摘要       由于承钢链篦饥－回转窑原设计为非氧化球团生产设备，为此在生产中存在许多缺陷．本文主要介绍了1986—1995年间该套设备的技术改造工作，阐述了改造原因，改造内容及改后效果，并进行了综合评述。对同行业今后的设计、检修等工作具有一定的指导意义。

关键词  链篦机－回转窑  氧化球团 窑况 技改

1  前  言

    承钢链篦机回转窑氧化球团矿生产系统，原系按年产9～12万t钠化球团矿的要求设计而兴建的。由于该工程缓建，改为年产15～18万t的氧化球团矿生产工艺。该套设备的技改工作可分为三个阶段：第一阶段从1982年l0月热负荷试车投产至1984年2月止，年生产能力仅为5．2万t，其它经济技术指标亦很低。第二阶段是从1984年3月至1985年底由冶金部科技司牵头组织的承钢链篦机一回转窑攻关，其间，年产量上升到17．75万t；第三阶段为1986～1995年十年间的技改实践，到1995年底，在原料条件较充足情况下，年产量预计达到39万t。

    因技改工作的连续性较强，这里有必要简要介绍一下1985年以前的技改工作，主要项目有：(1)链篦机头部铲料板的改造。(2)窑尾与机头衔接处的通孔扩大。(3)竖式冷却器的整体改造。(4)回转窑内衬及窑头尾集料的改进，砌体由不同材质改为相同材质。  (5)预热室及隔墙通孔扩大改造。(6)余热风用于干燥室措施。(7)机头与窑尾间增设300斗提。(8)磨煤系统布袋除尘箱体及接收仓袖袋改造。(9)主要工艺设备参数的确定。(10)物料及热平衡的测定。(11)回转窑尾石墨密封等。

 2     1986～1995年主要技改工作综合评述

  2．1降低链篦机侧板边高及空隙处理

    链篦机侧板设计为170 mm，而料层高为120±10 mm，即直接接触火焰的侧板高为50 mm，由于侧板上下温度不均，变形严重，造成侧板损坏或使链篦机刮卡，从而直接影响作业率。1986年5月利用大修时间将侧板降低了60 mm后(见图1)，经统计原消耗侧板2块／d，改造后为l块／l0 d，链篦机刮卡而影响生产现象基本消除。

    链篦机侧板降低后，其上滑道及上压板也应随之降低，但因链篦机壳体是个较大且较完整的框架式结构，则不能随之上下升降，为此在罩体托板与上压板之间留有60 mm的空隙。几年来通过对链篦机维护证明，它对侧板上端与滑道间隙的调整带来了较大方便，但此处“空隙”温差之高及环境的恶劣又给此处在正常生产中的密封带来很大的困难。如果漏风就会造成产量和质量的降低或环境的污染。为此我们先后采用了耐火砖泥浆密封、耐火材料密封、带有螺杆能够调紧的耐火砖密封，后来用耐火砖外部裹上针刺毯密封，这些方法均未达到理想效果，最后用耐火纤维针刺毯涂上“PA一80胶”，卷成卷进行密封，由于它具有弹性较大的特点，而在其内部不产生间隙，可适用于较大温差环境的变化。

2．2回转窑中耐火砖砌筑方法改造

    回转窑中耐火砖原设计砌筑方法为错砌法(见图2)。

    由于耐火砖制造方面的原因，使得厚度尺寸的公差较大(±1．5 mm)，而长和宽尺寸的公差较小(±0．5 mm)，所以采用错砌方法时，必然在轴向砖缝上产生±1．5 mm的公差，这一公差只能用泥浆的薄厚来充实。由于回转窑是一个连续转动的筒体，转动最快时每分钟达到1．8转，正常生产中窑内的砖衬在窑的长度上所受到热应力不同，在启动和停止时又存在有一定的加速度和减速度，以上原因使得砖衬与窑筒体存在有一定的相对运动，在砖衬运动时，砖块之间的干泥浆厚的地方极易脱落，脱落成空的缝隙其相邻的砖随之脱落，造成掉砖的现象时有发生，有时一掉一片，造成被迫停产。

