环式球团焙烧机技术

唐山磁石工程技术有限公司

环式球团焙烧机技术是我公司自主开发的一种以铁精矿为原料的球团焙烧新技术，这是一种工程投资少，结构紧凑，占地面积小，产品质量好的新的球团焙烧工艺。环式球团焙烧技术对原料的适应性强，几乎适用于所有的矿种，尤其对生产赤铁矿球团有很大的技术优势。

我公司自2001年以来一直从事竖炉球团和链箅机回转窑球团的设计研发以及工程总承包，在我们接触国内外客户的过程中和我们经历的多项工程中，我们深切的体会到竖炉球团由于技术上的缺陷受到了很大的限制，尤其是不能适应高炉大型化和赤铁矿生产球团的需要。

链箅机回转窑法虽然能够生产出质量很好的球团，但用于生产赤铁矿球团也有较大的难度，本来链箅机回转窑法的投资就很高，能够满足赤铁矿球团生产的设备价格也更高，链箅机等备件消耗是一笔很客观的支出。带式焙烧机我们也做了深入的了解，虽然由于赤铁矿球团是他的长项，但是价格比链箅机回转窑还贵，更不容易为客户所接受。

由于受到以上原因的困扰，我们一直在寻求一种好的解决方案，在这期间我们和国外一些公司进行过多次交流和探讨，他们也没提出好的解决方案。

2008年我们受到带式焙烧机的启发开始研发环式球团设备和工艺，环式球团借鉴了带式焙烧机的工艺过程，把带式焙烧机的热循环系统移植到了环形布置的设备上，利用环冷机底卸料的原理很好的解决了热态出料问题，随后出现的液压控制头部伸缩布料皮带机解决了环面均匀布料的难题，国内台车制造技术的提高也为这项技术的实施提供了有力的支持，使我们这项技术完善起来。

背景技术：

首先我们认真总结了目前国内外用于大规模球团工业化生产三种球团工艺方法，即竖炉法、链篦机-回转窑法和带式焙烧机法。

1.竖炉法

竖炉球团由于工艺简单、结构紧凑、投资便宜，在我国得到广泛的应用，但由于其工艺方法存在着难以克服的缺陷。球团矿质量不均匀，强度较低且差别较大，单机能力小，对原料和燃料的适应性也比较差，最突出的问题是不能适应赤铁矿生产球团的要求，目前国内外新建竖炉球团项目逐渐萎缩，但也随着高炉大型化的趋势而逐渐被其他工艺所替代。

2.链篦机-回转窑-环冷机法

链、回、环法的工艺过程分在三个设备上完成，首先在链篦机上实现生球的干燥和预热；在回转窑中进行高温焙烧；在环式冷却机中进行冷却。

链篦机-回转窑-环冷机法对原料的适应性比较强。可以适应磁铁矿、磁铁矿配加部分赤铁矿、褐铁矿等原料。生产出的球团质量好而且均匀，已经实现了工艺和设备的大型化，因而在我国得到普遍推广，链篦机回转窑法可以使用煤气、天然气、重油作燃料，突出的优点是在回转窑上可以100％的使用煤粉做燃料。

