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新型顶燃式热风炉技术原理和研究过程
2.1 新型顶燃式热风炉理论研究
热风炉是典型的蓄热室热交换器,其热交换过程具有周期性和非稳态的特点,因此对热风炉蓄热放热的研究应以非稳态热交换理论为基础,建立热风炉蓄热室非稳态热交换方程组,利用数值计算方法求解。
自主研发了热风炉燃烧和传热计算程序,可根据不同工况条件和操作制度,优化热风炉蓄热面积和结构尺寸,大大提高了设计效率和设计精准性。
2.2 新型顶燃式热风炉计算流体力学研究
用CFD技术(计算流体力学技术)进行模拟计算,针对特大型耐磨板新型顶燃式热风炉的结构形式,建立三维模型,优化燃烧器结构形式,合理设置助燃空气和煤气的烧嘴布置,使燃烧产生的高温烟气形成均匀有序的旋流流场,使蓄热室被均匀加热,提高其利用率,实现换热。
利用CFD技术优化设计新型顶燃式热风炉,从理论研究的层面确保热风炉及其燃烧器能够满足特大型耐磨板超高风温的工作要求,确保CO完全燃烧,炉内温度分布均匀,产生均匀有序的高温烟气旋流流场,均匀进入蓄热室,充分发挥蓄热室的储热放热功能。
2.3 新型顶燃式热风炉冷态实验研究
为研究掌握不同喷口形式对热风炉内部流场分部的影响规律,根据相似定律,搭建了新型顶燃式热风炉冷态实验模型,通过测定不同喷口处的气体流速,检验气体分配的均匀性;通过测量冷态模型内部的速度、压力、温度,对数值模拟的计算结果进行验证;通过调整空煤气的喷口形式和角度,结合实验和计算机模拟,找出适用于实际热风炉的规律;根据测定的压力损失,推算实际热风炉的压力损失。
首钢国际工程公司在带式焙烧机系统中主要技术创新点
3.1带式焙烧机主要技术创新点
(1)机头布料技术
带式焙烧机的布料设备包括生球布料和铺边底料两个部分。生球布料由3个设备联合组成:往复布料器—宽皮带—双层辊筛布料器。宽皮带的速度可调,其宽度一般比焙烧机台车宽300mm左右。在宽皮带上装有电子秤,随时测出给到台车上的生球量。边底料从铺底料槽分别通过边底料溜槽给到台车上,并用阀门调节给料量。铺底料槽装有称量装置,控制料槽料位。
由首钢国际工程公司自主创新开发的往复式布料器可以实现单行程布料功能,布料速度根据宽皮带机速可调节,保证生球布料方向垂直于宽皮带,而且在宽皮带上生球料厚均匀。此种布料形式相对于链箅机-回转窑工艺中的摆头皮带可降低生球转运次数和落差,有效保护生球质量,提高生球粒度合格率,保证在带式焙烧机上生球层具有较好的透气性,并降低厂房高度和占地面积。生球经宽皮带到双层辊筛,将不合格的大球和小球进行筛除, 将9-16mm的合格生球均匀布置到台车上。除此之外,双层辊筛筛分过程还可以起到提高生球质量、粒度均匀、表面光滑、粉末少的效果。
设计延长了辊式布料器工作面的有效长度(增加辊子数量),有助于提高生球布料的均匀性。因为随着生球在辊子上滚动行程的增加,生球在辊子上分布的均匀性也必然提高。
(2)改进的柔性传动技术
带式焙烧机传动选用进口产品,根据京唐耐磨板生产工况,对供货商提出相应的改进要求,并自主对安装方式进行设计改进,主要体现在:
① 采用BFT柔性传动减速机,实现调整好后整体出厂整体吊装,确保一次安装到位,现场不需要对齿轮位置进行调整。提高设备性,杜绝外界污染影响。
② 采用多点测控,同时在机旁显示和远程监视控制,方便岗位工人根据机旁显示及时发现和处理问题。增加设备可靠性。
③ 对传动增加测速装置,实行有效力矩保护。
④ 在焙烧机传动上首次采用外涨套连接,以适应大型焙烧机传递大扭矩的要求,同时避免传统内涨套容易损坏主轴表面问题,有效保护传动主轴。