    1987年4月将错砌改为环砌方法后，既可使环与环之间不受热应力的影响而允许有相对移动，又使得轴向砖缝满足了公差要求而不掉砖。另外，原错砌方法整窑砌筑为7天，而环砌法只用4天；而拆砖时错砌法用60 h，而环砌法只用32 h。

2．3双层生球筛分机的应用

    原设计生球筛分机为一层辊筛，缝隙10mm。它只能将直径小于10 mm的粒球筛除，而大于20 mm的不合格大球进入链篦机。由于球径不同，大球还没将中心水分扩散完毕就进了预热室，结果造成大球爆裂而碎为细粉末，成为返矿，且进入窑内使得结圈严重。

    1987年4月份增加了上层筛缝为20mm。的圆辊筛后，基本上筛除了大球，入机合格率提高了5％～l0％(见图3)。

2．4新增5号风机备用系统及加大风机能力

    球团系统的5号风机担负着链篦机干燥Ⅱ室生球的干燥任务，并对于回转窑整个系统的操作起着举足轻重的作用。由于当时风机叶轮的磨损严重，加之叶轮本身的质量问题，造成5号风机频繁停产更换叶轮，风机作业率不足70％，而且每次被迫停产必须在50h以上才能恢复生产。为此新建一备用5号风机是很必要的。

    1987年4月新增了一台5号风机及辅助设施，在风机的吸风管路上又新增了两台CLP／B一400除尘器(见图4)。并将原设计460 kw电机改为650 kw，风量由原来的23．3万m³／h变为34．6万m³／h。此项目的建成，为以后的球团进入稳定生产打下了良好基础。

    由于有了备用设备，倒换风机一次，仅用2 h为此新5号风机投入使用以后，没有因5号风机系统的损坏而停过产。

2．5竖式冷却器吊挂结构及钢筋耐火混凝土盖板的实施

       原竖式冷却器上部重量约9 t，只靠大圆环平面支撑，由于温度较高和结构的不合理，使得内部圆柱体套筒及护板上部天方地圆短接及内衬下沉严重，最大下沉200mm；另外圆环平面为普通钢板材质，经常被烧穿。由于竖冷器存在以上两个缺陷，使竖式冷却器的冷却效果极差，不但漏风严重，而且还时刻威胁着生产的正常进行。

      1988年4月烧结厂利用检修机会将竖冷上部增加了一套吊挂结构。主要包括吊架、拉杆、吊环及托圈等。后将圆环平面改为钢筋耐火混凝土结构。

      改造后，竖冷器的检修时间缩短2／3以上。杜绝了上部结构下沉及烧穿平面的现象。竖冷排出温度由670 ℃下降到430℃，从而减少了烧毁运输皮带的次数(见图5)。

2．6球团成品球新增二次冷却设施

    原球团矿的冷却装置是按15～18万t设计的。1988年底已经达到24．13万t，产量超过设计能力的34．1％，从冷却器出入风的风量来衡量亦相差25％，结果造成冷却效果很差。原设计出球温度应小于80℃，而1988年出球温度平均为430℃，造成成品皮带烧穿的现象极为严重，仅12^＃、13^＃皮带机运输带年损失18万元。由于排出红球，直接往皮带上打水，不但很难进行热交换，而且由于时间短，来不及冷却就被迫送入运输汽车，这样给运输球团的汽车亦带来一定的危险。

    烧结厂从1989年10月新增了二次冷却装置并投入使用，使得球团冷却后温度下降到了250℃以下，基本上满足了运输的需要。

    冷却原理采用了水雾结合喷洒冷却方式，冷却斗容积为140 m³，冷却面积为36 m³(见图6)。

2．7回转窑尾部结构改造

    回转窑窑尾集料是耐火混凝土捣打而成，1988年底以前统计，集料寿命为3～4个月，最短时一星期就脱落，经分析主要有四个原因：(1)尾端与过渡槽座间隙过小，在调窑上行时将集料刮掉；(2)窑尾溢料口过小，有杂物时不能顺利排出，造成挤压缩口外壳而使其内部集料脱落；(3)尾部护口铁每块宽度较小，抗冷热效应和机械强度指标均较差，使弯头处断裂现象很严重，直接影响了受其保护的集料寿命；(4)捣打质量和原料配比准确度对其质量影响较大。

