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1、竖炉球团矿新型二次冷却器在济钢成功应用上传于：2010-08-08 19:22:03 作者：base 来源：原创 浏览：7 次 评论：0 条摘 要 介绍了专利新型二次冷却器及其在济钢 1 号球团竖炉作炉外冷却的应用情况，包括二次冷却器的冷却原理、特点及使用效果。关键词 球团竖炉 二次冷却器 应用效果1 前 言球团矿的冷却是竖炉生产过程中的一个重要环节。通过竖炉焙烧带和均热带到达冷却带的球团温度一般高于 1 000。由于受炉型结构和“SP” 技术的限制，一次冷却后的排矿温度仍高达800以上，过高的球团温度给排矿和输送带来了很大的困难。为了解决这一问题，大多数竖炉都采用炉内或炉外二次冷却。尽管如此
2、，由于种种原因，冷却效果却一直不尽人意，其排矿温度一般在 350以上，仍需 50100m 长的链板机打水或自然风冷，不能从根本上解决球团矿冷却的问题，导致皮带烧损、打水冷却引起蒸汽污染、热能损失、环境恶劣等弊端，而且不利于节能减排。作为竖炉球团生产的龙头企业，济钢球团厂也不例外，经过多年的研究与摸索，仍然没有找到更好的冷却方法。2006 年 11 月，济钢引进了武汉科技大学的实用新型专利竖炉球团矿二次冷却器，经设计、制造、安装和调试一次性试车成功，其排矿温度降到了 150以下。本文主要介绍这种新型冷却器的冷却原理、特点及应用效果。2 济钢球团厂的现状21 生产规模济钢作为国内大中型钢铁企业之一
3、，被誉为“中国竖炉球团的摇篮” 。自 1 968 年国内第一座竖炉(8 m2)在济钢投产以来，该厂就成为我国竖炉规格最全，单炉规模较大，产能最高的竖炉球团生产厂家。目前，济钢球团厂共有竖炉 5 座，其中 8 m2 炉 1 座、10 m 2 炉 2 座、l 4 m 2 炉 2 座，年生产能力达 350 万 t 以上，其技术经济指标居全国领先水平。22 球团矿的冷却状况自第一座竖炉在济钢投产以来，炽热球团矿的输送问题，一直困扰着球团厂的领导及技术工作者。初期主要靠打水冷却，虽然能将球团矿的温度降下来，但产生的水蒸汽弥漫全厂，腐蚀设备、严重污染厂区环境，不仅增加了设备维检及费用，而且严重影响了产品质
4、量。为了改变这种状况，济钢曾自行设计和研制了多种形式的冷却设备，如炉内二次冷却器、炉外二次冷却器、冷却塔、储矿仓，链板机等，但都未能达到预期效果，有的反而影响竖炉生产的顺利进行。其中，炉内二次冷却器因内部结构不合理，在高温球团的冲刷下，易发生严重变形，造成漏水和排矿不畅，以致完全堵塞，使用寿命仅 36 个月，给生产造成极大的影响。为了完成公司的产量计划，球团厂不得不将两种形式的炉内冷却器全部拆掉，改用近百米长的链板机自然风冷。但随着竖炉生产技术水平的不断提高，产量增幅越来越大，仅靠链板机自然风冷，已不能满足皮带机对输送球团矿的温度要求，因而时常引发烧皮带事故，影响生产。不得已，又被迫回到打水冷
5、却的老路上来，在链板机与皮带机交接处打水冷却，以保证皮带机正常运行。3 引进新型二次冷却器为了彻底解决球团矿冷却的问题，尤其是解决具有近 40 年炉龄的 1 号炉球团矿冷却问题，济钢决定采用武汉科技大学的专利二次冷却器，并率先在 1 号炉实施。由于 1 号炉炉龄长，原配置的冷却工艺很落后，球团矿的冷却一直是由双轨道料车爬坡，将热矿送到中储料仓(原自制竖冷器)中，然后经链板机自然风冷。由于受场地限制，链板机长仅 25 m，根本达不到冷却效果，长期依靠打水冷却。因此，球团厂决定拆掉中储仓，在原地新建一台新型二次冷却器，力求彻底解决 1 号炉球团矿冷却问题。31 新型竖冷器的结构形式新型冷却器的结构
