摘要     介绍了柳钢新建120万t/a链篦机一回转窑氧化球团工程的主要设计特点。该工程是我国第一条自行设计、设备国产化和采用清洁气体能源的链篦机一回转窑生产线，它的顺利投产，标志着我国炼铁炉料生产技术有了一个新的进步。

关键词  氧化球团工艺  链篦机一回转窑  设计特点  柳钢

1  前  言

    柳钢新建氧化球团工程是柳钢为在“十五”期间使钢产量达到年产350万t所采取的重大举措，其设计能力(一期)为年产酸性球团矿120万t，占地面积3．6×10⁴ m²，实际投资约1．5亿元。

    该工程由长沙冶金设计研究总院设计，由广西冶金建设安装公司主要负责土建施工和设备安装。2002年5月正式开工，2003年5月15日点火烘窑，继而开始热负荷试车和试生产。2003年6月25日第一批氧化球团出窑，全流程贯通，第一批产品TFe≥65％，抗压强度≥2500 N／个球，达到设计指标。经过一个月多月的调试和整改，於2003年7月29日正式投产。

  本工程设计采用先进、成熟的链篦机一回转窑生产工艺(见图1)，设计作业率为85％，窑容积利用系数为7．0 t／(m³·d)，该工艺对原料的适应性强，产品质量好且均匀，能耗较低，各项指标居国内先进水平。本文主要介绍该工程的设计特点。

2工艺设计主要特点

2．1原料部分

2．1．1铁精矿的受卸与堆存

    为了保证球团生产稳定、均匀的原料供应，在柳钢圈定的原1号焦炉的场地(位于球团车间西侧，紧临球团车间)设计建有一精矿料场。考虑到南方多雨潮湿的气候，料场设有屋顶。

    按120万t／a酸性氧化球团的生产规模，铁精矿年需要量～120万t(干量)，因此原料场的年供料能力按135万t／a(湿量)设计。进入料场的原料铁精矿粉，大部分从国外进口，少量为国内采购。主要为铁路运输，少量国内精矿也可用汽车运输进场。铁精矿由火车运抵原料场后，经2台链斗卸车机(矿用)卸至卸一l胶带机上，通过1号转运站转运到转3一l胶带机，再经堆取一1胶带机送到堆取料机悬臂胶带机上向料堆布料。设两个料堆，分别堆存磁铁精矿和赤铁精矿。为节省投资，料场仅设置一台堆取合一的斗轮堆取料机，稳定连续地向球团车间供料。

2．1．2铁精矿的配料

    在料场设有配料室，赤铁矿和磁铁矿按7：3的比例在此进行预配料。配料矿仓共5个，每个仓有效容积为130 m³，贮存时间8h。仓下采用5台Ø2000调速圆盘给料机和电子皮带秤配料(3台工作，2台备用)，配料量可根据球团车间的需要自动调节，配合精矿由胶带机经6号转运站送往球团车间精矿干燥室。

2．1．3精矿干燥

  来自料场的精矿，水分一般在l0％左右，远高于铁精矿成球水分，因此必须进行干燥脱水。本设计设有一套精矿干燥系统，采用一台Ø3．2×22 m圆筒干燥机，利用高炉煤气作为热源。另外干燥系统设有旁路，当精矿水分满足造球的要求时或干燥机故障时，则可不经过干燥机而直接进入下一道工序。

2．1．4润磨

    设计采用了润磨预处理工艺，配备2台Ø3．5×6．2 m润磨机，同时工作，单机处理能力90 t／h，混匀时间6 min。铁精矿、膨润土以及除尘器收集的粉尘等在润磨机中进行碾揉、混匀，以提高精矿的成球性能，降低膨润土的用量，提高生球落下强度和球团品位。但润磨机作为微量添加剂配合料的混匀设备，其混匀效果不十分理想。因此，设计还考虑采用了一台强力混合机进行混匀，其规格为Ø1．66×2．8 m。

2．2生球制备部分

2．2．1造球

    经润磨后的混合料与经过粉碎后的不合格生球(一8 mm，+16 mm)用胶带机运至造球室的5个料仓。料仓为称重式结构，以实现对料位的连续检测，稳定排料量。仓下采用5台直拖式皮带秤直接向造球机给料，其排料量可按设定值自动调节。

    造球设备为5台Ø6000 mm圆盘造球机。造球盘的倾角和转速可在一定范围内调节，以满足不同的工艺条件，保证较高的成球率和较好的生球质量。造球添加水采用雾化水，并根据适宜的生球水分自动控制加水量。