    找出原因后采取了以下措施：(1)将窑尾缩口长度缩小100 mm；(2)将料口由原来的长300 mm增加到1 000 mm；(3)将护口铁加宽，由原来的一圈48个减少到24个；(4)加强了原料配比准确度及操作过程的指导、监督和考核工作。

    在1990年4月份的回转窑大修中实施了上述措施，使集料寿命提高了3～4倍。为以后的不止火保温检修创造了良好条件。

2．8链篦机罩体头部改造并增加煤气烧嘴

    链篦机罩体上盖原为斜坡形。通过几年的生产实践发现有以下不足：(1)造成窑尾与机头处通孔面积过小，结果使得窑中热废气在此处受阻较大，干燥和预热段升温困难；(2)由于窑内燃烧状况的不断变化，又由于斜坡起到了热废气加速流动的作用，使得热流在此处得不到缓冲而混匀，从而导致了任一箱上固定面积的单位时间内温度变化频繁，造成干燥预热不够均匀；(3)斜坡处的耐火砖较易脱落；(4)此处形状对在罩体前端增加煤气烧嘴不利。

    罩体头部斜坡由于有上述较多不足之处，则在1991年4月的回转窑大修中将斜坡改为直角形状，并增加了煤气烧嘴6个。检修后链篦机温度控制及窑况调整均好于以前(见图7)。

2．9    14D风机叶轮的修复

    链篦机的3号、4号回收热风风机及另外两台2号、6号风机均使用14D叶轮，特别是3号、4号风机叶轮耗量较大，使用寿命只有一个星期，后来用喷涂或堆焊处理也只能用14天左右。

    由于每个叶轮价格为6千元以上，成本费用较高，且每次更换叶轮时间约8h，不但环境差，而且工人劳动强度大；又由于一台风机生产时，产量降低约l／3，则造成人力物力的极大浪费。

    鉴于这种情况，对已报废的叶轮进行了改造，结果叶轮的使用寿命由原来的14天提高到35天左右。

    具体做法是：将报废叶轮的迎风圆弧面割下，并将此处用角向磨光机磨光，用25mm厚钢板(16Mn)做出形状相似的部件嵌入叶片中，再用T22—40焊条焊接，接着粗略地将其进行静平衡处理，再用高铬铸铁焊条堆焊面部，最后在动平衡试验机上找平衡后，即可安装投入使用。

    风机叶轮的修复，每年可创效益30余万元。

2．10 60 m²电除尘器的投入运行

        链篦机一回转窑原设计没有系统环境除尘，由于产量比原设计高一倍以上，结果很多岗位粉尘浓度超标，严重地威胁着工人的身体健康。

    1992年4月。1994年7月建起了60 m²静电除尘器，使得岗位环境符合了国家规定的150 mg／m³排放浓度标准。主要治理场点有：(1)窑头与头罩间隙上方；(2)窑尾罩上方；(3)斗式提升机上方；(4)链篦机尾部；(5)返矿落点及转运站多处。

    系统环境除尘的建成并达标是我国第一台自行设计和安装的链篦机一回转窑系统在环保方面的一次完善，它为今后我国利用此种设备生产球团矿提供了环境治理方面的设计依据。

2．1l   HL一400北侧斗式提升机改造

    链篦机与回转窑之间的漏料返回是由南北侧输送干球的斗式提升机来完成的。北斗提是1986年补建的设施。由于该斗提壳体内为环链式结构，易磨损造成断开，又由于斗提高为21．6 m，且有溜筛设在上部，球与返矿不能分离而被一起提升，因而设备负荷较大，易使轴承损坏。以上两种原因造成每年停产30 h左右，另外通常两斗提必须同时工作才能满足提料要求，不能达到有一个备用之目的。