但链篦机回转窑工艺占地面积大，设备投资和基建费用高，

设备零部件多，故障率高，运行和维护费用较高。尤其在回转窑操作过程中，容易产生结块和结圈现象。

另外此工艺的热风系统管路最长，链篦机和回转窑设备散热面多，其热量损失较大（链篦机回程篦床和回转窑的表面散热）。

链篦机回转窑工艺的回热风管道

3.带式焙烧机法

带式焙烧机法是国际上普遍使用的另一种工艺方法，由于焙烧的工艺过程—干燥、预热、焙烧、冷却都在一个设备上完成，因此 

它的工艺过程简单、布置紧凑、工厂占地面积较链篦机-回转窑-环冷机法小、基建工作量也较少，已经实现了设备的大型化。

大型带式焙烧机

由于整个焙烧过程中球团都处于静止状态，没有链篦机-回转窑工艺中的结圈及大块问题，生产操作难度大大降低，工艺基本适应于所有的矿种。

热风循环系统集中设置，管路短，带式焙烧机的热效率较链篦机回转窑工艺高。

但有些方面也阻碍了带式焙烧机技术在我国的发展，主要原因是耐高温合金钢的用量大、且材质要求高。

另外带式焙烧机法必须使用较高热值的煤气、天然气或重油作燃料，目前还没有在带式焙烧机上使用煤粉作燃料的成功经验。

耐热合金钢台车

我公司新开发的环式球团焙烧机技术

我公司新开发的环式球团焙烧机技术，就是在带式焙烧机的工艺基础上，结合球团环式冷却机的结构原理，设计出的一种用于球团生产的设备以及相配套的工艺，环式球团焙烧机的主机是一个外形和环式冷却机相似的设备，虽然外形和环冷机有些相似，但完成的工艺过程却是完全不同的，所以设备的结构和所使用的材料都有着本质的区别。

环式球团焙烧机外形

环式球团焙烧机平面图

环式球团焙烧机沿圆周方向展开后依次分为：1.布料区2.鼓风干燥区3.抽风干燥区4.预热区5.焙烧区6.均热区7.一冷段8.二冷段9.卸料区，除卸料区和布料区以外共7个工艺段，每个工艺段上部和下部都有对应的上罩和风箱。

完成布料后的台车载着生球团进入有上罩的工作区域进行焙烧。

环式焙烧机的燃烧系统和风流系统为各段提供所需要的温度和热量，使生球完成从干燥到焙烧和冷却的整个热工过程。

环式球团焙烧机展开图

环式球团焙烧机工艺在焙烧系统之前和带式焙烧机及链链篦机回转窑工艺是相同的，只是从造球室出来之后的工艺过程不同。

由造球室出来的生球（筛除大球后）采用一台液压驱动往复布料器皮带机，不经过其它转运就可以直接（其它布料方式都需要转运）把生球均匀的分布在小球辊筛上，布料器通过液压系统控制变速，可以实现对应环式焙烧机内外环料层厚度的均匀分配。

液压控制的头部伸缩布料皮带机

球团经过辊筛，筛除小于8mm，的不合格物料，筛出的物料落在托板皮带上，经过返料运输系统运回配料系统重新配料。筛分后合格的球团通过小球辊筛（后半段为辊式布料）和反射板均匀的分布到运行中的环式球团机上进行焙烧作业。

环式球团机采用销齿传动装置，带动回转体框架旋转，回转框架支撑在承重支承辊上，回转框架的内侧设置了侧挡辊，用来控制回转框架按照一个回转中心运转。

回转体驱动装置处断

可翻转的台车安装在回转框架上，每个台车的内半轴上安装一个曲柄，曲柄端部设置一个控制台车翻转的压轮，运行时压轮在压轨的约束下使台车保持水平状态运行，台车在进入布料区后，先经过铺底料装置在台车的底部铺一定厚度的熟球，用来保护台车篦床，然后再铺上300mm左右的生球，铺生球的同时通过铺边料漏斗在台车的两侧铺30-50mm厚的熟球，用来保护台车的边帮。

铺边料处断面

台车连续运行进入有上罩的工艺区间，整个区域内细分为鼓风干燥段、抽风干燥段、预热段、焙烧段、均热段和冷却一段及冷却二段。台车的下方设置了和上部各工作段对应的风箱，通过下部密封装置与风箱相通，上罩预热段和焙烧段装有多个燃烧器，用于精确控制焙烧温度。

