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鏈篦機(jī)的熱工測(cè)試及節(jié)能研究

文檔作者：馮俊小1 鄭海薇1 張永明2 楊金保2 文檔來(lái)源： 1.北京科技大學(xué)熱能工程系 2.首鋼礦業(yè)公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月26日
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工業(yè)爐第30 卷第1 期2008 年1 月
鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)法是一種聯(lián)合機(jī)組生產(chǎn)球
團(tuán)礦的方法，其主要特點(diǎn)是生球的干燥預(yù)熱、預(yù)熱球
的焙燒固結(jié)和焙燒球的冷卻分別在三個(gè)不同的設(shè)備
中進(jìn)行[1]。而作為生球脫水干燥和預(yù)熱氧化的熱工
設(shè)備———鏈篦機(jī)，是將生球布在慢速運(yùn)行的篦板上，
利用環(huán)冷機(jī)余熱及回轉(zhuǎn)窯排出的熱氣流對(duì)生球進(jìn)行
鼓風(fēng)干燥、抽風(fēng)干燥及預(yù)熱氧化，然后直接送入回轉(zhuǎn)
窯進(jìn)行焙燒。該球團(tuán)法具有對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)、單
機(jī)生產(chǎn)能力大、焙燒均勻、球團(tuán)質(zhì)量好、能耗低、可使
用煤粉作燃料和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低等一系列突出優(yōu)點(diǎn)，因
而這種球團(tuán)法獲得迅速發(fā)展[2- 4]。
自2000 年首鋼礦業(yè)公司率先建成100 萬(wàn)t/a 以
粉煤為燃料的鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯- 環(huán)冷機(jī)球團(tuán)生產(chǎn)線(xiàn)
以來(lái)，國(guó)內(nèi)已有數(shù)十套該類(lèi)生產(chǎn)系統(tǒng)投入運(yùn)行，但尚
缺乏對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行全面的測(cè)試和研究。本文的研究
就是致力于填補(bǔ)這一空白[5，6]。
1 熱工測(cè)試方法
熱工測(cè)試應(yīng)在鏈篦機(jī)正常穩(wěn)定生產(chǎn)的條件下進(jìn)
行，整個(gè)系統(tǒng)的熱平衡測(cè)定次數(shù)不少于兩次。進(jìn)入系
統(tǒng)的生料物理水、灼減量及熟料的理化檢測(cè)在測(cè)定
期間內(nèi)送檢3 次，而燃料組成和發(fā)熱量為一次取樣
檢測(cè)。在一個(gè)測(cè)定周期內(nèi)，風(fēng)溫、風(fēng)壓、風(fēng)量測(cè)定兩
次，氣體成分分析4 次。
2006 年，對(duì)首鋼球團(tuán)廠(chǎng)的鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)
進(jìn)行了熱工測(cè)試。本次鏈篦機(jī)熱平衡測(cè)試的范圍見(jiàn)
圖1，測(cè)試項(xiàng)目包括進(jìn)出鏈篦機(jī)系統(tǒng)的物料和熱量。
對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)的鏈篦機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)物料及能量守恒，
在穩(wěn)定狀態(tài)下，單位時(shí)間內(nèi)輸入及輸出的熱量與物
料相等。輸入物料包括進(jìn)入鏈篦機(jī)的生球和來(lái)自于
回轉(zhuǎn)窯、環(huán)冷機(jī)的氣體；輸出物料包括干返料、完成
干燥預(yù)熱后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的球團(tuán)和各段排出的煙氣。
鏈篦機(jī)的熱工測(cè)試及節(jié)能研究
馮俊小1，鄭海薇1，張永明2，楊金保2
（1.北京科技大學(xué)熱能工程系，北京100083；2.首鋼礦業(yè)公司，河北遷安064404）
摘要：在對(duì)首鋼礦業(yè)公司鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)中鏈篦機(jī)進(jìn)行熱工測(cè)試的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備、工藝及運(yùn)行特點(diǎn)，
分析和診斷了其熱能利用狀況。結(jié)果表明：鏈篦機(jī)爐體散熱較小，但存在煙罩內(nèi)串風(fēng)嚴(yán)重、預(yù)熱二段吸風(fēng)量較大等缺點(diǎn)。
