豎爐焙燒培訓(xùn)教案(1)

1、.豎爐焙燒工藝操作參數(shù)原理及要求1豎爐球團(tuán)焙燒3豎爐焙燒工藝操作參數(shù)原理及要求1、豎爐焙燒；生球通過布料機(jī)連續(xù)不斷的、均勻的布入爐內(nèi)，經(jīng)過干燥、預(yù)熱、焙燒、均熱、冷卻五個(gè)階段，焙燒后的球團(tuán)礦從爐底部均勻的排出，在豎爐操作過程中要求排球量與布入生球量基本平衡，因此豎爐生產(chǎn)是個(gè)連續(xù)作業(yè)的過程。生球由梭式布料機(jī)布入豎爐內(nèi)，以一定的速度向下移動(dòng)，由設(shè)置在豎爐兩側(cè)的煤氣燃燒室燃燒產(chǎn)生的高溫氣體從火口噴入爐內(nèi)，對生球進(jìn)行焙燒。同時(shí)由冷卻帶冷卻熱交換所產(chǎn)生的熱量，也為焙燒過程提供一定熱量。生球首先布料在豎爐烘床上進(jìn)行干燥脫水，預(yù)熱氧化進(jìn)入焙燒帶，在高溫下發(fā)生固結(jié)；再經(jīng)過均熱帶，完成全部固結(jié)過程；固結(jié)后的球團(tuán)

2、與由從下往上滾入冷卻帶與冷卻風(fēng)進(jìn)行熱交換而得到冷卻；冷卻后的球團(tuán)從爐底部經(jīng)過齒輥排出。冷卻風(fēng)量經(jīng)熱交換后大部分通過導(dǎo)風(fēng)墻與燃燒室的氣體在爐篦下匯合，通過爐篦干燥床對生球產(chǎn)生干燥。然后從爐口排出，經(jīng)過除塵器除塵，最后進(jìn)入煙囪排放到大氣中。因此球團(tuán)的整個(gè)焙燒過程，基本上是在豎爐內(nèi)完成，豎爐是一種按逆流原則工作的熱交換設(shè)備，即料流按自上往下方向，氣流按自下往上進(jìn)行。2、豎爐焙燒的工藝原理：生球在豎爐內(nèi)經(jīng)過干燥、預(yù)熱、焙燒、均熱、冷卻的整個(gè)燃燒過程有受熱而產(chǎn)生的物理變化過程；也有化學(xué)變化過程。它不僅與球團(tuán)原料的化學(xué)組成和礦物組成有關(guān)，而且與球團(tuán)的熱物理性質(zhì)(比熱、導(dǎo)熱性、導(dǎo)濕性)和加熱介質(zhì)的特性(溫度

3、、流量、氣氛)有關(guān)。 干燥帶 豎爐干燥采用屋脊形干燥床，預(yù)熱帶上升的熱廢氣和從導(dǎo)風(fēng)墻出來的熱風(fēng)在干燥床下部混合，溫度達(dá)到350-450（具體可根據(jù)物料性能，烘干效果調(diào)整），穿過干燥床與自干燥床頂部向下滑的球進(jìn)行熱交換，達(dá)到生球干燥的目的。生球在干燥帶行為主要是脫除水份，初步加熱，磁鐵礦氧化開始。生球經(jīng)過干燥后，體積收縮，抗壓強(qiáng)度提高，一般干球抗壓強(qiáng)度比生球提高4-6倍。同時(shí)，毛細(xì)水排除，內(nèi)磨檫力增加，塑性消失，落下強(qiáng)度變差，僅有1次/個(gè)左右。預(yù)熱帶 生球干燥后（殘留1-2%的 水份）從干燥床的下部滾落進(jìn)入預(yù)熱帶，在預(yù)熱帶干球除了繼續(xù)加熱（最終升溫到900-1000）脫除水份和強(qiáng)度提高外，還將發(fā)