焙烧区域断面

一冷段冷却废气直接返回焙烧段和预热段，焙烧段风箱热风回抽于干燥段，二冷段风箱热风回抽到鼓风干燥段，实现热风综合利用。台车上的球团经过干燥、预热、焙烧、均热和冷却过程后，台车压轮进入压轨的上凹口，台车在车体偏重及其球团矿的重量作用下自动向下倾翻，完成卸料过程。

台车轴端曲柄和压轨

卸料后压轮沿压轨曲线运行，台车恢复到水平状态，然后重新布料，进入下一个循环。

曲柄在压轨作用下使台车恢复水平

本设备和工艺具有以下优点：

1.使用本设备及工艺，干燥、预热、焙烧、冷却全部工艺过程在一台设备上进行，设备简单、可靠，操作维护方便，适宜使用磁铁矿、赤铁矿等铁精粉原料生产球团。

2.环式球团工艺热损失是最小的，如链篦机回转窑工艺中，链篦机回程篦床散发出的热量是无功消耗，回转窑和回热风管道面积非常大，散失的热量也是惊人的。

带式焙烧机的台车体量大，蓄热多，卸料后的回程台车温度较高，由头部运行到尾部的时间逐渐降温，损失的蓄热形成热能损失。

环式球团焙烧机的台车为环形排列连续运转，没有回程空台车，总的散热面积最小，热风循环利用系统集中，管路最短，最大程度降低了散热损失，热效率是几种工艺中最高的。

3.环式球团机主线设备重量只相当于链箅机、回转窑和环冷机三台设备总重的三分之一，耐热合金钢用量和带式焙烧机相比还不到带式焙烧机的二分之一，设备投资比以上两种工艺低很多。

4.环式球团焙烧机技术可以大幅减少占地面积，环式球团主线的占地面积仅为链篦机-回转窑-环冷机法及带式焙烧机法的40%左右，主线设备减少后，相应的土建基础、厂房结构和钢结构也大幅度减少，整个工程的建设费用降低，建设周期也会明显缩短。

5.环式球团机采用的是平稳的连续运行方式，设备又非常紧凑，便于实现自动化控制，检修工作量少，作业率高。

6.因为在整个焙烧过程中球团都处于静止状态，不会产生链篦机-回转窑工艺中的结圈及大块问题，生产操作难度大大降低，工艺基本适应于所有的铁精矿品种。

7.由于产生粉末量少，回热风不用除尘，省去了除尘设备的投资及运行费用。

8.由于没有预热后球团的转运，对预热后生球的强度没有要求，从而可以降低粘结剂的使用量，提高成品球团的品位。

9.在预热段和焙烧段装有多个燃烧器，便于精确控制工艺温度，并带来以下优势：

(1)具有更高的工艺操作灵活性；

(2)工艺过程温度梯度容易调整；

(3)更换原料时容易采用不同焙烧温度及温度梯度。

10.环式焙烧机上罩耐火材料静止不动，不直接与球团接触，没有机械磨损，没有急剧的温度变化，减少了粉尘，耐火材料使用寿命更长。

11.由于减少了设备，可较前两种工艺少设置操作岗位，降低了操作费用。

12.由于实现焙烧气体的循环利用，大幅度降低了球团生产所需的能耗。

13.采用环式球团生产技术能够灵活地调节球团的化学成分和质量，满足高炉或直接还原工艺的需求。

环式焙烧法也有它的不足之处，目前须使用高炉煤气、焦炉煤气、天然气或重油作燃料（目前还不能直接使用煤粉作燃料）。

综合以上内容可以看出，环式焙烧机技术比原有的三种球团技术都具有很大的优势，环式焙烧机的工艺过程源于带式焙烧机的工艺，除了具有带式焙烧机的全部优点，而且比带式焙烧机更节约能源，最突出的特点是能大幅度降低工程造价。

环式球团焙烧机技术目前刚刚起步，随着工艺和设备的不断完善，我们相信不久的将来，一定会凭借着它显著的技术优势及市场优势，引领球团行业发展的新潮流。

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