針對(duì)這些缺點(diǎn)，提出了一些節(jié)能措施，為該工藝和設(shè)備的進(jìn)一步完善提供了可靠的理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞：鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯；熱工測(cè)試；節(jié)能
中圖分類(lèi)號(hào)：TF806.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001- 6988（2008）01! 0011" 03
Thermal Measur ement and Resear ching on Energy!Saving of Chain Gr ate
FENG Jun!xiao1，ZHENG Hai!wei1，ZHANG Yong!ming2，YANG Jin!bao2
（1.Department of Thermal Engineering，Beijing University of Science and Technology，Beijing 100083，
China；2.Mining Company，Capital Iron and Steel Company，Qian’an 064404，China)
Abstr act：Based on the thermal measurements and the characteristics of equipment，process and
operation，heat utilization status of the chain grate of Shougang Mining Company grate-kiln system is analyzed
and diagnosed. According to the result，the heat losses of the chain grate is small. However，the flow of air
is serious between the hoods，and air suction is large in the second preheating section meanwhile. Focusing
on these shortages，several energy!saving measures are proposed to provide a reliable theoretical basis for
the further improvement of the grate.
Key words：grate!kiln；thermal measurement；energy saving
收稿日期：2007- 09- 15
作者簡(jiǎn)介：馮俊?。?960—），男，教授，博士生導(dǎo)師，從事熱能
與動(dòng)力工程方面的教學(xué)和科研工作.
工業(yè)爐
Industrial Furnace
第30 卷第1 期
2008 年1 月
Vol.30 No.1
Jan. 2008
11
工業(yè)爐
Industrial Furnace
第30 卷第1 期
2008 年1 月
Vol.30 No.1
Jan. 2008
熱收入來(lái)源于回轉(zhuǎn)窯和環(huán)冷機(jī)的高溫?zé)煔夂玩滙鳈C(jī)
內(nèi)球團(tuán)中FeO 的氧化放熱；熱支出則包括有效利用
熱量及各種熱損失等。
2 熱工測(cè)試結(jié)果及節(jié)能對(duì)策
根據(jù)本次熱工測(cè)試所得的結(jié)果，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)
整理、物料平衡計(jì)算及熱量平衡計(jì)算，其結(jié)果見(jiàn)表
1、表2。
2.1 熱平衡表分析
根據(jù)式（1），代入數(shù)據(jù)得鏈篦機(jī)的熱利用率為
80.48%，說(shuō)明設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，保溫技術(shù)措施得
當(dāng)，保溫效果好。
η′= 鏈篦機(jī)總收入熱量- 循環(huán)熱量- 煙氣帶走的熱量
鏈篦機(jī)總收入熱量- 循環(huán)熱量
=
ΣQi- Q3- Q′2- Q′3- Q′4
ΣQi- Q3
×100% （1）
圖1 鏈篦機(jī)示意圖
表1 鏈篦機(jī)物料平衡表
表2 鏈篦機(jī)熱平衡表
收入項(xiàng)支出項(xiàng)
符號(hào)項(xiàng)目t/h % 符號(hào)項(xiàng)目t/h %
G1
G2
G3
G4
G5
G6
合計(jì)
進(jìn)入物料的重量
鼓風(fēng)干燥段鼓入氣體的重量
抽風(fēng)干燥段鼓入氣體的重量
預(yù)熱一段鼓入氣體的重量
預(yù)熱二段鼓入氣體的重量
預(yù)熱二段吸風(fēng)的重量
309.03
200.15
411.04
178.82
125.65