4、生下列變化。 結(jié)晶水、水化物和結(jié)構(gòu)水的分解和排除。 磁鐵礦的氧化和結(jié)晶。對磁鐵礦球團(tuán)來說，在豎爐預(yù)熱帶主要發(fā)生氧化反應(yīng)（Fe3O4+O2Fe2O3+Q）。當(dāng)生球被加熱到200-300時(shí)磁鐵礦氧化開始，加熱到800-900時(shí)氧化速度大大提高，加熱到1000時(shí)，產(chǎn)生激烈氧化反應(yīng)；當(dāng)溫度達(dá)到1000-1100或以上時(shí)，氧化停止，F(xiàn)e2O3開始結(jié)晶長大，形成連接橋，使球團(tuán)強(qiáng)度提高。 同時(shí)，還進(jìn)行硫化物分解和氧化；碳酸鹽的分解；固相反應(yīng)，鐵酸鹽和硅酸鹽的生成。 因此，生球在預(yù)熱帶發(fā)生較多的物理化學(xué)變化，因而必須選擇合適的預(yù)熱帶溫度以達(dá)到控制生球的升溫速度的目的，有利于磁鐵礦的氧化、硫的脫除、碳酸鹽分解、

5、鐵酸鹽和硅酸鹽的生成。焙燒帶 生球通過預(yù)熱帶被加熱到700左右，進(jìn)入焙燒帶，主要發(fā)生兩個(gè)方面的反應(yīng)，一是繼續(xù)加熱，二是發(fā)生固結(jié)，使之強(qiáng)度急劇提高。 鐵氧物的結(jié)晶和再結(jié)晶 當(dāng)豎爐加熱到1100以上時(shí)，在氧化物氣氛下，F(xiàn)e2O3微晶遷移能力增大。促使Fe2O3長大，形成連接橋，相互緊密連成一片，這一再結(jié)晶過程是球團(tuán)強(qiáng)度提高的關(guān)鍵。由于磁鐵礦焙燒過程的氧化放熱，磁鐵礦球團(tuán)焙燒溫度比赤鐵礦球團(tuán)焙燒溫度低。(2)固相燒結(jié)反應(yīng) 固相燒結(jié)反應(yīng)是指固態(tài)物質(zhì)間擴(kuò)散和燒結(jié)。球團(tuán)晶格中的質(zhì)子(原子、離子)在1200-1300時(shí)，呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的遷移能力，使結(jié)晶的缺陷逐漸得到校正，最終形成較為穩(wěn)定的大的晶體顆粒。 (3)

6、低熔點(diǎn)化合物的生成 由于焙燒帶處于高溫狀態(tài)下，會(huì)生成一些低熔點(diǎn)化合物。如果這些低熔化合物數(shù)量較少(5-7)，液相滲透的結(jié)晶形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，較均勻的填充于球團(tuán)的孔隙中，起著膠結(jié)作用，有利于球團(tuán)強(qiáng)度提高。但若生成較多的低熔化合物(>40)，產(chǎn)生過多的液相，降低球團(tuán)的軟熔溫度使球團(tuán)發(fā)生粘結(jié)，影響豎爐正常作業(yè)，對豎爐生產(chǎn)極為不利。(4)球團(tuán)的收縮和致密球團(tuán)在焙燒帶產(chǎn)生固相燒結(jié)和生成低熔點(diǎn)化合物的液相使其體積發(fā)生收縮和緊密，球團(tuán)強(qiáng)度增加，磁鐵礦球團(tuán)在焙燒帶的體積收縮率一般約為 68。均熱帶球團(tuán)經(jīng)過焙燒后進(jìn)入均熱帶，使球團(tuán)固結(jié)充分，進(jìn)一步提高球團(tuán)礦的強(qiáng)度和質(zhì)量。球團(tuán)中鐵的氧化物再結(jié)晶和固相燒結(jié)反應(yīng)的完

