Руководство по проектированию системы вентиляции и оценке необходимости замены футеровки вращающейся печи для латеритной никелевой руды

В производстве восстановительного обжига латеритной никелевой руды система вентиляции и огнеупорная футеровка являются двумя фундаментальными элементами, обеспечивающими безопасную работу печи и качество продукции. Система вентиляции определяет управляемость атмосферы в печи и напрямую влияет на селективное восстановление оксидов никеля и железа. Огнеупорная футеровка служит барьером корпуса печи против высоких температур, химической эрозии и механического износа, и её состояние напрямую определяет возможность продолжения производства. Ниже эти два вопроса рассматриваются по отдельности.

I. Как проектируется система вентиляции вращающейся печи для латеритной никелевой руды

Вращающиеся печи для латеритной никелевой руды обычно используют прямое пламенное нагревание. Основная задача системы вентиляции — контролировать атмосферу в печи, поддерживать рациональное распределение температуры и обеспечивать полное завершение реакции восстановления в заданных условиях. Система вентиляции тесно взаимодействует с системой сжигания, контролируя концентрацию кислорода и температуру в печи путём регулировки подачи воздуха, чтобы селективное восстановление никеля и кобальта поддерживалось на оптимальном уровне.

1. Проектирование воздухозаборников

Расположение воздухозаборников должно быть рациональным, обычно на обоих концах или по бокам печи, для обеспечения равномерного распределения воздуха. Количество и размеры воздухозаборников определяются в соответствии с типоразмером печи и производительностью, чтобы обеспечить достаточную подачу свежего воздуха. В процессе восстановительного обжига контроль подачи воздуха особенно критичен — избыток воздуха нарушит восстановительную атмосферу в печи, вызовет перевосстановление оксидов железа и повлияет на селективность последующих операций выщелачивания. Обычно используется субстехиометрическое сжигание для создания восстановительной атмосферы, богатой водородом и оксидом углерода.

2. Система отвода газов

Выхлопное отверстие обычно располагается в хвостовой части печи для отвода отходящих газов. Система отвода должна быть оснащена пылеулавливающими устройствами для снижения выбросов загрязняющих веществ и сбора уловленной пыли. В процессе плавки RKEF латеритной никелевой руды температура дымовых газов вращающейся печи составляет примерно 400°C, а концентрация пыли может достигать 70 г/Нм³. После предварительной очистки в циклоне газы поступают в последующую систему обработки. Отрицательное давление внутри вращающейся печи обычно контролируется высокотемпературным вентилятором и поддерживается в диапазоне от -10 Па до 0 Па для предотвращения утечки дымовых газов.

3. Выбор и управление вентилятором

Выбор подходящего вентилятора осуществляется в соответствии с требуемым объёмом вентиляции и потерями давления. Вентилятор должен обладать достаточным объёмом и напором воздуха для поддержания вентиляции печи. Управление вентилятором должно быть гибким и регулироваться в зависимости от изменений температуры и давления в печи. В системе RKEF отрицательное давление вращающейся печи регулируется высокотемпературным вентилятором и не зависит от внешних факторов. Для процессов с герметичными электрическими печами дымовые газы печи охлаждаются в водоохлаждаемом газоходе, а отрицательное давление внутри печи контролируется регулирующим вентилятором для обеспечения стабильной работы системы.

4. Проектирование воздуховодов

Проектирование воздуховодов должно обеспечивать беспрепятственный поток воздуха, избегать мёртвых зон и вихрей, снижать потери на сопротивление. Материалы воздуховодов должны быть жаростойкими, не деформироваться, легко очищаться и обслуживаться. В процессах прямого восстановления распределение газового потока в печи напрямую влияет на эффективность контакта материалов с восстановительным газом. Исследования показывают, что вращательное движение печи улучшает контакт частиц с газовой фазой, но также повышает важность герметизации, распределения газа и однородности времени пребывания.

5. Контроль температуры и регулирование атмосферы

Система вентиляции должна работать в координации с системой сжигания, контролируя распределение температуры в печи путём регулировки подачи воздуха. Необходимо устанавливать датчики температуры для мониторинга температуры в различных частях печи и регулировать объём вентиляции по мере необходимости. Для селективного восстановления латеритной никелевой руды температура обычно контролируется в диапазоне от 600°C до 850°C, предпочтительно от 700°C до 810°C. Восстановительная атмосфера в печи поддерживается путём контроля уровней водорода и оксида углерода для обеспечения селективного восстановления никеля и кобальта при минимизации восстановления оксидов железа.

6. Герметизация и контроль утечек воздуха

Состояние герметизации корпуса печи напрямую влияет на эффективность системы вентиляции. Между корпусом вращающейся печи и соединительной камерой может быть установлена система возврата дымовых газов и пыли под отрицательным давлением, использующая малый вентилятор отрицательного давления для сбора дымовых газов и пыли из зазора между вращающимся корпусом и соединительной камерой и возврата их в соединительную камеру для использования, что снижает утечку воздуха. Хорошая герметизация не только помогает поддерживать стабильность атмосферы в печи, но и снижает энергопотребление.

II. Как определить необходимость замены материала футеровки печи

Футеровка вращающейся печи для латеритной никелевой руды постепенно разрушается под совместным воздействием высоких температур, химической эрозии и механического износа. Преждевременная замена приводит к нерациональному расходу средств, а задержка замены может привести к повреждению корпуса печи или даже к вынужденной остановке производства. Определение необходимости замены футеровки требует комплексной оценки, сочетающей время службы, мониторинг температуры корпуса печи, измерение остаточной толщины и визуальный осмотр.