    1994年5月将北斗提由环链式改为履带式，按磨损程度使用寿命可达8年。斗提本体由21．6 m降至18．6 m，溜筛从顶部移至下部，将球与返矿分离，使两个斗提只提升干球，减轻了斗提的负荷(见图8)。

    经计算，此项目年创效益17．8万元。

2．12      l号埋刮板干球回收

    长期以来，从链篦机篦板缝隙漏下的干球都经双层卸灰阀、1号埋刮板作为返矿送至烧结机，这样既增加了烧结系统能耗，又降低了烧结矿碱度，同时使球团矿产量减少，经统计，这部分干球占总产量的4％以上。

    1994年5月检修中增加了一套干球回收装置，方法是将l号埋刮板抬高，在其头部下方设置一台(1 500×600 mm)振动筛，小于6 mm粒球作为返矿由皮带运走，筛上大于6 mm球经水平输送入斗式提升机而进入回转窑中焙烧(见图9)。

    此项目实施后，达到了预计效果，年创效益16万元以上。

2．13    链篦机旋风除尘器卸灰阀改造

    链篦机风箱与风机之间有除尘器12台。除尘器卸灰装置原设计为圆锥闪动阀，由于该阀用于该处的不合理性导致抽风系统漏风严重，造成：(1)除尘效率低；(2)风机叶轮磨损严重；(3)使得链篦机罩体中的干球温度下降，球人窑后爆裂使产质量降低，同时增加粉末使窑内结圈严重。

    鉴于上述原因，烧结厂于1994年5月将12台圆锥闪动阀改造为“刚性叶轮给料机”，并增加了贮灰斗，用音叉料位计控制料位，实现了电气自动放灰。

    经过一年多的实践证明，该项目投入是成功的，系统漏风率下降约5％，机头温度升高50℃，附近的粉尘环境得到改善，产量上升2％，质量亦较以前有所提高。

2．14治理跑煤的四项措施

    跑煤是指回转窑燃料供料过程中，喷煤烧嘴喷吹煤粉量失去控制的现象。跑煤时，烧嘴前燃烧浑浊，链篦机头冒黑烟，严重时大烟囱冒黑烟。

    自球团生产以来，跑煤现象一直存在，严重时每班达10多次，每次跑煤粉量约0．1～3．0 t不等，主要视看火工发现早晚或是否进行了及时控制而定。

  跑煤原因有下面几种情况：(1)供煤仓内煤粉压力过高或煤粉不足；(2)煤粉湿度大，粘仓壁，造成仓中间产生空柱；(3)刚性叶轮密封不严或辊槽凸台磨损严重；(4)接收仓顶部袖袋除尘器堵塞。

  据上述原因，先后采取了以下措施：

  (1)由于回转窑内料量及料温的不断变化，操作人员通过控制喷煤量来达到温度的平衡，使球团不产生“过烧或生烧”现象，为此用于控制煤量的辊槽喂煤机的转速是可变的，但其上方的刚性叶轮喂料机的速度是固定的。由于供煤仓上下输煤设备的不同步，造成仓中煤满挤压或充填不足的情况经常出现。随着时间的推移就会出现跑煤现象。为此将上方刚性叶轮给料机改为变速运转并找出下料转速比是很有必要的。

    (2)刚性叶轮上的密封胶条为单面，密封不严，且磨损较快，严重时上、下仓相通，这时上仓由于送煤时压力高等原因也易引起跑煤。将单层密封胶条改为双层后此种跑煤因素应能减少或制止。

    (3)仓内空柱现象应加振动器消除，但此仓并非振动仓，如用电机振动器，一是频率较高会把仓壁振裂，二是易起电火花将煤粉引燃。我们设计了自动振打锤(40 s打一次)这样既克服了不利因素又使问题得到了圆满解决。

    (4)接收仓顶部的两台压力式袖袋除尘器，用于净化煤粉，排出废气。但原设计是人工清理袋上堵塞的煤粉，由于位置较高，很难实现每次送煤后进行清理(20次／班)，我们在设计振打锤的同时设计了自动清袋装置，达到40 s钟清一次。

