干燥窑改造生产实践

万黎明， 乐安胜， 邓小辉， 赵向阳， 江佑能

(大冶有色金属集团控股有限公司， 湖北 黄石 435005)

干燥窑是工业生产中的一种用热风干燥物料的设备。主要由燃烧室、干燥炉主体、给料机、风机、煤仓及温湿度仪表等组成。因调湿方便，热湿处理效果好，气流循环均匀，操作简单，易维修保养等优点，在水泥工业、冶金工业、木材干燥、砖瓦干燥等生产中有广泛的应用[1-4]。

冶金工业一般利用干燥窑来干燥冶炼精矿、混合料等原料，其工作原理是利用煤燃烧产生的高温烟气，以顺流方式通过干燥窑炉体，高温烟气与炉体内壁均摊精矿进行充分的热交换。在窑体不停的转动和扬料板不断翻动作用下，精矿从窑头向窑尾滑行，而带有水分和粉尘的烟气，通过电收尘和脱硫等工艺处理后SO2和粉尘浓度达标后，从烟囱排入大气中，精矿从窑尾送出，从而实现原料脱水[5-6]。

1 大冶有色干燥窑简介

大冶有色干燥窑主要是用粉煤吹扫燃烧，产生热气来干燥含水较高的铜精矿，以满足熔炼生产要求。用鼓风机将煤仓下方管道里的粉煤吹入燃烧室进行燃烧。在燃烧室上方开孔加料，用螺旋加料机将铜精矿输送到干燥窑窑头。干燥窑炉体转动，铜精矿与高温烟气热交换，水分不断脱除，铜精矿从窑尾排除。燃烧室为四方立体结构，顶部为圆拱，全部使用耐火砖砌筑，炉体为钢制圆筒，示意图见1。

1—风机; 2—送风管; 3—煤仓; 4—螺旋给料机; 5—入料仓; 6—燃烧室; 7—干燥炉炉体图1 干燥窑系统示意图

干燥窑是干燥铜精矿的唯一设备，其运行效率影响整个冶炼厂的正常运行，其工艺参数见表1。

表1 干燥窑工艺参数

2 生产中存在的问题

干燥窑是冶炼厂的关键设备，一般只有系统停车时进行检修或者突发情况进行抢修。每次系统检修或者加料螺旋机出故障，必须拆除干燥窑燃烧室顶部耐火砖，然后重新砌筑。拆除过程中不可避免损坏部分耐火砖，造成大量可用耐火材料的浪费，并且延长了检修时间。同时在生产过程中，由于耐火砖砌筑的拱顶受窑内高温火焰气流冲刷及窑内压力变化，时间长了，拱顶常有掉砖垮塌现象，需停车进行抢修，严重影响正常生产。

随着企业发展的需要，冶炼产能的不断提升，原料成分变得更为复杂，各种湿矿量不断增加，铜精矿含水量不稳定。螺旋给料机加料入口经常发生粘矿，入口堵塞等现象。铜精矿对干燥窑内筒体的腐蚀也日显突出，内筒体使用寿命变得越来越短。铜精矿干燥后有时依然含水量较高，达不到熔炼生产要求。

3 改造措施

3.1 干燥窑燃烧室拱顶结构改造

将干燥窑燃烧室拱顶由耐火砖砌筑改造成耐火材料一次性浇筑。用δ20 mm钢板焊接成两块内部有空腔的弧形体(每块中间留出进料口半圆，安装时经过机械暗扣拼接组合成一体)，用φ18 mm的圆钢焊接钢钩，起钩住浇筑料的作用。浇筑时拱顶下沿使用模板，用拉杆将模板和钢质弧形体固定，在每块空腔里灌入浇注料，起到保温和隔热作用，在与燃烧室接触处进行密封处理，并在干燥窑头处与密封圈连接，保证小燃烧室的密封达到要求。在弧形体焊接加筋板和吊孔，使燃烧室单块拱顶能够用起重设备整体拆除和安装。干燥窑燃烧室拱顶结构示意图见图2。

1—加筋板；2—高强度耐温浇注料；3—加料孔；4—钢壳；5—钢钩图2 燃烧室拱顶结构示意图

在干燥窑大修或检修加料螺旋机时，将燃烧室拱顶单块一块块吊起，待检修完后再进行吊装，拱顶一次浇筑成型，重复使用。

3.2 增设吹扫管道和振打

在螺旋给料机处通入吹扫风管，减少铜精矿的粘结。当粘结过多时，及时人工敲打处理。在加料口安装振打器，避免入口的粘结。

3.3 增加炉体不锈钢内衬板

在干燥窑炉体内壁用5 mm不锈钢板焊接内衬板，减少原料对炉体的腐蚀。根据炉体不同部位，选择不同材质的不锈钢。内衬板用不锈钢板卷成圆弧型，拼焊在炉体内壁。内衬板与炉体内壁采用螺丝连接，方便部分损坏部分可以及时更换。

3.4 增设二次送风和控制粉煤量

为了更好的干燥含水高的铜精矿，增设二次送风风机，提高粉煤的燃烧效果。当水分特别高时，增加粉煤的用量以提供足够的热量，确保干燥后铜精矿含水满足熔炼生产要求。

4 干燥窑改造后效果

干燥窑燃烧室拱顶改造后生产成本大幅降低。2013～2015年燃烧室拱顶耐火砖消耗及维护费用见表2，平均每年小燃烧室顶耐火材料消耗50.12 t，年均维护费用26.65万元。浇筑型拱顶制作费用大约17万，已使用两年，预计还可以使用三年，期间基本无维护费用，每年可节约20万。

表2 2013～2015年拱顶耐火砖消耗及维护费用

浇筑型拱顶解决了生产中长期存在的小燃烧室顶部耐火砖垮塌影响生产的问题。这种拱顶生产中不需要停炉进行维护处理，减少了干燥窑影响冶炼生产的因素。 干燥窑检修或加料螺旋检修，可省去小燃烧室顶拆除和砌筑的时间，操作简便，减少检修人工成本，缩短检修时间。

图3 2015～2016干燥窑处理量

通过增设吹扫管道、振打、二次送风和控制粉煤量等措施，干燥窑处理能力持续提升。2016年平均处理能力为95 t/h，到2017年最好月份处理能力达到110 t/h。并且干燥后铜精矿含水量也在持续下降，2016年干燥后铜精矿含水平均在8.7%，到2017年干燥后含水基本稳定在8.5%。2015～2016年干燥窑铜精矿平均处理量和干燥后含水量见图3、图4。

图4 2015～2016年干燥窑处理后铜精矿含水量

增加炉体不锈钢内衬板后，干燥窑炉体腐蚀情况明显减弱。这种内衬板结构维护十分方便，降低了维护成本，减少了停炉维护时间。

5 结论

经过两年的生产实践，通过对干燥窑燃烧室拱顶、送风系统、炉体内壁等改造，解决了干燥窑影响冶炼生产的问题，同时大幅降低了生产成本和日常维护成本，稳定提高了干燥窑的处理能力，使干燥后的铜精矿含水稳定在8.5%，满足了熔炼生产要求。