郝建海

（河鋼樂亭鋼鐵有限公司）

0 引言

目前國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)厚料層燒結(jié)取得巨大進(jìn)步，近年新建的大型燒結(jié)機(jī)臺(tái)車欄板高度多數(shù)在750 ～850 mm。某些特大型燒結(jié)機(jī)的料層厚度已達(dá)到900 mm 以上，并且取得了良好效果[1-3]。厚料層燒結(jié)技術(shù)是近年來被普遍采用的一種先進(jìn)燒結(jié)技術(shù)，其原理是基于鐵酸鈣固結(jié)理論及燒結(jié)過程的自動(dòng)蓄熱作用，其優(yōu)點(diǎn)是有利于降低燃料配加量，減少CO2排放，符合節(jié)能減排的發(fā)展趨勢［4-6］，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)鐵酸鈣粘結(jié)相生成，從而改善燒結(jié)礦的強(qiáng)度和還原性，提高成品率［7-10］。

唐鋼煉鐵廠北區(qū)3#燒結(jié)機(jī)1998 年10 月投產(chǎn)，連續(xù)運(yùn)行20 余年。3#燒結(jié)機(jī)的有效燒結(jié)面積為265 m2，因受設(shè)計(jì)限制，欄板高度為 600 mm，主排采取雙煙道方式，風(fēng)量充足，機(jī)頭煙氣處理采用半干法塔密式脫硫工藝。

根據(jù)冶金交流中心2017 年統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，在全國大中型鋼鐵企業(yè)265 m2燒結(jié)機(jī)中，唐鋼3#燒結(jié)機(jī)的料層厚度排名落后，其固體燃耗、利用系數(shù)的排名也相對較為落后，同時(shí)受環(huán)保影響，唐鋼北區(qū)三臺(tái)燒結(jié)機(jī)限產(chǎn)頻繁，造成燒結(jié)礦產(chǎn)量不足，且國家對CO 排放量具有嚴(yán)格的管控要求。因此提出，立足于燒結(jié)機(jī)本體設(shè)備，對北區(qū)3#燒結(jié)機(jī)進(jìn)行欄板加高改造，實(shí)行厚料層燒結(jié)技術(shù)，充分發(fā)揮燒結(jié)料層的“自動(dòng)蓄熱”功能，提高燒結(jié)礦質(zhì)量，進(jìn)一步降低燒結(jié)能耗和污染物排放。

1 燒結(jié)機(jī)設(shè)備本體改造

唐鋼北區(qū)3#265 m2燒結(jié)機(jī)整套系統(tǒng)是按照臺(tái)時(shí)產(chǎn)量318 t/m2·h 的設(shè)計(jì)能力進(jìn)行工藝設(shè)備配置的。經(jīng)過數(shù)據(jù)論證，通過燒結(jié)機(jī)欄板加高工藝改造將3#燒結(jié)機(jī)料層厚度由目前的600 mm 提高到750 mm，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量參考唐鋼不銹鋼區(qū)265 m2（料層厚度同樣為 750 mm）燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量 355 t/m2·h，假定出礦率按86%、成品率按75%計(jì)算，則各工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)能力和改造設(shè)備的需求能力對比見表1。

表1 主要工藝設(shè)備能力核算

1.1 混合料槽與圓輥提升

結(jié)合燒結(jié)機(jī)設(shè)備本體，由于燒結(jié)機(jī)欄板的提升，需對混合料槽乃至整體布料設(shè)備都進(jìn)行整體提升。經(jīng)過理論驗(yàn)證、現(xiàn)場設(shè)備勘察，決定將混合料槽上沿割除150 mm,用四個(gè)千斤頂頂起，整體提升150 mm，并料圓輥與七輥同時(shí)提升150 mm?；旌狭喜鄣母脑旆桨溉鐖D1 所示。