202.75
1 427.45
21.65
14.02
28.80
12.53
8.80
14.20
100
G1’
G2’
G3’
G4’
G5’
G6’
G7’
ΔG
合計(jì)
物料帶出的重量
鼓風(fēng)干燥段煙氣的重量
抽風(fēng)干燥段與預(yù)熱一段東側(cè)排出煙氣的重量
抽風(fēng)干燥段與預(yù)熱一段西側(cè)排出煙氣的重量
預(yù)熱二段煙氣重量
干返料的重量
多管除塵中除去的飛灰的重量
差值
272.29
64.31
310.51
388.80
411.04
14.01
2.22
- 35.73
1 427.45
19.08
4.51
21.75
27.24
28.80
0.98
0.16
- 2.50
100
鏈篦機(jī)的熱量收入主要來(lái)自回轉(zhuǎn)窯的尾氣和環(huán)
冷機(jī)冷卻氣體，由表2 可以看出預(yù)熱一段、預(yù)熱二段
鼓入氣體即二冷段和回轉(zhuǎn)窯的煙氣所帶入的熱量所
占比例較大，達(dá)到67%；入鏈篦機(jī)的球團(tuán)溫度較低，
故球團(tuán)帶入的熱量占熱收入總量的比例很小，只有
0.22%。
2.2 吸風(fēng)量
預(yù)熱二段東西側(cè)排出的煙氣溫度分別為355.5
℃和316 ℃，此段篦板的平均溫度為636.11 ℃，由
此可見(jiàn)此處吸入大量冷風(fēng)。經(jīng)計(jì)算此處吸風(fēng)量高達(dá)
202 750 kg/h，從圖2 可以看出該風(fēng)量占鏈篦機(jī)總收
入風(fēng)量的28%。冷風(fēng)的大量吸入，大大降低了煙氣
收入熱量支出熱量
符號(hào)項(xiàng)目kJ/h×106 % 符號(hào)項(xiàng)目kJ/h×106 %
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
合計(jì)
物料帶入的熱量
鼓風(fēng)干燥段鼓入氣體所帶的熱量
抽風(fēng)干燥段鼓入氣體所帶的熱量
預(yù)熱一段鼓入氣體所帶的熱量
預(yù)熱二段鼓入氣體所帶的熱量
氧化亞鐵氧化放出的熱量
預(yù)熱二段鼓入氣體燃燒帶入的熱量
1.20
25.97
128.3
133.93
151.9
114.61
0
555.91
0.22
4.67
23.09
24.10
27.33
20.59
0.00
100
Q1’
Q2’
Q3’
Q4’
Q5’
Q6’
Q7’
Q8’
Q9’
Q10’
ΔQ
合計(jì)
物料帶出的熱量
鼓風(fēng)干燥段煙氣帶走的的熱量
抽風(fēng)干燥段與預(yù)熱一段東側(cè)排出煙氣帶走的的熱量
抽風(fēng)干燥段與預(yù)熱一段西側(cè)排出煙氣帶走的的熱量
預(yù)熱二段煙氣帶走的熱量
干返料帶出的熱量
冷卻水帶走的熱量
爐體散熱
生料中水分蒸發(fā)吸收的熱量
篦板帶走的熱量
差值
219.2
5.3
35.8
42.35
130.6
3.16
4.07
6.55
64.87
63.44
- 19.62
555.91
39.44
0.95
6.44
7.62
23.50
0.57
0.73
1.18
11.67
11.42
- 3.50
100
經(jīng)驗(yàn)交流：鏈篦機(jī)的熱工測(cè)試及節(jié)能研究
12
工業(yè)爐第30 卷第1 期2008 年1 月
溫度，不利于球團(tuán)的干燥和預(yù)熱，在一定程度上造成
能質(zhì)的降低和熱量的浪費(fèi)。
2.3 爐膛內(nèi)串風(fēng)
本次測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的一個(gè)主要問(wèn)題是鏈篦機(jī)煙罩
風(fēng)箱內(nèi)的串風(fēng)比較嚴(yán)重。以鼓風(fēng)干燥段為例，鼓入
該段的風(fēng)量約為16 萬(wàn)m3/h，而鼓出量還不到5 萬(wàn)
m3/h。除去機(jī)尾漏走一部分以外，大量的風(fēng)進(jìn)入了抽
風(fēng)干燥段。這是由于鼓風(fēng)段為正壓，而抽風(fēng)段為負(fù)
壓造成的。鼓風(fēng)段氣體溫度較低，平均只有100 ℃，
大量串入抽風(fēng)干燥段，造成抽風(fēng)段的煙罩溫度降低，
不利于抽風(fēng)段的干燥預(yù)熱，其他幾段也是如此。
2.4 機(jī)體散熱
通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)鏈篦機(jī)前后端墻、兩側(cè)爐墻溫度
均在100 ℃左右，爐底的風(fēng)箱溫度較高，但也不超過(guò)
300 ℃，機(jī)體散熱損失只占總收入熱量的1.18%。
可見(jiàn)鏈篦機(jī)機(jī)體熱損失較小，保溫效果好，節(jié)能效
果明顯。
2.5 篦板帶走熱量
由熱平衡測(cè)試計(jì)算結(jié)果可以看出，篦板帶走熱
量高達(dá)63.44×106 kJ/h，占總收入熱量的11.42%，造
成了較大的能量損失。這一方面是由于工藝決定了
機(jī)頭篦板溫度較高，另一方面則是因?yàn)轶靼宓淖灾?
