、窑头正压大、链篦机和余热锅炉温度低，无法生产;烧结积灰累积到一定厚度，因温度变化和重力作用下无序脱落，从高空坠落至底部大螺旋，砸毁设备，甚至遇水引发激爆;同时，过多的可燃成分富集到冷烟室、再燃室，频繁发生因可燃成分富集而爆炸，造成重大安全隐患。

　　因而，还原煤的综合理化指标以及稳定性是制约工艺顺畅的主要因素，而且会造成后续工序产生一系列问题，所以选择合适的煤种对“链篦机—回转窑”煤基一步法直接还原工艺极为关键。

　　4 设备选型和质量问题对生产的影响

　　1)回转窑端部的卡口铁结构形式以及安装螺栓开孔过大等问题，造成卡口铁连接螺栓脱落、相应窑缩口耐材脱落，砸坏、卡死下部排料大螺旋，致使生产多次降温处理，甚至停窑。包括回转窑窑身供电、测温滑环等附属设备问题，对生产造成了严重影响。卡口铁设置与否、如何设置还有待于进一步探讨。

　　2)回转窑轴承座液压缸调整装置设计和加工都存在问题，给拖轮调整带来很大难度;而且回转窑窜动调整利用拖轮呈倒八字或呈螺旋分布布置来调整，对拖轮轴承的使用很不利，也难以调整。应该采用早已成熟的应用的液压挡轮装置调整，方便、快捷、可靠。

　　3)冷却筒传动装置主减速机选型不当，传动方式及各级齿轮传动速比分配不合理，造成高速齿面接触应力大，磨损严重，高速轴轴承多次损坏影响生产。

　　4)三大主机润滑系统问题。因设计之初考虑富蕴自然条件问题，冬季寒冷，因而回转窑、冷却筒拖轮轴承采用了稀油润滑，但轴承座内部结构设计不合理，密封效果差，造成大量油品泄露。链篦机上下拖轮轴承座密封结构不合理，轴承座接触端面加工质量差，致使润滑脂泄露。

　　5)链篦机机下散料输送方式，原设计采用FU刮板输送机，选型错误。实践证明，该设备不适合输送半球状颗粒物料，改为链板机输送会更为可取。原设计把高品位的机下散料回收，经过细磨之后与铁精粉按比例配加使用，已达到降低铁原料单耗的目的，思路十分可取。但磨粉设备考虑投资选用普通高压辊磨机，设备故障率太高，而且能力极小，无法满足工艺要求。如不能回收使用含铁物料，必然会造成成本过高。为充分利用原材料，降低铁原料单耗，应选用高压磨粉机，而且对机下散料应该选择性处理，选用品位较高的散料细磨返回配矿使用，以确保球团质量。

　　6)再燃室和冷烟室底部排灰一直是个难题，尤其系统放大后，积灰多、烧结块大等问题更为突出。本次设计尝试采用大螺旋排料，故障率较高，多次影响生产，应采用耐高温密封卸灰阀和输送设备。

　　7)主抽风机选型存在问题，所选风量、风压偏低。从生产实践来看，生球干燥效果差，不但是链篦机干燥段长度的问题，主抽风机的风量、风压偏低，也是影响干燥效果的主要因素。风机电机调速采用内反馈斩波调速，启动力矩大，运行不是十分可靠。

　　5 设计存在的问题

　　设计中存在的问题主要有：

　　1)窑身电缆选型温度偏低，穿越托圈时因孔径有限，无法隔热，致使电缆在穿越托圈时因环境温度高而烧毁。供电滑环支座设置在窑的端部，未对碳刷支架的行程和窑的热膨胀量充分考虑，无法保证碳刷与供电滑环有效接触，不能满足回转窑高温下的供电要求。因而，在电缆的选型和滑环位置设置上要做充分考虑。
……