一種新型粉料連續(xù)燒結(jié)爐的研究與應(yīng)用

摘要：目前燒結(jié)爐的應(yīng)用非常廣泛，本文主要介紹一種新型粉料連續(xù)燒結(jié)爐的結(jié)構(gòu)和工作原理，以及在藥粉燒結(jié)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：新型；粉料；連續(xù)燒結(jié)爐；研究；應(yīng)用

1．前言：

本單位焊接材料生產(chǎn)需要高溫鍛燒部分藥粉原材料，以前沒有高溫?zé)Y(jié)設(shè)備，完全依賴外協(xié)加工，因此不便于企業(yè)管理，產(chǎn)品質(zhì)量也難以控制。外協(xié)時(shí)采用箱式電爐燒結(jié)藥粉，這是國(guó)內(nèi)普遍采用的藥粉燒結(jié)形式，但存在進(jìn)出料不方便、出料溫度高、燒結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)量低、用電成本高等問題，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，箱式電爐藥粉燒結(jié)工藝已經(jīng)無法滿足日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需要。

為滿足本單位藥粉原材料的燒結(jié)生產(chǎn)工藝質(zhì)量要求，結(jié)合本地電力資源相對(duì)緊張、天然氣資源相對(duì)豐富的實(shí)際，研制一種新型燃?xì)饧訜崾椒哿线B續(xù)燒結(jié)爐，并投入生產(chǎn)運(yùn)行使用。

2．新型粉料連續(xù)燒結(jié)爐的結(jié)構(gòu)及特性：

新型粉料連續(xù)燒結(jié)爐采用鏈條傳動(dòng)式回轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)，主要由加料裝置、爐體、滾筒、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、支承裝置、加熱系統(tǒng)及控制柜等構(gòu)成，參見下圖《新型粉料連續(xù)燒結(jié)爐結(jié)構(gòu)示意圖》。

2．1加料裝置：采用漏斗式皮帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)，由漏斗（圖中1）、皮帶輸送機(jī)（圖中2）及上料架（圖中3）構(gòu)成：

漏斗：采用矩形錐口結(jié)構(gòu)，側(cè)壁設(shè)有振打器，防止粉料粘連，漏斗下口設(shè)有調(diào)節(jié)閘門，調(diào)節(jié)下粉量；

皮帶輸送機(jī)：采用減速電機(jī)直連式滾筒結(jié)構(gòu)，變頻調(diào)速方式，皮帶出口下方設(shè)有刮刀裝置，防止粉料粘連；

上料架：由上料口和法蘭套構(gòu)成，上料口進(jìn)出端分別與皮帶輸送機(jī)末端和滾筒進(jìn)料口相連，法蘭套安裝在上料口末端，起遮擋密封作用。

2．2爐體：采用上下卡副結(jié)構(gòu)，由殼體（圖中4）、爐襯（圖中5）及密封圈（圖中6）構(gòu)成：

殼體：采用板材型鋼焊接的貫通式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，剛性好；

爐襯：采用新型節(jié)能耐火硅酸鋁纖維保溫材料，經(jīng)過預(yù)壓制處理后鑲裝并固定在殼體上，并在表面噴有一層高溫固化劑，此爐襯具有熱容量小、壽命長(zhǎng)、重量輕等特點(diǎn)；

密封圈：在爐體前后爐口分別設(shè)置法蘭式密封圈，內(nèi)部采用可調(diào)式硅酸鋁纖維成型塊接觸結(jié)構(gòu)，形成爐口與滾筒之間的動(dòng)密封，阻止熱能外泄。

2．3滾筒：由筒體（圖中7）、滾圈（圖中10）、進(jìn)出料法蘭圈構(gòu)成：

筒體：貫通式臥式布局，由耐熱不銹鋼材料卷制而成，內(nèi)部采用螺旋板（圖中8）加抄板（圖中9）結(jié)構(gòu)，螺旋板沿筒體內(nèi)側(cè)徑向焊接成型，抄板沿筒體內(nèi)側(cè)軸向焊接成型，并在燒結(jié)段兩端口設(shè)計(jì)有隔熱擋板；

