王鶯鶯

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司煉鐵總廠，安徽馬鞍山 243000）

前言

馬鋼2×380 m2燒結(jié)機(jī)于2007年2月建成投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)抽風(fēng)面積為84.6 m×4.5 m，臺(tái)車1.5 m×4.5 m×0.7 m,主抽風(fēng)量2×105 m3/min，產(chǎn)量730 萬(wàn)t/a，主要為2×4 080 m3高爐提供燒結(jié)礦，投產(chǎn)后通過對(duì)燒結(jié)主體設(shè)備進(jìn)行系列技術(shù)改造，保持軌道及骨架不變，燒結(jié)臺(tái)車拓寬至4.9 m，高度提升至900 mm，并增加24.75 m2的燒結(jié)面積，總抽風(fēng)面積達(dá)405 m2，燒結(jié)產(chǎn)能達(dá)884萬(wàn)t/a。并通過操作技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)“低壓、恒速、均風(fēng)、超厚料層”燒結(jié)生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到同行領(lǐng)先水平。

按A、B 高爐分別增產(chǎn)6.6%、16.3%目標(biāo)，對(duì)380 m2燒結(jié)機(jī)進(jìn)一步配合擴(kuò)容改造技術(shù)方案進(jìn)行初步探討。

1 大型燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容改造實(shí)例及改造原則

1.1 大型燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容改造實(shí)例

大型燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容改造的方法主要有增加燒結(jié)面積（延長(zhǎng)或拓寬）、增加燒結(jié)料層高度，主抽能力適應(yīng)性增容改造。國(guó)外大型燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容改造大多始于20 世紀(jì)，而國(guó)內(nèi)燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容改造起步相對(duì)較晚。

巴西圖巴朗黑色冶金公司（CST）原有的燒結(jié)面積為440 m2（88 m×5 m），通過臺(tái)車兩端均加寬了250 mm，總寬度達(dá)5.5 m，燒結(jié)層厚在原來(lái)的基礎(chǔ)上提高150 mm，燒結(jié)面積增至484 m2，燒結(jié)礦產(chǎn)量提高了10%[1]。法國(guó)索拉克公司敦刻爾克廠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝布置情況將燒結(jié)機(jī)向前移25 m，燒結(jié)面積由原來(lái)的400 m2擴(kuò)大到525 m2左右[2]。法國(guó)索拉克公司福斯廠燒結(jié)機(jī)原設(shè)計(jì)面積為400 m2（80 m×5 m），采用往燒結(jié)機(jī)尾部方向延長(zhǎng)24 m，燒結(jié)面積由400 m2擴(kuò)大到520 m2，同時(shí)主抽能力相應(yīng)提升[3]。

寶鋼3#燒結(jié)機(jī)通過臺(tái)車兩側(cè)各拓寬0.25 m，面積增加45 m2達(dá)495 m2，邯寶煉鐵廠360 m2燒結(jié)機(jī)通過臺(tái)車兩側(cè)各拓寬0.25 m，并增加1.5 m 風(fēng)箱，燒結(jié)面積增加51 m2。

1.2 大型燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容改造應(yīng)遵循原則

大型燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容改造應(yīng)遵循的原則為：（1）縮短停產(chǎn)時(shí)間、降低投資費(fèi)用；（2）采取的擴(kuò)容工藝需因地制宜、現(xiàn)場(chǎng)布置空間能夠進(jìn)行改造實(shí)施，充分利舊同時(shí)考慮系統(tǒng)設(shè)備能力；（3）充分考慮新工藝的運(yùn)用，改善消耗指標(biāo)，提高燒結(jié)礦質(zhì)量；（4）實(shí)際生產(chǎn)能力的有效提高。