6、如图 1 所示。它由上、下筒体，锥形冷却床，内、外风筒，板形立柱等部件构成，其外部简单，内部结构合理，且耐温耐磨。该装置既可作为炉内二次冷却器安装在竖炉下部，也可作为炉外二次竖冷器使用。32 新型冷却器的工作原理该冷却器的工作原理有别于其它同类型的冷却器，它借助炽热球团矿不断向下移动的特点，通过料槽将其均匀分布在锥形冷却床上，使其形成环状料流，在内、外风筒之间向下移动，并缓慢通过冷却带。由冷却器中部鼓人两种不同的冷却介质(两种介质在内风筒中自由混合 )穿透环形料柱，与炽热的球团矿进行热交换，然后通过双筒体导风，热废气经导风空腔进入废气管道排出，其工作状态见图 2。排出的热废气经除尘净化，将其余
7、热回收利用；冷却矿由电振器或拉式链板机控制排出。33 新型冷却器的结构特点331 集料槽由于我国竖炉炉型结构的需要，其下部都设置了集料槽，主要作用是防止上下串风，同时均匀排矿。尤其是设置了炉内二次冷却器的竖炉，集料槽的作用就更加显著，它可防止二次冷却风上行影响球团焙烧温度，保证炉况稳定和顺行。本冷却器也有类似的需要，即使安装在炉外，也需在冷却器上安装集料槽。该冷却器若作为炉内二次冷却器使用，可直接与竖炉下集料槽对接，但必须要满足炉下具有 11 m 的标高空间方能实施，如果安装在炉外，可直接用链板机或链斗提升机向冷却器的集料槽供料。由于济钢 1 号竖炉是老工艺，所以仍采用原双轨双车爬坡往集料槽供
8、料，同样取得了理想的冷却效果。332 冷却床的结构特点冷却床的结构形式是冷却器的关键所在，它既可以起到分料器的作用，又可以起到冷却床和支撑料柱的作用。为了防止冷却床漏料和堵塞，我们利用物流与风流的相对运动，采用了合理的结构形式(见图 1)，并整体铸造成百叶窗式导风，其风流形式见图 2。实际应用表明，这种结构有效地解决了冷却床漏料和缝隙堵塞问题。此外，为了防止其高温变形和磨损，制作上还采用了特种合金铸造，可以达到耐温耐磨，延长其使用寿命的目的。333 冷却筒的固定方式一般说来，冷却器内的各种部件，除自重外还要承受近百吨重的料柱，如何确定冷却筒的固定方式，使其能够承重和经受高温，防止冷却床和筒体倒
9、塌，就尤为关键。如果采用通常的“十字”梁作支撑，有可能受高温影响而变形，同时阻碍环形料柱下移。为此，该冷却器内采用了 4 块板形立柱支撑(立柱系特种钢材制作)，由板形立柱穿过外风筒与内风筒相嵌，并将内、外风筒与下筒体连为一体。实践表明，这种结构形式有效地防止了内、外风筒的变形和倾斜。334 冷却器的温差效应当一台高温设备内其上、中、下部长期存在温度差异时，将会出现温差反应。如果温差变化较大，该设备将产生温差效应，从而导致部件或筒体变形，这种变形严重时，有可能影响设备的正常运行。为了克服这种温差应力，冷却器内部采用了耐热材质部件，并且在外部采用了多节式法兰联接，通过膨胀垫圈来克服冷热膨胀应力的作