1. Различия в сроке службы по зонам

Срок службы футеровки в различных частях вращающейся печи существенно различается. Высокотемпературная зона (примерно 30 метров от разгрузочного конца головки печи в обратном направлении) имеет относительно короткий срок службы футеровки — период непрерывной работы при полной нагрузке без ремонта может составлять от 10 до 360 дней. Средне- и низкотемпературная зона (от высокотемпературной зоны в обратном направлении к загрузочному концу хвостовой части) может иметь срок службы от 60 до 1500 дней. Для цементных вращающихся печей срок службы в зоне горения обычно составляет около одного года, в переходной зоне — около двух лет, в зоне предварительного нагрева — около трёх-четырёх лет. Конкретный срок службы вращающихся печей для латеритной никелевой руды в значительной степени зависит от характеристик сырья, условий эксплуатации и атмосферы в печи, и данные опыта других типов печей не могут быть просто перенесены.

2. Мониторинг температуры корпуса печи

Использование инфракрасного термометра для измерения температуры корпуса печи является ключевым методом оценки состояния футеровки. Когда футеровка истончается или отслаивается, теплоизоляционные свойства снижаются, и температура поверхности корпуса соответственно повышается. Для различных зон печи могут быть установлены различные пороговые значения:

• Высокотемпературная зона обжига: Когда температура поверхности корпуса постоянно достигает ≥380°C, или средняя температура ≥350°C, или однократное показание в локальной точке измерения повышается на ≥50°C, это указывает на то, что футеровка отслоилась и огнеупорный кирпич истончился.

• Переходная зона/зона предварительного нагрева: Когда температура поверхности корпуса постоянно достигает ≥330°C, это указывает на износ или растрескивание кирпича и проникновение тепла.

• Зона выхода хвостовой части: Когда температура в зоне жаростойкого бетона постоянно достигает ≥300°C, это указывает на отслаивание бетона или обнажение арматуры.

3. Измерение остаточной толщины

Ручное измерение остаточной толщины кирпича является основным критерием количественной оценки необходимости замены. Когда остаточная толщина огнеупорного кирпича в различных зонах достигает определённых значений, печь должна быть остановлена для замены:

• Зона горения: Когда остаточная толщина кирпича ≤80 мм, планируется остановка печи для замены.

• Переходная зона: Когда остаточная толщина кирпича ≤70 мм, планируется остановка печи для замены.

• Зона предварительного нагрева: Когда остаточная толщина кирпича ≤60 мм, планируется остановка печи для замены.

4. Визуальный осмотр и оценка локальных дефектов

Во время остановочного ремонта следует проводить детальный визуальный осмотр футеровки. Следующие условия являются сигналами, требующими ремонта или замены:

Огнеупорный кирпич: Откол угла или края отдельного кирпича более чем на треть, или повреждение кромки; глубина износа канавки ≥20 мм; длина окружной трещины превышает 500 мм; ширина радиальной трещины ≥2 мм.

Жаростойкий бетон: Когда площадь локального отслаивания менее 1 квадратного метра, ширина поверхностной трещины менее 3 мм, или повреждение анкеров не превышает 10%, может быть выполнен локальный ремонт.

Гарнисаж: В зоне горения, если площадь локального отслаивания гарнисажа превышает одну четверть и не может быть восстановлена в течение 7 дней после корректировки условий печи, обнажённая поверхность кирпича будет подвергаться прямому высокотемпературному воздействию, и следует рассмотреть замену.

5. Особые соображения для вращающихся печей латеритной никелевой руды

Разрушение футеровки вращающихся печей для латеритной никелевой руды имеет свои особенности. Никель, железо и другие металлы в сырье могут находиться в форме пара или летучей золы при высоких температурах, химически реагируя с огнеупорными материалами с образованием легкоплавких соединений, ослабляя прочность материала и вызывая локальное отслаивание и эрозионные ямы в огнеупорном слое. Кроме того, шлак, образованный сцеплением примесей и расплавленных шлаковых материалов с поверхностью огнеупора, может усиливать локальное термическое повреждение. Поэтому в дополнение к общим критериям оценки выше, следует также обращать внимание на наличие аномального прилипания шлака, эрозионных ям или следов химической эрозии на поверхности футеровки.

Для высокотемпературной зоны вращающихся печей латеритной никелевой руды практика показывает, что могут использоваться специальные фосфатные кирпичи и другие материалы, срок службы которых значительно зависит от типа сырья и частоты промывки печи. Если примеси и восстановленные металлы в сырье обладают высокой коррозионной активностью, внутренняя часть печи склонна к агломерации или налипанию шлака, а операции промывки печи ускоряют эрозию футеровки, что может сократить срок службы до нескольких месяцев.

6. Создание системы регулярных проверок

Рекомендуется создать систему регулярных проверок с использованием инфракрасной термографии, ультразвукового контроля и других методов для мониторинга состояния футеровки печи, своевременно устраняя проблемы, чтобы предотвратить расширение локальных повреждений. В то же время следует регистрировать время службы, тенденции изменения температуры корпуса печи и данные остаточной толщины каждой зоны футеровки, формируя архив срока службы футеровки, что обеспечивает основу для разработки научных планов ремонта.

Компания Henan Hongke Heavy Industry производит обогатительное оборудование, обладающее значительными конкурентными преимуществами в отрасли. Мы предоставляем комплексные услуги полного цикла, включающие предпродажные консультации, сопровождение в процессе продажи и послепродажную поддержку, гарантируя каждому клиенту уверенность при покупке и спокойствие при эксплуатации. Нажмите «Консультация службы поддержки», чтобы оставить нам сообщение. Приглашаем вас посетить Henan Hongke для осмотра на месте и обсуждения покупки — мы предоставим вам профессиональные решения и коммерческое предложение!