2 高爐擴(kuò)容后燒結(jié)產(chǎn)能匹配測(cè)算

2.1 現(xiàn)階段燒結(jié)生產(chǎn)不同生產(chǎn)負(fù)荷對(duì)應(yīng)的入爐量水平分析

2011 年后的實(shí)際生產(chǎn)情況為燒結(jié)礦R 基本穩(wěn)定控制在2.0 左右，高爐用料結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，其中燒結(jié)礦入爐比長(zhǎng)期維持在71%左右。由于隨著燒結(jié)生產(chǎn)負(fù)荷的提升，燒結(jié)返礦率上升，燒結(jié)礦有效入爐量的增幅遠(yuǎn)低于燒結(jié)礦出廠產(chǎn)量的增幅。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出燒結(jié)礦小時(shí)有效入爐量與機(jī)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1所示（其已考慮系統(tǒng)作業(yè)率）。如燒結(jié)機(jī)速由1.4 m/min提升至1.7 m/min，燒結(jié)礦產(chǎn)量增幅可達(dá)21%左右，而由于返粉的上升實(shí)際入爐量增幅僅為15%左右，因此燒結(jié)生產(chǎn)能力與高爐的匹配測(cè)算應(yīng)以有效入爐量為準(zhǔn)更為可靠。圖2為不同燒結(jié)機(jī)速對(duì)應(yīng)的小時(shí)上料量。

圖1 不同生產(chǎn)機(jī)速對(duì)應(yīng)的燒結(jié)礦小時(shí)入爐量

圖2 不同燒結(jié)機(jī)速對(duì)應(yīng)的小時(shí)上料量

2.2 高爐擴(kuò)容后燒結(jié)產(chǎn)能匹配需求測(cè)算

以上述燒結(jié)礦凈入爐量的定量描述關(guān)系，隨著國(guó)內(nèi)大型高爐利用系數(shù)提升，4 000～5 000 m3高爐利用系數(shù)達(dá)到2.500 t/m3?d，其中寶鋼股份湛江2#高爐（5 050 m3）2020 年12 月～2021 年2 月，月利用系數(shù)均達(dá)到2.500 t/m3?d，均值為2.503 t/m3?d，為大型高爐增產(chǎn)提出新方向。高爐生產(chǎn)水平提高后對(duì)應(yīng)所需燒結(jié)礦凈入爐量及增幅測(cè)算詳見表1。

表1 高爐增產(chǎn)后燒結(jié)產(chǎn)能匹配需求測(cè)算

3 燒結(jié)擴(kuò)容方式選擇與系統(tǒng)設(shè)備能力測(cè)算

3.1 燒結(jié)擴(kuò)容方式選擇

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)空間位置及結(jié)合擴(kuò)容改造遵循的原則，選擇燒結(jié)機(jī)前移的方式來(lái)增加燒結(jié)面積。圖3為目前燒結(jié)室布置圖。

圖3 燒結(jié)室平面布置圖

3.2 系統(tǒng)設(shè)備能力測(cè)算

3.2.1 主抽風(fēng)量

按當(dāng)前燒結(jié)配料及生產(chǎn)條件理論計(jì)算燒結(jié)混合料要求的有效風(fēng)量約為每噸混合料800 m3，系統(tǒng)漏風(fēng)率為50%，目前1.55 m/min 機(jī)速生產(chǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)上料量為750 t/h，燒結(jié)總管廢氣溫度為145 ℃，總管負(fù)壓為15.3 kPa左右，則燒結(jié)風(fēng)量為：

同理計(jì)算可得出，在當(dāng)前生產(chǎn)條件下機(jī)速提高至1.68 m/min 時(shí)，燒結(jié)實(shí)際風(fēng)量約為38 400 m3/min，接近目前燒結(jié)主抽能力的上限。當(dāng)高爐爐容增至4 747 m3時(shí)，燒結(jié)混合料料量達(dá)930 t/h，其對(duì)應(yīng)燒結(jié)的實(shí)際風(fēng)量約為45 714 m3/min，則目前燒結(jié)主抽的能力不足。

3.2.2 配混系統(tǒng)及成品系統(tǒng)能力

燒結(jié)配混系統(tǒng)皮帶設(shè)計(jì)能力為1 000 t/h，一混1 100 t/h，二混及后續(xù)皮帶輸送系統(tǒng)能力均為1 150 t/h，成品系統(tǒng)單系列能力為750 t/h，基本能夠滿足擴(kuò)容后的需求。

