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球团竖炉设计

球团竖炉炉体由炉皮、钢结构框架及砖墙构成。由于球团竖炉属于正压操作,所以砖墙结构合理、经久耐用,炉皮密封及钢结构强度高,不产生应力变形是设计炉体时必须注意的问题。

1、炉皮及钢结构框架

竖炉炉皮应采用6毫米钢板,连续焊接,将整个炉体包起来,确保其密封性。

炉体采用的结构框架是与炉皮钢板焊在一起,用来支撑和保护炉体,并承受炉体的重力及膨胀力等的框架。另外,煤气烧嘴,人孔及炉前管道等都固定在框架上。严格说来,框架应按其受力情况的计算结果来设计,但由于受力复杂,而且计算值与实际偏差较大,因此可按经验选取。框架多采用乇字钢和槽钢(及组合件)制成。其布置形式除满足受力要求外,还应考虑烧嘴、人孔、热电偶孔的合理配置。

2球团竖炉用耐火砖

砖墙砌筑质量是炉体密封性的根本保证。竖炉生产中,一旦耐火砖墙裂缝漏风,炉皮及钢结构框架就易被高温热气流烧变形,结果使炉皮与砖墙之间缝隙加大,高温气流到处乱窜,加速炉皮损坏。更严重的是炉体漏风后,会破坏炉内气流的合理分布,甚币影响竖炉生产。为此必须采用优质耐火砖,精心砌筑。

竖炉内层可用耐火粘土砖砌筑,也有的在炉膛内层采用高铝砖,增加耐磨性。耐火砖的外层用保温性能好的硅藻土砖或轻质粘土砖砌成,在砖墙与钢板炉皮之间填入20毫米厚的填料层(夯实)。耐火砖的型号是T3型标准耐火砖。只有喷火道砖和人孔砖是用异型耐火砖。竖炉砌砖分炉膛、燃烧室和喷火道三部分。其中要求最严格的是燃烧室和喷火道,因为它们直接接触高温废气,而且承受1000毫米水柱的气压。当然炉膛部分也不可忽视,因为炉膛要承受炉料及气流的摩擦与冲刷作用。砌筑的砖缝应不大于2毫米,而且灰浆一定要饱满。在高温区通常用70l磷酸盐泥浆,其他部位用一般耐火泥浆。筑炉时必须保证质量(以减少生产中的麻烦,并延长炉子寿命)。比如某厂竖炉燃烧室下部砌筑质量好,砖缝不漏气,因此在两次竖炉大修中,该处炉砖没有拆除,已使用8年之久仍然完整无损。这样既减少了大修费用又提高了作业率。

砌砖时应特别注意下面几个问题。烧嘴砖过去是用多块异型耐火砖砌成,漏风与窜气现象不易解决。现在烧嘴部位采用耐热混凝土整体捣制,从根本上消除了这个缺陷。

人孔、热电偶孔等,在炉墙通道内要保证砖缝严密,否则热气流沿通道内的缝隙向四周窜动。生产中曾发现在热电偶孔处,由于砖墙与炉皮受热后膨胀度不同,造成热电偶孔错动,曾发生热电偶保护管被剪断的现象。因此在设计中要考虑膨胀问题。通常在钢板上留出椭圆孔,再加盖板保持其严密性。

燃烧室拱顶过去是用耐火砖砌筑,耐火砖上再砌保温砖,最上部用钢板焊牢,并且将燃烧室热电偶装在拱顶上。结果在热电偶孔及拱顶裂缝处漏气,顶部钢板被烧坏。因此现在热电偶均改安在拱顶下面的侧墙上。此外,某厂竖炉在拱顶耐火砖上面再错缝砌两层耐火砖,省去了轻质保温砖,最上层用保温材料或耐火泥砌平,取消了拱顶钢板。这样,由于拱顶压力增加,密封性得到改善。实践证明,以粘土.砖压住拱顶的办法也是有效的。

