襄陽(yáng)中和機(jī)電技術(shù)有限公司

　　1 概況

　　隨著目前國(guó)內(nèi)外鎳鐵回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線建設(shè)如火如荼，作為回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)中的核心熱力設(shè)備-燃燒器，在系統(tǒng)工藝中發(fā)揮著越來越重要的作用。目前國(guó)內(nèi)紅土鎳礦的火法處理主流工藝主要是RKEF法（回轉(zhuǎn)窯干燥預(yù)還原-礦熱爐法)和RK法（回轉(zhuǎn)窯直接還原法），而兩者在煅燒溫度和溫度的分布上有著較大的差別。我公司致力于燃燒控制技術(shù)十八年，根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出根據(jù)不同工藝參數(shù)、不同燃料和不同燃燒方式等針對(duì)性進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)工藝中充分發(fā)揮燃燒器最大的技術(shù)功能，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、環(huán)保的目標(biāo)。

　　2 鎳鐵生產(chǎn)工藝的介紹

　　2.1 主流工藝介紹

　　回轉(zhuǎn)窯干燥預(yù)還原-礦熱爐工藝（RKEF法）

　　RKEF即回轉(zhuǎn)窯-礦熱電爐工藝，是處理紅土鎳礦的經(jīng)典工藝。含水約30%的紅土鎳礦經(jīng)回轉(zhuǎn)窯在800℃以上干燥、加熱、焙燒預(yù)還原后，再送入礦熱電爐，在約1550～1600℃的高溫下還原熔煉產(chǎn)出含鎳＞15%的鎳鐵，供生產(chǎn)不銹鋼。

　　回轉(zhuǎn)窯鎳鐵直接還原工藝（RK法）

　　使用回轉(zhuǎn)窯直接還原氧化鎳，首先經(jīng)過物料的預(yù)處理、磨礦、混合、制團(tuán)后，進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，隨著窯體的轉(zhuǎn)動(dòng)向前行進(jìn)，與窯頭的高溫?zé)煔庑纬赡媪鳎l(fā)生熱交換、焙燒進(jìn)行氧化物的還原和金屬聚集，物料依次經(jīng)過干燥、預(yù)熱、分解過渡、高溫還原、冷凝段，回轉(zhuǎn)窯的還原帶溫度約1250～1450℃；回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生出的熟料經(jīng)過重選和磁選后，篩選得到鎳鐵合金。

　　2.2 主流工藝對(duì)溫度區(qū)域的要求

　　RKEF法：設(shè)置回轉(zhuǎn)窯的主要目的一是除去爐料中的吸附水、結(jié)晶水、結(jié)構(gòu)水，二是進(jìn)行預(yù)還原。爐料在窯內(nèi)停留2～3個(gè)小時(shí)，內(nèi)焙澆根據(jù)各自工序特性不同大致可分成三個(gè)區(qū)域：烘干區(qū)、加熱區(qū)和焙燒區(qū)。各區(qū)域的溫度要求范圍為：烘干區(qū)將爐料加熱120～200℃，主要除去吸附水；加熱區(qū)將爐料加熱700～800℃，主要除去礦物內(nèi)結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水；焙燒區(qū)將爐料加熱850～1000℃，使?fàn)t料中的氧化鐵和氧化鎳得到分解和還原。

　　RK法：實(shí)踐證明要保證回轉(zhuǎn)窯的作業(yè)正常，在鐵礦石進(jìn)入高溫之間，應(yīng)完成一定量的FeO還原，形成金屬外殼，嚴(yán)防高FeO形成低熔點(diǎn)渣相，影響還原反應(yīng)和引起窯襯粘結(jié)故障，應(yīng)根據(jù)還原劑的特性確定溫度區(qū)域的長(zhǎng)短。反應(yīng)好、揮發(fā)分高的煤，能降低金屬鐵的生成溫度和加快生成速度，中溫區(qū)可適當(dāng)短些；還原性差的礦石和反應(yīng)性低、揮發(fā)分少的無煙煤，使金屬生成緩慢，則必須擴(kuò)大中溫區(qū)長(zhǎng)度，確保FeO向金屬鐵的還原轉(zhuǎn)變。通常溫度區(qū)域范圍為：預(yù)熱帶（室溫～600℃）約占窯長(zhǎng)的20%；還原帶（600℃～界山區(qū)溫度）約占窯長(zhǎng)的50%；“粒鐵帶”（界山～回轉(zhuǎn)窯卸料端）約占窯長(zhǎng)的30%。

　　3 燃燒器在鎳鐵還原回轉(zhuǎn)窯中的關(guān)鍵作用

　　3.1 燃燒器功能特點(diǎn)