滾圈：在筒體外圈前后分別焊接支承滾圈，前支承滾圈為平直結(jié)構(gòu)，后支承滾圈為凹形卡槽固定結(jié)構(gòu)，在筒體受熱軸向膨脹時(shí)，前支承滾圈與托輪可發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，防止筒體受熱變形；

進(jìn)出料法蘭圈（圖中11）：采用硅酸鋁纖維夾層保溫結(jié)構(gòu)，出料法蘭圈中部設(shè)計(jì)有錐形接料口。

2．4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：

采用鏈條傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，變頻調(diào)速方式，大鏈盤（圖中12）與筒體聯(lián)接，小鏈輪與擺線針輪減速電機(jī)（圖中13）連接，通過鏈條帶動(dòng)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)。

2．5支承裝置（圖中14）：

采用前后四點(diǎn)式托輪支承結(jié)構(gòu)，筒體通過滾圈直接放在托輪上，托輪座為徑向可調(diào)整結(jié)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)筒體水平及高度位置。

2．6加熱系統(tǒng)：

由高速調(diào)溫?zé)欤▓D中15）、高壓風(fēng)機(jī)（圖中16）、排煙管（圖中17）及電磁控制閥等相關(guān)配套部件構(gòu)成。

2．7控制柜：

由溫度檢測(cè)、燃燒控制、傳動(dòng)控制、PLC、變頻器等電氣單元部件及相關(guān)控制按鈕構(gòu)成。

2．8其它：

出料斗（圖中18）采用小車結(jié)構(gòu)，下設(shè)喇叭口，與料桶相接，減少下粉揚(yáng)塵對(duì)環(huán)境的影響。

3．新型粉料連續(xù)燒結(jié)爐的工作原理：

新型粉料連續(xù)燒結(jié)爐采用燃?xì)庵睙崾铰菪屏瞎ぷ髟恚哂凶詣?dòng)控溫、自動(dòng)加料及連續(xù)送料功能。

3．1加熱控制系統(tǒng)：

采用天然氣作為燃料，對(duì)筒體燒結(jié)段直接供熱。根據(jù)粉料比熱、粉料輸送量、燒結(jié)溫度、及熱效率等因素綜合計(jì)算并選擇高速調(diào)溫?zé)欤鋫渥詣?dòng)點(diǎn)火裝置，天然氣在燒嘴內(nèi)部完成燃燒，同時(shí)高壓風(fēng)機(jī)對(duì)高溫?zé)旃╋L(fēng)，高溫焰氣通過二次配風(fēng)調(diào)溫后，使燒嘴出口焰氣的溫度在200～1400℃范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。通過熱電偶檢測(cè)筒體溫度，再由PLC對(duì)氣量、風(fēng)量及比例閥等參數(shù)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫功能。此系統(tǒng)同時(shí)具備自動(dòng)檢漏、火焰監(jiān)測(cè)、熄火保護(hù)及報(bào)警等控制功能，確保加熱過程安全、精確、可靠。

3．2自動(dòng)加料系統(tǒng)：

將粉料倒入漏斗中，粉料從漏斗下口落到皮帶輸送機(jī)皮帶上，由皮帶輸送機(jī)輸送至上料口，再經(jīng)上料口落入筒體中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加料功能。通過調(diào)整漏斗下口閘門大小以及皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)速，能控制加料量大小。

3．3連續(xù)送料系統(tǒng)：

粉料進(jìn)入筒體螺旋槽后，螺旋槽內(nèi)粉料在筒體旋轉(zhuǎn)和抄板的雙重作用下沿螺旋底部方向向前推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)送料功能。通過調(diào)整滾筒轉(zhuǎn)速，能控制粉料燒結(jié)時(shí)間。