2．2．2生球筛分和布料

    生球的筛分、布料采用大球辊筛+梭式布料机+宽皮带机+辊式筛分布料机等4台设备组合而成的联合筛分布料装置。

    出造球盘的生球由胶带机运至链篦机头部，先经过大球辊筛筛除>16 mm部分的大球，再由梭式布料机(B=1400)布到宽皮带机(B=4000)上，通过宽皮带机将<16mm的生球均匀布到辊式筛分布料机上。辊式筛分布料机宽4．5 m，由筛分段和布料段组成，在筛分段筛除的<8 mm粉料以及大球筛筛除的>16 mm部分经破碎后返回重新造球。8～16 mm的合格生球则经布料辊均匀地布到链篦机篦床上。

2．3干燥、预热和焙烧

2．3．1生球干燥、预热

    生球的干燥和预热在链篦机上进行，链篦机的规格为4×35 m。为了降低能耗，改善生球干燥、预热的质量，设计中采用了最先进的热工制度，链篦机设有三段(鼓风干燥、抽风干燥、预热)四室(鼓风、抽风干燥I、抽风干燥Ⅱ、预热)。含水～9％的合格生球铺到链篦机上，铺料高度180～200mm，进入链篦机炉罩后，依次经过鼓风干燥段、抽风干燥段和预热段。首先被从预热段风箱引出的热气流自下而上进行鼓风干燥。为了保证含大量水分的生球在干燥初期不发生爆裂，鼓入的热气流温度严格控制在200℃以下，鼓风干燥段可以消除厚料层操作时过湿层的影响。脱除部分水分的生球随着篦床的移动先后进人抽风干燥I、Ⅱ段。干燥I段热源来自预热段风箱，气流温度一340℃；干燥Ⅱ段的热源来自环冷机第二冷却段，气流温度～500℃左右，生球内的物理水几乎全部被脱除。之后干燥球进入预热段，预热段热源来自回转窑，气流温度900～1000℃，此时在干燥段尚未脱除的部分结晶水被脱除，同时发生磁铁矿的氧化，碳酸盐的分解，硫化物的分解、氧化等化学反应，并使预热球具有一定强度，再进入回转窑焙烧。

2．3．2氧化焙烧

    球团的焙烧固结在回转窑中进行，回转窑规格为Ø5×33 m，该回转窑采用了我院的专有技术——柔性传动技术，回转窑的驱动采用双功率流行星齿轮调速技术。

    回转窑焙烧温度为1300～1350℃。回转窑窑头(出料端)设有中央煤气烧嘴供热，同时将环冷机第一冷却段的高温废气作为二次风给入窑内。预热球进入窑内随着窑体的转动而不停地翻滚，与高温热气流充分接触，从而达到均匀焙烧的目的。

    球团在回转窑中经过25～30 min的高温焙烧，部分磁铁矿氧化成的Fe₂O₃微晶再结晶，大部分赤铁矿在高温下晶粒逐渐长大并再结晶和形成晶桥，同时在高温下产生的部分低熔点化合物都使得球团固结更致密、强度显著提高，可达2500 N／个球以上。

2．4球团矿冷却及成品球输出

2．4．1冷却

    从回转窑排出的球团温度约1250℃，进入环冷机冷却，环冷机规格为Ø12．5 m，有效冷却面积为68 m²。由于回转窑是高温作业，物料中可能有低熔点化合物的生成，会产生少量结块，因而也可能有大块排出。为保证环冷机的冷却效果，高温物料在进入环冷机前先经过一次固定筛分，筛除大于200 mm的大块粘结料，任其自然冷却后人工回收处理(进入成品系统)。筛下部分则进入环冷机布料斗将其均匀地布到环冷机台车上，布料高度760 mm(可根据回转窑给料量的波动调整环冷机的速度来保证)。球团矿在环冷机上冷却时间30～50 min(可调)从台车的受料端到卸料端沿途经过鼓风冷却后平均温度将降至120℃以下。环冷机根据风流平衡计算配备2台冷却鼓风机，风机均设有自动调节阀门，可通过调节冷却风量来控制回热温度。环冷机热风罩分为两段，I段的高温废气(～1050℃)通过回热管直接引入回转窑作二次风，Ⅱ段的低温废气(～580℃)除少量用作窑头中央烧嘴的助燃风以外，大部分被引至抽风干燥Ⅱ段的炉罩。环冷机Ⅱ段风罩还设有废气放散系统，在链篦机故障时开启。正常生产中环冷机的热废气几乎全部得到回收利用，因此可大大降低工序能耗。