　　現(xiàn)代多風(fēng)道煤粉燃燒器的研制成功，給回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)技術(shù)的提高和發(fā)展提供了技術(shù)保障，我公司專業(yè)從事回轉(zhuǎn)窯燃燒器研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)18年來，一直致力于燃燒控制技術(shù)的研究，目前所設(shè)計(jì)的多風(fēng)道燃燒器廣泛應(yīng)用于冶金（球團(tuán)、石灰）、水泥、化工、鎳鐵及其它有色金屬等各大行業(yè)中，燃料也從原來單一的純煤粉發(fā)展到現(xiàn)在的多種燃料混燒。其主要功能特點(diǎn)：增加燃料與空氣的混合，提高燃燒速率；增加燃燒器推力，提高燃料的燃燒效率；增加對(duì)各通道風(fēng)量、風(fēng)速度的調(diào)節(jié)手段，使火焰形狀和溫度場(chǎng)容易按需要靈活控制；有利于充分利用低熱值燃料；提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和減少NOx生成量的目標(biāo)。

　　3.2 燃燒器技術(shù)性能

　　3.2.1 精準(zhǔn)設(shè)計(jì)是保證技術(shù)性能的前提

　　精準(zhǔn)設(shè)計(jì)來源于對(duì)鎳鐵還原工藝原理的分析和理解，以及對(duì)燃料特性和燃燒控制技術(shù)的研究。目前鎳鐵還原工藝中主流工藝以RKEF法（回轉(zhuǎn)窯干燥預(yù)還原-礦熱爐工藝）和RK法（回轉(zhuǎn)窯直接還接工藝）為主。而兩者在原料成分、還原劑配比、工藝煅燒溫度及出料處理方式上都有很明顯的差別，特別是高溫帶的煅燒溫度不同，RKEF法（回轉(zhuǎn)窯干燥預(yù)還原-礦熱爐）工藝中高溫還原帶的焙燒溫度在1150～1250℃，而RK法（回轉(zhuǎn)窯直接還原）工藝中高溫還原帶的煅燒溫度在1250～1450℃。窯頭供熱主要是燃燒器提供，所以燃燒器在精準(zhǔn)設(shè)計(jì)前需要充分了解工藝溫度分布、氣氛環(huán)境要求、火焰形狀需求、物料特性、燃料特性、配套設(shè)備參數(shù)、管路布置方位等等，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)進(jìn)行差異化、針對(duì)性地精準(zhǔn)設(shè)計(jì)是滿足不同窯況、不同燃料和不同燃燒方式要求最有效的解決方案。

　　3.2.2 火焰控制能力強(qiáng)

　　溫度區(qū)域的控制除了系統(tǒng)對(duì)窯內(nèi)還原氣氛和通風(fēng)量的調(diào)節(jié)外，燃燒器的火焰形狀調(diào)節(jié)也是改變溫度區(qū)域及熱力強(qiáng)度的主要手段。燃燒器火焰形狀的調(diào)節(jié)主要受射流流場(chǎng)的變化影響，射流流場(chǎng)的變化主要受出口速度、角度、風(fēng)速及風(fēng)量的控制及出口面積的可調(diào)節(jié)性。目前鎳鐵回轉(zhuǎn)窯燃燒器主要以煤粉為主，通道上主要是采用多通道結(jié)構(gòu)，分別采用直流風(fēng)控制火焰長(zhǎng)度；旋流風(fēng)控制火焰寬度；煤粉輸送速度采用變頻或放風(fēng)調(diào)節(jié)；中心采用穩(wěn)焰結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)熱煙氣回流、穩(wěn)流及煤粉低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒。直流風(fēng)為斜型方槽狀，由內(nèi)外兩層配合后形成，兩層可以滑動(dòng)以調(diào)節(jié)出口面積，最高速度可達(dá)280m/s，以控制火焰的剛性和延伸性；旋流風(fēng)為鈍體+旋流風(fēng)槽結(jié)構(gòu)，出口在螺旋氣流作用下通過鈍體形成回流，并可以通過調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)出口面積和速度，以加強(qiáng)燃料的混合與燃燒后熱煙氣的回流，以形成穩(wěn)定連續(xù)的火焰。我公司根據(jù)目前鎳鐵工藝、燃燒特性的不同，主要有以下兩種典型的結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用中均受到使用廠家良好的評(píng)價(jià)。
 

　　圖1 用于鎳鐵回轉(zhuǎn)窯還原工藝中的兩種典型燃燒器結(jié)構(gòu)

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