4．新型粉料連續(xù)燒結(jié)爐的主要技術(shù)參數(shù)：

4．1加熱系統(tǒng)：

燃料：天然氣；

燃?xì)鈮毫Γ?Kpa；

空氣壓力：4Kpa；

燃燒能力：5～10Nm3/h；

空氣消耗：50～1000Nm3/h。

4．2溫度控制：

控溫方式：自動(dòng)；

最高工作溫度：950℃；

控溫精度：±10℃；

升降溫速率：10～250℃/h（編程自動(dòng)控制）；

粉料出爐溫度：≤800℃；

爐體表面溫升：≤50℃。

4．3結(jié)構(gòu)尺寸：

外形尺寸：4500×1800×2000mm；

滾筒尺寸：φ900×2600mm；

螺旋板尺寸：120×4mm；

燒結(jié)螺旋圈數(shù)：28；

重量：2.5T。

4．4動(dòng)力傳動(dòng)：

裝機(jī)容量：2.2Kw；

滾筒轉(zhuǎn)數(shù)：0.2～1r/min，變頻無級(jí)調(diào)節(jié)。

5．新型粉料連續(xù)燒結(jié)爐在藥粉燒結(jié)中的應(yīng)用：

按照上述工作原理、結(jié)構(gòu)及參數(shù)，本單位研制了一臺(tái)新型高效低能耗的藥粉燒結(jié)爐，并經(jīng)過反復(fù)論證，最終定型制作，安裝調(diào)試，投入生產(chǎn)運(yùn)行。

5．1主要工藝技術(shù)指標(biāo)：

藥粉燒結(jié)產(chǎn)量達(dá)到1.2噸/天以上；

藥粉燒結(jié)工藝溫度0-900℃可調(diào)，精度高，能耗低，溫度均勻性好；

藥粉燒結(jié)工藝時(shí)間28～140分鐘可調(diào)。

5．2產(chǎn)品質(zhì)量：

達(dá)到藥粉烘焙工藝質(zhì)量要求。與傳統(tǒng)的箱式電爐相比，經(jīng)該設(shè)備高溫?zé)Y(jié)后的藥粉結(jié)晶度更好，色澤更均勻，材料性能更穩(wěn)定。

5．3生產(chǎn)效率：

與傳統(tǒng)的箱式電爐相比，生產(chǎn)效率提高一倍以上。

5．4生產(chǎn)成本：

由于該設(shè)備采用高能效的天然氣作為燃料，比傳統(tǒng)的箱式電爐節(jié)約能耗40％；

5．5勞動(dòng)負(fù)荷：

由于該設(shè)備具有自動(dòng)加料、連續(xù)出料功能，加之爐體良好的保溫效果，與傳統(tǒng)人工進(jìn)出料的箱式電爐相比，能有效降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減少高溫?zé)彷椛鋵?duì)人體的傷害。

5．6維護(hù)保養(yǎng)：

由于爐體采用了上下卡副結(jié)構(gòu)，筒體采用法蘭式聯(lián)接結(jié)構(gòu)，組合式結(jié)構(gòu)使主要部件均能單獨(dú)拆解，便于設(shè)備零部件的維修或更換。

6．結(jié)論：

新型粉料連續(xù)燒結(jié)爐采用獨(dú)特的皮帶加料及螺旋單向送料結(jié)構(gòu)，具有自動(dòng)加料、連續(xù)送料功能；并采用便宜的天然氣作為燃料，PLC精確控溫，是一種高效率、高精度、低能耗的粉料燒結(jié)方式。該設(shè)備的研究與應(yīng)用對(duì)本單位以后類似燒結(jié)爐的開發(fā)具有借鑒、指導(dǎo)作用。同時(shí)，如何能有效回收利用該設(shè)備排放的高溫廢氣成為需要進(jìn)一步研究的課題。

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