7、成情況與溫度及持續(xù)時(shí)間有密切關(guān)系，它隨著溫度升高，并保持一定的高溫時(shí)間而逐步完成。所以說，球團(tuán)在均熱帶的變化實(shí)際上是在焙燒帶變化的延長。球團(tuán)礦在均熱帶的行為主要是晶體進(jìn)一步長大、球團(tuán)進(jìn)一步收縮和致密、球團(tuán)礦質(zhì)量的均勻化。因此，豎爐均熱帶的溫度及時(shí)間長短對球團(tuán)礦的質(zhì)量提高起著非常重要的作用。冷卻帶 冷卻帶是豎爐整個(gè)過程的最后一個(gè)階段。灼熱的球團(tuán)礦與鼓入爐內(nèi)的冷空氣進(jìn)行熱交換，溫度逐漸下降，進(jìn)行一次冷卻。一般溫度能降到500-700，冷卻風(fēng)流量為57000-62000m3/h，壓力為24-26Kpa。排料 球團(tuán)礦經(jīng)豎爐底部的齒輥卸料器排出。齒輥實(shí)際是裝設(shè)在豎爐爐體下部的一組能繞自身輥線作放置或往復(fù)

8、擺動(dòng)的活動(dòng)爐底，其作用是松動(dòng)料柱，破碎大塊、承受料柱重量3、豎爐設(shè)備的作用； 烘干床的作用在豎爐爐口部位設(shè)置雙面斜坡式干燥床，為生球烘干創(chuàng)造了大風(fēng)量、中風(fēng)溫、薄料層及動(dòng)料層的條件，同時(shí)增大了生球干燥面積，實(shí)現(xiàn)均勻薄層，熱氣流干燥，熱氣流均勻穿透生球料層，從而加快了生球烘干速度，杜絕了由于濕球在沒有相對運(yùn)動(dòng)的下降過程中相互粘結(jié)而造成的結(jié)塊現(xiàn)象，徹底消除了死料柱。另外采用烘干床干燥生球，提高了干球的質(zhì)量，防止了濕球入爐產(chǎn)生變形和彼此粘結(jié)的現(xiàn)象，改善了爐內(nèi)料層的透氣性，為爐料順行創(chuàng)造了條件。除此之外，還可以把干燥段和預(yù)熱段明顯分開，有利于穩(wěn)定豎爐操作。導(dǎo)風(fēng)墻的作用 a改善了球團(tuán)礦焙燒過程。 整個(gè)豎爐

9、斷面上溫度分布均勻是獲得質(zhì)量均勻球團(tuán)礦的先決條件，溫度分布狀況又直接受氣流分布的影響。導(dǎo)風(fēng)墻的設(shè)置，有利于燃燒室噴出的高溫氣流穿透中心，消除爐子中心的死料柱。 b減少焙燒帶干擾，提高冷卻效果。 在焙燒帶中心設(shè)置導(dǎo)風(fēng)墻，形成了冷卻風(fēng)爐內(nèi)短路，使其直接進(jìn)入干燥帶，不需經(jīng)過焙燒帶高壓區(qū)，這樣阻力大大降低，相對增大了冷卻風(fēng)量，提高了冷卻效果，降低了成品球溫度，同時(shí)也為濕球干燥提供了充足的熱源 c有利于燃燒室工作。 由于氣流運(yùn)行邊緣效應(yīng)，無導(dǎo)風(fēng)墻時(shí)，冷卻風(fēng)沿爐墻上升，在噴火口與燃燒室的熱廢氣相接觸，使燃燒室壓力增大，燃燒室燃燒效果變差，影響了其穿透力，導(dǎo)致球團(tuán)礦質(zhì)量不均勻。 d提供氧化氣氛。 球團(tuán)礦焙燒

10、過程實(shí)際上也是氧化過程，球團(tuán)焙燒要在強(qiáng)氧化氣氛下進(jìn)行，否則氧化物最終還原生成低熔點(diǎn)的FeO2·SiO2。而導(dǎo)風(fēng)墻通過“風(fēng)短路”方式為焙燒過程提供足夠的氧量。 4、豎爐主要工藝參數(shù)及控制要求；煙罩溫度：110±20；烘干床溫度：450-550；燃燒室溫度：基數(shù)±50，南、北溫度差50燃燒室壓力：13-15Kpa，南、北壓力差1Kpa煤氣主管壓力：20-24 Kpa,助燃風(fēng)壓力：22-26Kpa空、煤比2.5 ：1.0焙燒帶溫度：基數(shù)±20排礦溫度：600冷卻風(fēng)壓力：27Kpa；流量：60000-65000m3廢氣量：（燃燒室煤氣流量+助燃風(fēng)流量）20000