10、用，以消除温差效应。同时这种结构形式还有利于长途运输和吊装施工。335 热废气的处理与利用通过冷却器排出的热废气，经除尘净化后，其 300450的热废气可回收用于余热发电；也可直接用于煤气预热，为竖炉燃烧室提供 300左右的热煤气，节约燃气耗量；还可继续利用预热煤气后的废气(经长距离管道输送后温度约为 1 201 50 )产生蒸汽供暖或作为其它功用；也可直接将其用于原料的脱水干燥，做到物尽其用，为企业创效。济钢为了提高竖炉的产量和改善产品质量，降低生产成本，将其余热用于预热煤气和原料的脱水干燥，已获得理想的效果。336 冷却器的排矿方式及使用寿命该新型冷却器的排矿与竖炉生产同步，采用电振器联锁
11、控制排矿，排矿量的大小可根据竖炉的产量来调节，还可通过拉式链板机控制排矿。排矿温度可通过冷却介质的用景来调节。由于新型冷却器的内部设计独特，材质合理，可消除内外变形，且耐温耐磨，其使用寿命可达 2 年以上。4 应用效果由武汉科技大学设计研制的新型专利球团竖炉二次冷却器(专利号 Z L002662896) ，其设计方案经济钢组织专家多次论证和风险评估，于 2007 年 5 月中旬，首次在济钢球团厂上马实施，并于 6 月 2 日正式在 1 号竖炉投入应用。通过厂校双方组织技术人员跟班测试一周，从运行结果来看，该冷却器获得一次性试车成功。1 号炉改造后投产近半年来，该设备一直运转正常，各项指标均达到
12、设计要求，冷却器的平均排矿温度为 130，废气回收温度在 450左右，其运行情况如表 1 所示。由于不再受冷却设备等故障的困扰，竖炉生产正常，取得了显著效果。1)竖炉产量增加新型冷却器投入使用后，有效地解决了制约竖炉生产顺行的瓶颈，竖炉利用系数由原来的 62 t(m 2h)提高到 74 t(m 2h)，提高了 12 t(m 2h)；减少因冷却工艺影响造成的停炉 75 ha，经初步估算，仅此两项每年就可获益 1681 万元。2)球团矿质量改善多年来，1 号竖炉由于受工艺条件的限制，球团矿一直采用打水冷却，造成球团矿急冷急热、强度下降，返粉增多而不受高炉欢迎。自应用新型冷却器后，球团矿的抗压强度由
13、原来的18002 000 N个提高到 2 5003 000 N个，而且返粉量减少 15左右，为高炉增效创造了良好的原料条件。3)减少设备损耗、维修及其它费用使用新型冷却器后，平均每年可减少皮带损耗 6 条，费用 16 万元；减少备件费约 1 5 万元a；维修费约 1 8 万元a ；因球团矿无需再打水冷却，因而可减少水费 30 万元a；杜绝因排水超标罚款费 30 万元a。几项合计，每年可减少费用约 109 万元。4)余热回收效益应用新型二次冷却器后，球团矿余热全部回收，用于煤气预热和精矿干燥，达到了节能减排增产创效的目的。尽管余热回收系统尚处于完善阶段，暂时无法计算其回收利用效益，但其社会效益和经济效益是不言而喻的。5 结 论1)由武汉科技大学设计研制的专利新型球团矿二次冷却器，设计新颖，内部结构合理，冷却效率高，而且余热可全部回收利用。2)该冷却器在济钢 1 号竖炉上应用，一次性试车成功。近半年多的实践表明，设备运转正常，各项指标完全达到设计要求。3)该设备投入使用后，效果显著，冷却器排矿温度降至 150 以下，球团矿抗压强度提高 38以上，仅增产和减损两项每年就可获益 1790 万元，通过余热回收利用还能获得更多经济效益和更大的社会效益。(4)该新型冷却器不仅适用于球团矿冷却，而且也适用于相关行业颗粒物料的冷却。
