北海誠德鎳業(yè)有限公司

　　前言

　　北海誠德鎳業(yè)有限公司現(xiàn)有1條紅土鎳礦金屬化還原-磁選生產(chǎn)線，包含4座規(guī)格為Ф3.6×72m的回轉(zhuǎn)窯，窯體斜度2.5%，窯體轉(zhuǎn)速0.2-1.8r/min[1]?；剞D(zhuǎn)窯窯口結(jié)圈嚴(yán)重是影響回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)的主要因素，也是國內(nèi)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線普遍存在的共性問題，因此解決回轉(zhuǎn)窯窯口結(jié)圈問題至關(guān)重要[2]?；剞D(zhuǎn)窯結(jié)圈不但增加工人的勞動強度，而且會破壞窯口耐材，縮短回轉(zhuǎn)窯使用壽命[3]。原先使用窯口刮刀對窯口結(jié)圈進(jìn)行清除，因使用效果有限，且窯口高溫對造成刮刀嚴(yán)重?fù)p壞，對解決結(jié)圈問題沒有起到根本性作用?，F(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場采取人工氧槍對窯口結(jié)圈進(jìn)行清除?，F(xiàn)場使用的氧槍壓力為0.7MPa-0.85MPa，內(nèi)徑為15mm。根據(jù)以上信息，可以設(shè)計一個固定式氧槍，代替人工氧槍對結(jié)圈進(jìn)行去除。

　　1  結(jié)圈的成因及危害

　　1.1結(jié)圈的成因

　　物料在窯內(nèi)煅燒溫度是1350℃左右，處于熔融狀態(tài)。當(dāng)物料到達(dá)窯口時，與窯口冷空氣接觸后快速降溫到1250℃左右，此時物料液相粘度最大，容易黏連在窯口。正常煅燒下結(jié)圈可以被燒熔而掉落，但窯口處于冷熱交替處，物料黏連在窯口會逐漸冷卻形成堅硬的結(jié)圈。周而復(fù)始，在窯口形成的結(jié)圈越來越厚。

　　1.2 結(jié)圈的危害

　　一般來說，一定高度的窯口結(jié)圈有利于窯口蓄熱，提高金屬還原率，但是當(dāng)結(jié)圈超過300mm高時，會嚴(yán)重影響窯內(nèi)通風(fēng)，使窯內(nèi)氣流不暢，窯前溫度升高，鐵水存量變大，對耐材造成磨損嚴(yán)重，窯筒體表面溫度也升高，直接影響窯襯的使用壽命。嚴(yán)重影響窯內(nèi)的熱工制度及熟料的產(chǎn)質(zhì)量。窯尾溫度降低、負(fù)壓上升；窯頭負(fù)壓降低，并頻繁出現(xiàn)正壓，發(fā)生倒煙現(xiàn)象；熟料質(zhì)量下降，產(chǎn)量不穩(wěn)定[4]。

　　2 氧槍去除結(jié)圈原理

　　2.1 氧槍去除結(jié)圈原理

　　窯口結(jié)圈層一般控制在200mm高度，當(dāng)結(jié)圈層逐漸生長超過300mm高度時，就需要用氧槍進(jìn)行去除。窯口結(jié)圈層溫度為1200℃，利用氧氣與結(jié)圈層物料中的碳反應(yīng)，由于結(jié)圈層溫度高，碳容易跟氧劇烈反應(yīng)生成二氧化碳同時并放出大量的熱，當(dāng)結(jié)圈層與氧氣反應(yīng)點溫度達(dá)到1400℃左右時候，物料就會熔化掉落，達(dá)到清除結(jié)圈層的效果。如下圖：

　　2.2 氧槍的布置

　　氧槍安裝于窯頭罩耐材處，安裝位置在正上方逆時針旋轉(zhuǎn)16度分布。布置一共9把氧槍，平均每分隔2度布置。氧槍槍嘴離結(jié)圈層距離至少50mm，以防結(jié)圈層長大對剮蹭到氧槍造成破壞。如下圖：

　　3  氧氣用量的計算

　　控制氧氣的壓力和流量是去除結(jié)圈的核心點。壓力太低，無法射穿整個結(jié)圈層，壓力太高，造成氧氣的浪費以及引起窯內(nèi)物料的氧化。

　　回轉(zhuǎn)窯工況轉(zhuǎn)速為0.5r/min，經(jīng)過氧槍10°扇形區(qū)域時間為3.33秒。1200℃時礦料的比熱c=0.84kJ/（kg*K）

　　3.1 熱量計算

　　氧氣充足情況下，碳與氧氣反應(yīng)：

　　C+O2=CO2，并放出大量熱量。

　　礦料堆密度為ρ＝m/V=1.7g/cm3，碳含量為5%。

　　1千克礦料升溫至1400℃需要的熱量為：Q△t=cm△t=0.84x1x200=168kJ。1千克礦料中含碳量為50克。根據(jù)1千克碳完全燃燒放出的熱量Q碳=32825kJ。由于窯口結(jié)圈溫度高達(dá)1200℃，1千克礦料中若有3%的碳與氧氣充分反應(yīng)，30g碳放出的熱量Q1=Q碳x3%=984kJ，放出的熱量Q1>Q△t，且放出熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Q△t。綜上，可知礦料中若有1.5%的碳與氧氣反應(yīng)，利用礦料中的碳來計算氧氣的用量。

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