11、 m3/h豎爐球團(tuán)焙燒豎爐為立式爐，生球自豎爐上部爐口裝入，在自身重力作用下，通過各加熱帶及冷卻帶，達(dá)到排料端。在爐身中部兩側(cè)設(shè)有燃燒室，產(chǎn)生高溫氣體噴入爐膛內(nèi)，對球團(tuán)進(jìn)行干燥、預(yù)熱和焙燒。在爐內(nèi)初步冷卻球團(tuán)礦后的一部分熱風(fēng)上升通過導(dǎo)風(fēng)墻和干燥床，以干燥生球。豎爐球團(tuán)廠工藝流程見圖1。 物料平衡與熱工計(jì)算   根據(jù)原料和燃料的條件，求出燃料消耗量及其它有關(guān)參數(shù)；計(jì)算通過導(dǎo)風(fēng)墻內(nèi)外的冷風(fēng)量。為了校核和計(jì)算各帶界面上的物料和氣體溫度，還需分別對干燥帶、預(yù)熱焙燒帶、均熱帶、冷卻帶進(jìn)行區(qū)域熱平衡計(jì)算，最后繪制豎爐內(nèi)氣體平衡圖(包括空氣、煤氣、燃燒產(chǎn)物之間的體積、溫度等的變

12、化與平衡)，其示意圖見圖2。 豎爐生產(chǎn)能力及規(guī)格選定   豎爐焙燒磁鐵精礦球團(tuán)的利用系數(shù)為45t(m2h)。8m2豎爐(面積指爐口長×寬)的單爐年產(chǎn)量為2530萬t。當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模不足50萬t時(shí)，一般優(yōu)先選用8m。豎爐。燃料選用   豎爐用燃料有液體和氣體兩種。歐美一些國家豎爐多建在礦山，使用天然氣或重油。中國豎爐多建在冶金工廠內(nèi)，常使用高爐煤氣。豎爐爐體設(shè)計(jì)   包括爐型、燃燒裝置、爐體砌筑、爐體鋼結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)。爐型    豎爐是長方形爐型，有高爐身內(nèi)冷型和中等爐身外冷型兩種。由于前者排礦

13、溫度較高，從80年代開始，中國設(shè)計(jì)的豎爐均選擇后者。在確定爐型時(shí)需要考慮：(1)在使用高爐煤氣作燃料時(shí)，讓部分冷卻風(fēng)通過焙燒帶，以補(bǔ)充燃燒廢氣中含氧量的不足。這部分冷卻風(fēng)的數(shù)量可以根據(jù)原料和燃料條件進(jìn)行計(jì)算。(2)噴火口以下的導(dǎo)風(fēng)墻高度及其通道截面積是爐型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，一般可參照生產(chǎn)實(shí)例進(jìn)行選取。當(dāng)無實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)通過冷態(tài)模型試驗(yàn)確定。(3)正確設(shè)計(jì)風(fēng)口形狀及兩側(cè)風(fēng)口的分布，合理配置冷風(fēng)管路系統(tǒng)，以解決冷風(fēng)進(jìn)口處沿爐子截面上冷卻風(fēng)量分布不均的問題。在設(shè)計(jì)爐子各帶尺寸時(shí)，一般根據(jù)試驗(yàn)條件及有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式來確定，并核算物料在各帶的停留時(shí)間。選擇其他燃料時(shí)，爐型需另行考慮。燃燒裝置 

14、0; 在豎爐爐膛兩側(cè)備有一個(gè)燃燒室，其形狀有臥式圓柱形(高爐煤氣用)和立式圓柱形(重油和天然氣用)兩種。國外豎爐多用立式燃燒室，其底部有一個(gè)燒嘴供熱，自動(dòng)控制方便。中國豎爐燒嘴安裝在臥式燃燒室的側(cè)面，每側(cè)數(shù)量為25個(gè)。爐體砌筑   豎爐砌體的工作溫度為12001300，工作壓力為1523kPa。爐膛部分砌體除了承受高溫高壓以外，還要承受爐料的摩擦及氣流的沖刷。因此在砌體材料選取，墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面均要考慮這些工作條件。此外，保證爐體的氣密性是砌體設(shè)計(jì)的基本原則。中國豎爐一代砌體設(shè)計(jì)壽命為5a。爐體鋼結(jié)構(gòu)   由于豎爐是正壓操作，為保證氣密性須采用鋼外殼，