3.2.3 帶冷冷卻能力

根據(jù)熱平衡計(jì)算可知冷卻1 t 燒結(jié)礦所需風(fēng)量為1 616 m3/t，每臺(tái)帶冷風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為26×104m3/h，熱燒結(jié)餅亦按930 t/h 進(jìn)行計(jì)算，則需開啟6 臺(tái)帶冷風(fēng)機(jī)可滿足燒結(jié)礦冷卻效果要求。

4 燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容改造具體方案

高爐增產(chǎn)后燒結(jié)需進(jìn)行改造配置，具體的燒結(jié)擴(kuò)容改造方案如下。

（1）燒結(jié)機(jī)保持骨架、軌道不變，燒結(jié)室在頭部增加15 m 的二跨廠房（跨距分別為7 m 和8.5 m），燒結(jié)機(jī)柔傳、礦槽及點(diǎn)火爐同樣向前順延15 m，增設(shè)1個(gè)3 m(點(diǎn)火段)、3個(gè)4 m 的風(fēng)箱，風(fēng)箱數(shù)達(dá)28個(gè)。燒結(jié)生產(chǎn)維持1.68 m/min 機(jī)速對(duì)應(yīng)的垂直燒結(jié)速度（17.07 mm/min），其對(duì)應(yīng)正常水平增產(chǎn)幅度為5%，由于燒結(jié)面積增加對(duì)應(yīng)的燒結(jié)增產(chǎn)幅度為17%，總的增產(chǎn)幅度為22%滿足高爐擴(kuò)容后的用料需求。此時(shí)的燒結(jié)速度可達(dá)1.96 m/min，且燒結(jié)礦質(zhì)量能夠保持當(dāng)前水平。

（2）燒結(jié)機(jī)尾部4 個(gè)風(fēng)箱（長(zhǎng)度12.5 m）高溫?zé)煔馔ㄟ^增設(shè)的DN3000 煙道、多管除塵器、高壓熱風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)將400～450 ℃的熱風(fēng)用于廢氣循環(huán)燒結(jié)，具體布置見圖4。耐熱風(fēng)機(jī)為變頻風(fēng)機(jī)，其風(fēng)量選擇適度富裕可選擇45萬(wàn)m3/h的風(fēng)量，考慮頭部風(fēng)箱廢氣的選擇性納入循環(huán)系統(tǒng)的接口。根據(jù)首鋼實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，循環(huán)供風(fēng)面積可選擇18%的燒結(jié)面積[4]，可實(shí)現(xiàn)燒結(jié)固耗、返礦率有效降低，提升環(huán)境減排效益。圖5為不同廢氣循環(huán)質(zhì)量的溫度場(chǎng)模擬。

圖4 尾部燒結(jié)高溫廢氣循環(huán)系統(tǒng)

圖5 循環(huán)廢氣質(zhì)量對(duì)應(yīng)的燒結(jié)溫度場(chǎng)

（3）采取以上的改造方式，則可維持當(dāng)前的主抽風(fēng)機(jī)能力、管系截面等不作改變。

（4）對(duì)應(yīng)的鋪底料皮帶頭部相應(yīng)延伸，Z2 皮帶相應(yīng)縮短，散料皮帶尾部相應(yīng)延伸。

（5）對(duì)目前的臺(tái)車體的載荷和應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，可考慮臺(tái)車再拓寬100 mm左右。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上考慮現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)備能力以及改造周期和費(fèi)用，并兼顧維持900 mm 厚料層燒結(jié)的實(shí)物質(zhì)量，為滿足高爐增產(chǎn)的需求，具體燒結(jié)擴(kuò)容改造方案可采用燒結(jié)機(jī)向頭部延長(zhǎng)的方式增加燒結(jié)面積，使其達(dá)到產(chǎn)能匹配需求，同時(shí)采用燒結(jié)尾部高溫廢氣循環(huán)的方式，來(lái)解決燒結(jié)主抽能力不足及燒結(jié)礦提質(zhì)的需求。