圖1 混合料槽改造方案

由于燒結(jié)欄板加高，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車的承重增加，所以需對天車進(jìn)行相應(yīng)的改造，使其具備欄板加高后的荷載能力，同時(shí)需將點(diǎn)火爐整體提升，煤氣空氣主管進(jìn)行提升改造。

1.2 疏料-平料雙聯(lián)布料

設(shè)計(jì)使用了雙層疏料器，取消了靠燒結(jié)機(jī)欄板部分的松料器，兩側(cè)距離臺(tái)車欄板邊緣350 mm，燒結(jié)更加均勻，明顯減輕了臺(tái)車的邊緣效應(yīng)。加大兩側(cè)小活頁門的開度，使臺(tái)車兩側(cè)下料高于中間部位，經(jīng)刮料板適當(dāng)壓料后，可加大兩側(cè)上部料層的密度；燒結(jié)機(jī)松料器兩側(cè)部分的去除，可使兩側(cè)的混合料層在中、下層更加緊密，此種布料方式可有效消除燒結(jié)機(jī)臺(tái)車兩側(cè)的邊緣效應(yīng)。疏料器的改造方案如圖2 所示。

設(shè)計(jì)新型一體式配重平料裝置，將老式分段式平料裝置進(jìn)行升級改造，保證混合料層平整度及水平方向透氣性的均勻性，新型一體式配重平料裝置如圖3 所示 。

2 燒結(jié)工藝參數(shù)優(yōu)化

圖2 疏料器的改造方案

圖3 新型一體式配重平料裝置

2.1 根據(jù)原料條件，優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)

鐵精粉與粉礦相比，具有比表面積大、親水性差的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)造成其在制粒過程中的成球性能較差，同時(shí)由于其本身的粒度較細(xì)，所以在鐵精粉配比較高的混勻料中，其平均粒徑都比較小，料層透氣性較差。因此，從2019 年7 月份開始，根據(jù)唐鋼自身?xiàng)l件，適當(dāng)降低了北區(qū)燒結(jié)用鐵精粉配比，以進(jìn)一步適應(yīng)厚料層對混合料透氣性的要求。2019 年1—11 月北區(qū)混勻礦鐵精粉率及其配比趨勢分別如表2 和圖4 所示。

從表3 和圖4 可以看出，項(xiàng)目實(shí)施前（1—7 月份）北區(qū)燒結(jié)配礦鐵精粉率為20.43%，實(shí)施后（8—11 月份）的平均值為15.84%，最低只有13.56%。

2.2 控制適宜的混合料水分

經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)踐探索，適當(dāng)提高了厚料層條件下，燒結(jié)混勻料的水分含量控制標(biāo)準(zhǔn)，由項(xiàng)目實(shí)施前（6.2±0.2）%，提高到（6.6±0.2）%。目前，混勻料水分含量的平均值為6.63%，通過控制燒結(jié)混合料水分，改善料層傳熱，料層透氣性有了很大改善。

表2 1—11 月北區(qū)混勻礦鐵精粉率 %

圖4 1—11 月混勻礦鐵精粉率配比趨勢

2.3 新型霧化裝置，強(qiáng)化混合料粒度組成

原有一次混合機(jī)配加污泥的方式是采用污泥管直接伸入混合機(jī)內(nèi)部配加除塵污泥，污泥管內(nèi)流出的柱狀水會(huì)造成混合料水分均勻度差。在污泥管上加裝了壓縮空氣閥門，利用壓縮空氣的高壓將污泥快速從污泥管內(nèi)噴出，從而達(dá)到霧化的效果。提高燒結(jié)混合料水分均勻度，有利于混合料潤濕造球，提高混合料層透氣性。實(shí)施前后混勻料粒級組成見表3。

表3 實(shí)施前后混勻料粒級組成

從表3 可以看出，實(shí)施前混勻料的平均粒徑為3.68 mm，實(shí)施后為3.94 mm，平均粒徑增加，而粒級結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化：大于5 mm 的粒級所占比例明顯降低，而 1 ～ 3 mm 和 3 ～ 5 mm 粒級所占比例得到提高，粒度的均勻性得到改善，從而有利于提高燒結(jié)料層的透氣性。