15、其中關(guān)鍵是如何處理爐殼熱膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力。根據(jù)工藝要求，爐體的框架水梁與支柱應(yīng)設(shè)計(jì)成剛性連接，不允許產(chǎn)生相對位移。支柱與土建平臺間采用鉸接結(jié)構(gòu)。豎爐中最關(guān)鍵的部位是干燥床與導(dǎo)風(fēng)墻的承重水梁。中國豎爐導(dǎo)風(fēng)墻水梁的壽命達(dá)到3a。中國豎爐爐型見圖3。 布料設(shè)備選擇   由于爐口截面呈矩形，國外豎爐常采用垂直相交的兩條梭式膠帶機(jī)進(jìn)行“Z”字形布料。中國豎爐爐口有干燥床，改為由一條梭式膠帶機(jī)進(jìn)行直線布料，簡化了布料設(shè)備。中國8m2豎爐的布料均采用懸臂式結(jié)構(gòu)。隨著爐子長度的加大，懸臂拉桿高度增加，使生球落差增大。因此大型豎爐的布料機(jī)不宜采用懸臂式結(jié)構(gòu)，宜改為輥道支撐裝置。梭式

16、布料機(jī)在布料過程中應(yīng)保證在前進(jìn)與后退時(shí)料層厚度一致。排礦設(shè)備設(shè)計(jì)與選擇   排礦設(shè)備由齒輥卸料機(jī)及排料機(jī)組成。齒輥卸料機(jī)的作用主要是控制料面、活動(dòng)料柱及破碎大塊。國外豎爐的齒輥卸料機(jī)組通常分上下兩層，交叉布置。中國豎爐則由一排齒輥組成。齒輥通水冷卻。相鄰齒輥的間隙為80100mm。齒輥工作時(shí)轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低，宜采用液壓傳動(dòng)。齒輥兩端宜采用迷宮式密封。由于齒輥間存在著間隙，需要在漏斗下部安設(shè)控制排料的裝置。歐美一些國家豎爐采用“空氣炮”排料裝置，即用壓縮空氣吹動(dòng)斜溜槽上的球團(tuán)礦進(jìn)行排料。中國豎爐通常采用電振給料機(jī)排料。爐外冷卻設(shè)備選擇   對爐內(nèi)熱工過程的分

17、析表明，過多的冷卻風(fēng)進(jìn)入爐內(nèi)將干擾正常的焙燒制度。因此在爐內(nèi)把球團(tuán)礦冷卻到100以下是不可取的。常用的爐外冷卻設(shè)備是帶式冷卻機(jī)。它分抽風(fēng)與鼓風(fēng)兩種，其結(jié)構(gòu)與燒結(jié)帶式冷卻機(jī)相似。工藝風(fēng)機(jī)選擇   豎爐工藝風(fēng)機(jī)包括助燃風(fēng)機(jī)和冷卻風(fēng)機(jī)兩種，均應(yīng)采用離心式高壓鼓風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓根據(jù)豎爐熱工計(jì)算確定。在選型時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有余地，一般應(yīng)有備用風(fēng)機(jī)。設(shè)計(jì)中還需采取防治風(fēng)機(jī)噪音的措施。工藝除塵裝置選擇   為了改善豎爐爐頂平臺操作環(huán)境，延長布料設(shè)備的壽命，需從豎爐爐頂抽出廢氣并進(jìn)行凈化，一般采用靜電除塵器。成品球上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)   在開爐及調(diào)節(jié)爐況時(shí)，需添加成品球團(tuán)礦。一般采用專設(shè)帶式輸送機(jī)或卷揚(yáng)機(jī)把成品球運(yùn)到焙燒車間上部的礦槽內(nèi)備用。汽化冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)豎爐導(dǎo)風(fēng)墻及干燥床鋼梁的工作溫度分別為1000和600左右，需通水冷卻。這兩部分熱損失約占豎爐全部熱損失的15，可采用汽化冷卻法回收余熱。一座8m2豎爐可回收蒸汽24th。自控與監(jiān)