2．4．2成品球团矿输出

    链篦机一回转窑工艺生产的氧化球团矿，正常情况下产品中含粉率很低，一般－5mm粒级不超过3％，设置筛分的意义不大，因此本设计未设置筛分工序。冷却后的球团矿用皮带机经9号转运站通过作适当改造后的原焦炭上料系统直接运往高炉矿仓。

3    环保设计特点

  本设计充分考虑到了环境保护，采取了一系列措施来予以保证，如：总图布置紧凑合理，有足够的区域进行绿化，厂区绿化系数达到20％；采用了高效电除尘设备和高效多管除尘器进行净化，并采用了大集中除尘系统和布置了足够的收尘点，使粉尘排放浓度符合国家排放标准要求；主要设备采用了国内领先的密封技术和我院专有的阻力平衡技术，能有效控制灰尘外逸，将扬尘减到最低限度；采用了有效的消声、隔声包敷和隔振措施，使岗位噪声低于85 dB(A)；设备冷却水全部循环利用，无工业污水外排；除尘灰加湿处理，回收利用，无固体废物外排等。

  在工艺废气处理方面，具体的设计考虑如下：

  1)含尘废气处理

  自链篦机预热段两侧风箱抽出的热风分别供给抽风干燥I段和鼓风干燥段循环利用，这两部分废气分别经过1号、2号回热除尘器(两级高效多管除尘器)净化。抽风干燥I段和Ⅱ段的废气经总管合并后进入110 m²三电场电除尘器，由风机导入120 m高的烟囱排入大气。鼓风干燥段的废气由于湿度大、含尘浓度低，也采用了高效多管除尘器净化，然后再排入大气。废气经上述设施除尘处理后，其粉尘排放浓度完全可以达到或低于国家规定的排放标准(≤100 mg／m³)。

  2)含硫废气处理

  根据目前的原料情况，并由于采用了清洁的气体能源，本工程链篦机一回转窑氧化球团工艺废气中SO₂浓度为～646 mg／m³，属极低浓度的含硫废气，废气通过120 m烟囱排放，完全能达到国家规定的排放标准。目前国内烧结厂和球团厂均未设脱硫装置，欧美国家主要采用高烟囱扩散为主，日本由于严厉的环保法规，许多烧结厂设置了脱硫装置，大部分采用石灰石膏法。因此，需针对不同的主工艺流程、废气含硫量、脱硫率、SO₂排放指标、脱硫副产品的回收利用以及有无二次污染等因素，综合考虑选择经济合理的脱硫方式。本设计阶段预留了废气脱硫系统的场地。

  3)粉尘及散料回收

  链篦机干燥预热段篦板的散料、链篦机风箱的粉尘以及工艺过程除尘器收集的粉尘经汇集后，由胶带机送到润磨室，与配合料一起经润磨后再进入造球工序，链篦机排料端产生的漏料(干球)由斗式提升机经窑尾漏槽给入窑中。所有粉尘及散料全部循环利用。

4      节能措施

    为使本工程能耗创国内最佳并接近世界先进水平，设计采取以下措施。

    1)链篦机采用了最合理的干燥、预热热工制度。“三段四室”热工制度，最有效地利用了环冷机的余热，其热耗最低，料层厚度可达200～230 mm，因此可适度降低篦床温度，提高篦床使用寿命和减少热损失。

    2)最大限度地利用环冷机回热风的热量。本设计将环冷机炉罩分为二段，一冷段高温风直接人窑，二冷段大部分热风经回热风管送到链篦机抽干Ⅱ室，少量的热风作为燃烧系统一次风使用，使二冷段基本上达到热风零排放。

    3)环冷机至链篦机间回热风管路不设回热风机，因而也不设置除尘器，可以减少管路流动阻力，降低电耗。

    4)采用结构先进密封良好的链篦机、

    回转窑和环冷机，三大主机的漏风率不仅极大地影响了热耗，同时也极大地影响了工艺风机的电耗。鳞片式密封的回转窑，结构设计合理密封良好的链篦机，双层密封的环冷机风箱，可最大限度地降低漏风率，从而降低能耗。

  5)选用高效节能风机，较大功率电机一律采用高压供电。

  6)耐火内衬及管道绝热结构合理，选材适当，尽量减少系统的散热损失。

5        结束语

    1)柳钢新建120万t／a氧化球团工程为我国第一条自行设计、设备国产化和采用清洁气体能源的链篦机一回转窑生产线。它的顺利投产，标志着我国钢铁工业炉料结构的改善及其技术向前迈进了一大步。

    2)该设计的主要特点是总图布置紧凑、主工艺流程完善、设备国产化、三电一体化、环保设计符合国家要求并采取了有效的节能措施。