2.4 合理的燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火溫度與機(jī)速匹配

厚料層燒結(jié)實(shí)施后，由于點(diǎn)火器的長度沒變，點(diǎn)火時(shí)間與燒結(jié)機(jī)機(jī)速成反比，750 mm 作業(yè)時(shí)，機(jī) 速 控 制 在 1.72 m/min，較之 前 的 2.14 m/min，點(diǎn)火時(shí)間延長了14 s，延長了25%。為防止料面過熔，維持點(diǎn)火強(qiáng)度（單位燒結(jié)面積的點(diǎn)火熱量）不變或略有增加，操作上采取降低煤氣和空氣的小時(shí)流量（高爐煤氣小時(shí)流量降低了1 313 m3/h，空氣小時(shí)流量降低了547 m3/h），并適當(dāng)上調(diào)空燃比（空燃比由0.70 提高到0.75），點(diǎn)火溫度控制基本保持同一水平（1 110 ～ 1 130 ℃）。這樣在可以保障料面點(diǎn)火狀況（或比以前更好一些）的前提下，使得噸礦煤氣單耗由34.26 m3/t 降至30.21 m3/t，降低了 4.05 m3/t。另外，點(diǎn)火器下方的1#～4#風(fēng)箱的廢氣溫度較前期升高了10 ℃以上，有利于下層料溫預(yù)熱，降低過濕帶對燒結(jié)過程的影響。

3 實(shí)施效果

3.1 厚料層燒結(jié)工藝燒結(jié)礦的礦物組成

燒結(jié)機(jī)料層控制在 600 mm 與 700 mm 時(shí)，燒結(jié)機(jī)的礦物組成如表4 所示。

表4 礦物組成

從表4 可以看出，厚料層燒結(jié)礦的磁鐵礦、鐵酸鈣含量較高，赤鐵礦含量較低，厚料層燒結(jié)克服了常規(guī)燒結(jié)礦次生赤鐵礦多、優(yōu)質(zhì)液相鐵酸鈣少的缺點(diǎn)，大大改善了燒結(jié)礦的冶金性能。

3.2 工藝改造指標(biāo)

實(shí)施欄板加高工藝改造后，燒結(jié)機(jī)指標(biāo)情況如表5 所示。

表5 工藝改進(jìn)前后工藝參數(shù)變化

從表5 可以看出，項(xiàng)目實(shí)施后燒結(jié)礦固體燃耗降低了 7.84 kg/t，煤氣單耗降低了 4.05 m3/t，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量增加了 7 t/h，利用系數(shù)提高了 0.03 t/（m2·h）；CO 值排放量減少了766 mg/m3，同時(shí)每年可減排CO 6 萬余噸。

4 結(jié)論

（1）立足于當(dāng)前設(shè)備現(xiàn)狀，通過燒結(jié)機(jī)欄板加高，對混合料槽、四輥、圓輥、天車、煤氣空氣主管的設(shè)備升級改造，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)機(jī)厚料層燒結(jié)技術(shù)。

（2）燒結(jié)機(jī)布料采取“疏料-平料雙聯(lián)布料”技術(shù)，采用新型一體式配重平料裝置，保證混合料層平整度及水平方向透氣性的均勻性。

（3）燒結(jié)生產(chǎn)工藝通過設(shè)計(jì)新型霧化裝置，降低鐵精粉率，混合料水分控制在（6.6±0.2）%，延長點(diǎn)火時(shí)間等一系列措施，改善了混合料粒度組成，強(qiáng)化燒結(jié)過程。

（4）通過燒結(jié)機(jī)設(shè)備改造，實(shí)施低溫厚料層燒結(jié)，固體燃耗降低 7.84 kg/t，煤氣單耗降低 4.05 m3/t，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量增加 7 t/h，利用系數(shù)提高 0.03 t/（m2·h），CO 值排放量減少 766 mg/m3。