⑤ 首次自主设计新型力矩平衡装置的基础安装连接底座,方便安装调整和更换。
(3)台车跑偏调整技术
为防止带式焙烧机台车跑偏,在大星轮的自由轮(非传动)端设有调整装置。需要时可以通过调整此装置,使主轴(自由端)前后移动一定距离以达到纠正跑偏。
(4)台车自动复位技术
尾部星轮安装在活动性框架上(摆架)。由于焙烧机是在热状态下工作,而台车与台架的热胀程度往往是不同的(材质不同),为使焙烧机在工作状态能自由伸缩,机尾都采用摆架形式。摆架作用之一就使吸收台车水平方向的线膨胀;摆架的另一个作用就是避免台车在尾部(由水平轨道向弯道和由弯道向水平轨道过渡之处)拉缝,这样不但了台车之间的冲击,而且也避免了耐磨板及碎料粉料的散漏和减少漏风。卸料时漏下的散料由散料漏斗收集,经散料溜槽排除。
江苏常州景博钢材有限公司自成立至今,凭借在 耐磨板行业多年的生产经验和完善的售后服务,已形成了以众多生产企业为主的客户群,公司致力于为每个客户提供 耐磨板解决方案。
典型工程及应用效果
3.1 首钢四制粉
首钢国际工程公司用不到一年的时间完成了首钢四制粉整个工程的设计和施工服务工作,并于2000年11月投产。新的制粉喷耐磨板系统与此前首钢的间接喷吹不同,采用了直接喷耐磨板工艺,即制粉和喷耐磨板同在一所厂房内。制粉系统以两台中速磨作为主要设备,每台生产能力为40t/h(实际出力),制粉总能力为80t/h。两套总管—分配器喷吹系统分别对2号高炉(1780m3)、3号高炉(2536m3)进行直接喷吹,喷吹工艺为双系列串联罐组、总管加分配器,分别为2号和3号高炉的喷吹耐磨板粉。2号高炉喷耐磨板总管总长452m,3号高炉喷耐磨板总管总长358m。喷耐磨板能力按每个高炉耐磨板比200kg/t设计,喷吹耐磨板种为烟耐磨板。
本项工程采用长距离直接喷吹的新工艺,其主要技术特点如下:
1) 采用直接喷耐磨板工艺,简化喷耐磨板流程,在喷吹烟耐磨板时更为。厂房布置紧凑,占地面积小,大大节约了投资。2号高炉喷耐磨板总管总长达到452m,当时是国内长的;
2) 大胆采用大倾角胶带机,在现有场地条件下,使利用旧储耐磨板场的耐磨板成为可能,即节省投资,又减少设备;
3) 采用新型封闭式干燥炉,在满足烟气温度条件下,使整个耐磨板粉输送管道全部处于封闭状态,减少了系统漏风率,降低了氧含量,在喷吹烟耐磨板时更为。而且合理地利用了锅炉废气,节约了能源;
4) 采用中速磨耐磨板机制粉,降低制粉运行费用,从而减少耐磨板粉生产成本;
5) 采用低压脉冲耐磨板粉收集器一级收粉工艺,简化工艺流程,提高了耐磨板粉收集效率,而且使排尘浓度大大降低,减少了环境污染;
6) 设计中考虑两个系统之间耐磨板粉的互相补充和分配,其结构简单实用,给生产创造许多方便;
7) 贮耐磨板罐与喷耐磨板罐之间设置压力平衡式波纹补偿器,提高连续喷耐磨板过程中的计量精度;
8) 采用自动可调耐磨板粉给料机和高精度耐磨板粉分配器,以流化喷吹为前提,实现时间过程的均匀喷吹,了脉动耐磨板流;
9) 提高自动化控制水平,实现喷耐磨板倒罐自动控制和调节。
该工程经生产实践验证,证实是成功的,采用直接喷耐磨板工艺也是非常合理的,为首钢进一步扩大喷耐磨板量,提高耐磨板比,创造了必要的先决条件。该工程当时经专家鉴定达到国际先进水平。另外,设计整体构思非常巧妙,布局合理,尤其是占地面积非常小,对旧厂改造来说值得借鉴,而且该工程总投资也是国内类似同等项目中少的。
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