    至1994年5月先后采取以上四项措施后，使跑煤现象得到控制(但上仓煤用光而下仓煤不足l／3时还可能发生)。实践证明每年可节煤千余吨，年效益20余万元。

2．15  回转窑旋转喷煤烧嘴应用及隔墙扩孔之措施

    原球团喷煤烧嘴为直筒式，所喷出的煤基本上不与空气混合，可直接进入窑后部或链篦机中燃烧，而煤量控制较难，使得链篦机温度及窑况控制相应困难，不但煤粉得不到完全燃烧，还形成了后部还原气氛，而且影响产、质量，使得煤耗亦较高。

    在1994年5月的检修中，我们将自己设计的旋转喷煤烧嘴换上后，同时将干燥与预热室之间的隔墙通孔扩大一倍以上。此措施的实施，使得产量上升10％，煤耗下降5％以上。创效益达到百余万元。

2．16煤粉加工系统新增并联净化装置

    链篦机一回转窑系统的煤粉制配车间，原设计净化收集煤粉装置有两台旋风除尘器和一台MCl20—I型布袋除尘器。由于球团产量的逐年提高，煤粉用量相应增加，这样原有的一台布袋除尘器所承受负荷较大，经常发生磨漏，使煤粉外吹，布袋寿命缩短，特别是冬季温度低时，造成收得率低，磨煤时间长。为此，回转窑停产待煤的现象时有发生。我们经过分析认为，在磨煤设备和后部输送设备还没达到满负荷时，增加布袋的过滤面积就等于增加煤粉产量。于是在1994年5月又新增了一台MCl20一Ⅱ型布袋除尘器，与原有除尘器并联使用，使用阀门进行控制，当某个发生故障时亦能达到一备一用的合理布局。

    改造后，磨煤时间由原来的20 min／t，缩短为17～18 min／t，布袋的寿命延长l／3左右，停产待煤的现象大大减少。

2．17链篦机风箱气动卸灰阀改造

    链篦机篦床下的风箱排灰设施，原设计为气动双层卸灰阀，该设施在1983年试生产时就变为手动，且只有上阀能动作，下阀处在常开位置。当时安装后，存在以下问题：(1)气缸不过关，漏风或阻力大；(2)阀体结构不合理，密封不严，产生跑料或漏风现象；(3)卸灰阀在工作时要求气缸中压缩空气压力达0,6 MPa以上，而实际只达到0．5 MPa，因而气源不足；(4)环境温度偏高(最高250℃)，粉尘较大，使阀体变形严重。

    由于以上原因，使得该装置不能自动卸灰，被迫采取手动操作，因而产生下列不良后果：(1)排灰不及时，返矿颗粒堵塞风管使链篦机上料层干燥、预热不好，引起产量和质量的下降；(2)返矿灰尘集中，除尘效果不好，使风机叶轮磨损严重；(3)抽风负压降低，给干燥预热带来困难，造成窑内结圈。

    1995年7月检修中，将双层卸灰阀改造为有灰箱的刚性叶轮卸灰阀，灰箱上下各加音叉料位计一支，将灰量控制在一定高度上，达到自动卸灰之目的。

    此项目投产后，使链篦机下部风箱返矿能及时地排出，抽风阻力减小，料层透气性增加，产量增加3％～5％，质量亦有所提高。

2．18球团喷煤嘴增加伸缩装置

    原窑头喷煤管设计是能够进行伸缩的，但由于没考虑变形和机械化问题，只能手拉搬把使之移动，又由于煤粉易充填在套管缝隙中，时间稍长就会塞死而不能伸缩。试生产时维修过几次，但都无济于事，最后被迫拆除。而现在产质量较高，要求用伸缩管调节火焰的长短来控制窑况及处理结圈的愿望日趋迫切，只有这样才能减少或避免用风量调节火焰时所来的不利影响。