太大，帶走了大量的熱量。所以應(yīng)對(duì)鏈篦機(jī)篦板進(jìn)
行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減輕篦板質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行絕熱保護(hù)等，
則可在較大程度上減少篦板所帶走的熱量，可進(jìn)一
步提高鏈篦機(jī)的熱利用率。
2.6 球團(tuán)中的水分蒸發(fā)
本次測(cè)試還檢測(cè)了鼓風(fēng)干燥段放空氣體中的含
濕量，以檢測(cè)球團(tuán)中的水分在各段的干燥情況。實(shí)
際測(cè)得鼓風(fēng)干燥段排出氣體的相對(duì)濕度為51.6%，
計(jì)算水分在鼓風(fēng)段蒸發(fā)量為800.65 kg/h，占總水量
的6.2%。即球團(tuán)中的水分在鼓風(fēng)干燥段干燥了
6.2%，其余的在抽風(fēng)段和預(yù)熱一段干燥。
2.7 對(duì)鏈篦機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)優(yōu)化的建議
本次測(cè)試發(fā)現(xiàn)鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的檢測(cè)控制
系統(tǒng)并不是很完善，有些數(shù)據(jù)不全，有些不準(zhǔn)確，在
此提出以下建議：
鏈篦機(jī)內(nèi)煙罩和風(fēng)箱溫度數(shù)據(jù)較多，但是風(fēng)量
檢測(cè)少；鏈篦機(jī)各段的出入口的氣體的流量、溫度、
壓力、出入料球的溫度等基本沒(méi)有檢測(cè)數(shù)據(jù)；鏈篦機(jī)
處的吸風(fēng)量較大，若能實(shí)時(shí)檢測(cè)出各段出入口的風(fēng)
量，對(duì)于控制鏈篦機(jī)的吸風(fēng)，以及鏈篦機(jī)內(nèi)的串風(fēng)問(wèn)
題都有幫助，以實(shí)現(xiàn)鏈篦機(jī)在較好的狀態(tài)下工作；鼓
風(fēng)干燥段可加儀器檢測(cè)放空氣體濕度，以便更好的
了解和控制球團(tuán)的干燥情況。
3 結(jié)論
該鏈篦機(jī)采用回轉(zhuǎn)窯和環(huán)冷機(jī)煙氣的余熱進(jìn)行
球團(tuán)的干燥和預(yù)熱，大大地提高了該生產(chǎn)線(xiàn)的能源
利用率，降低了球團(tuán)生產(chǎn)的能源消耗，產(chǎn)品生產(chǎn)成本
大幅度下降，其成功經(jīng)驗(yàn)值得推廣。測(cè)試結(jié)果也表明
該鏈篦機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行管理基本正常，存在的主要問(wèn)題
有漏風(fēng)、內(nèi)部各段串氣、鏈篦笨重等，在今后的工作
中需要不斷完善和改進(jìn)。
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