燃烧室与炉膛之间的炉墙承受炉内料柱的侧压力,容易造成炉墙向燃烧室内凸起,为避免这种情况,可在燃烧室内垂直于燃烧室长墙的方向砌筑矮墙,将两墙连起来,使炉料侧压力通过燃烧室内矮墙传递到燃烧室外墙。

炉口砖墙常因急冷急热作用而出现长边炉墙向里凸出现象,因此,在砌筑炉墙时,可将炉口长边炉墙砌成向外凸出,生产一段时间后,炉墙可以接近于直线。

3、炉口烘床

炉口烘床由烘床水冷梁和烘干篦子组成。

a.水冷梁

由于水冷梁(5)是托架烘干篦子用的,因此它必须在高温下具有足够的强度。水冷梁过去是焊接的矩形结构,焊缝处容易出现开裂漏水现象。现已改用厚壁无缝钢管,延长了使用寿命。可是水冷梁放在炉口要吸收较大热量,而且当水质不好或发生停电停水时,水冷梁便会损坏。近几年来,一直在寻求无水冷结构。曾用耐火混凝土、异型耐火砖、耐热铸铁以及含铬铸铁等结构进行试验,均未获得较好效果。因此,供给水冷梁的冷却水一定要经过处理,且有足够的压力,严防断水。此外,还可试用汽化冷却。汽化冷却不仅冷却效果好,又做到了余热利用,并可降低水耗。

b.烘干篦子

烘干蓖子普遍为篦条式,个别为百叶窗式。百叶窗式的特点是缝隙不易堵塞,但实际通风面积比篦条式的小;篦条式虽易于拆卸更换,但有堵塞篦子缝隙的现象,需要经常清理。篦条材质有高硅耐热铸铁和高铬铸铁(含铬2030)两种,目前均在生产中使用。前者材料容易解决,后者寿命较高。

4导风墙组合耐火砖

导风墙由砖墙和托梁构成。砖墙采用一般耐火粘土砖,砌成通孔。为防止堵塞,要求导凤墙的通风面积大,但又要少占炉膛空间。

托梁为水冷钢梁。起初钢梁是用大型工字钢焊接的,由于焊缝易出现裂缝漏水现象,后来改用无缝钢管。一般根据砖墙荷重不同来确定上下排列的钢管数量。关于无水梁,曾进行过空心砖拱梁、实心砖拱梁和耐火混凝土梁等试验,均未成功。因此,以采用汽化冷却的无缝钢管梁为宜,或者采用厚壁无缝钢管水梁。

5、炉体漏风的处理

由于操作不当或其它原因引起炉体漏风时,应及时处理。生产实践中摸索出的一种较好方法是压力灌浆法。这种方法是在漏风处焊一钢管,用泵将701水泥砂浆灌入炉皮与砌砖之间。灌满后去掉钢管,焊好炉皮,即可解决漏风问题。

国内多数竖炉的面积是82。我国建造的新炉型,对使竖炉向长度方向扩大和设计大面积炉子十分有利。在设计中,可根据所要求的球团矿产量计算炉子的座数,和调整竖炉的面积。竖炉座数确定之后,就要进行球团竖炉本体的设计。一般来说,在竖炉本体设计中需要做如下的工作:

1)竖炉燃烧室的设计。根据竖炉热平衡计算,确定单位产量的耗热量;根据燃料燃烧计算,确定废气量和燃烧温度。

2)竖炉各段高度设计。根据竖炉热交换计算,确定各段温度和球团的停留时间以及炉口废气温度和排矿温度等。

3)炉皮及钢结构设计。根据炉皮受力分析及其计算,确定钢结构配置及钢材型号等。

4)风机及加压机选择。根据炉内气流阻力计算,确定风压;根据热平衡和燃烧计算,确定煤气量和助燃风量;根据热交换计算,确定冷却风量;根据管路阻力(包括烧嘴)计算,选择风机压力。

5)计器仪表选择。根据燃烧计算、热平衡计算及炉内气流阻力计算,选择温度、压力和流量计器仪表。

6)管路设计。根据热平衡计算和燃烧计算,确定管道直径。

7)烧嘴选择与设计。根据燃烧计算与热平衡计算,确定烧嘴处理量。





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