    1995年7月增设的喷煤管伸缩装置，是用正反转摆线针轮减速器上的主动齿轮带动移动烧嘴上的齿条，使得喷嘴在其轨道上前后移动，达到自由调节窑况之目的。

    此项目实施后，操作手段加强了，使机况和窑况得以改善，这将使球团产量及抗压强度等质量指标得到提高，不但给烧结带来效益而且会给炼铁生产带来较高的间接效益。

2．19其它技术改造

    (1)链篦机预热室两测砌体改进；(2)链篦机干燥室1号风机鼓冷风变为抽热风改造；(3)9号返矿皮带机接长并加返矿斗；(4)增加直接进入高炉的成品运输系统。

3  1986年与1995年主要指标比较

3．1产量

    截止到1994年底，承钢链篦机一回转窑年产量已达到38万t。超出设计能力(18万t)110％，  (见图10)，利用系数已由1985年底的3．52 t／(m³·d)，上升到5．93t／(m³·d)(1995年l～5月累计)已超出国外同等规模的链篦机一回转窑实际水平(美国亨博尔特厂，回转窑内径3．05 m，长36．6 m，利用系数为4．77 t／m³·d)。

3．2燃料消耗

    球团所用燃料为山西轩岗产烟煤，实物煤单耗由1985年的72．3 kg／t下降到平均66．7 kg／t(1994年加权平均)，下降了8．1％。

3．3作业率

  设备日历作业率由1985年的65．71％上升到1994年的85．03％。

4  承钢链篦机一回转窑现状浅析及设想

  1)目前承钢链篦机一回转窑的产量为38万t／a，按1994年设备日历作业率85．03％计，利用系数为5．86 t／(m³·d)，其它质量指标为：(1)TFe57．41％；(2)转鼓指数90．03％；(3)抗压强度1732N／个球；(4)亚铁含量5．66％；(5)膨润土消耗74．82 kg／t；(6)煤耗67．71 kg／t；(7)电耗38．02 kW·h／t；(8)出矿率80．78％。

    2)通过对国外回转窑的综合分析，在有条件时承钢链篦机一回转窑的产质量还有一定潜力可挖。如在工艺方面进一步进行改造，对原料物理及化学性质进一步改善，则可达到下列指标：

  产量指标：(1)年产量42万t；(2)利用系数6．47 t／／(m³·d)

    质量指标：(1)球团品位58％；(2)转鼓指数93％；(3)抗压强度2000N／个球；(4)亚铁含量4．0％；(5)膨润土消耗47kg／t；(6)煤耗60 kg／t；(7)电耗36 kW·h／t；(8)出矿率86％。

    3)欲达到上述指标，工艺方面应进行的技术改造及对原料、熔剂的要求：

    (1)设备改造

    a)链篦机布料设备由梭式皮带布料改为多辊式筛分布料；

    b)将冷却热风不通过风机直接引入干燥室；

    c)回转窑倾斜度由现在的2．5％提高到5％；

  d)将竖冷改为环冷或带冷。

  (2)对原料及熔剂的要求

  a)对磁铁精矿的要求：精粉粒度小于200目>90％，其余10％为一150网目；铁精粉水分8％～8．5％；铁精粉品位>61．5％。   

  b)对膨润土的要求：粒度一200目>90％；水分4％～6％；胶质价80％一100％；膨胀体积≮5 cm³／g。

5  结  论

    1)承钢链篦机．回转窑是中国自行设计制作和安装的第一台生产氧化球团设备，由于原设计为生产钠化球团矿，则窑本体及整个系统都存在许多不足之处，承钢从1983年～1995年已对该套设备进行了30大项、百余小项技术改造，目前年产量已达到或超过国外同等规模设备生产水平，如再经过较大规模的改造，产量还可增加l0．5％，达到年产量42万t。加之原料条件的进一步改善，质量亦将向国际先进水平靠近。

  2)通过对该套设备技改工作的全面总结，可为今后我国链篦机．回转窑系统的设计和生产实践提供必要的依据和生产经验，从而为我国的冶金行业作出贡献。