范蘭濤 秦玉杰
( 河鋼集團(tuán)唐鋼公司)
摘要：唐鋼煉鐵北區(qū)燒結(jié)系統(tǒng)為提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度，進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，通過穩(wěn)定混勻礦換堆生產(chǎn)過程，改造工藝設(shè)備實施均質(zhì)厚料層燒結(jié)，優(yōu)化燒結(jié)工藝參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化操作等措施，提高了燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度，取得了良好效果。
關(guān)鍵詞：混勻礦換堆 厚料層燒結(jié) 高負(fù)壓 標(biāo)準(zhǔn)化操作 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度
0 前言
燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)是衡量燒結(jié)礦強(qiáng)度的重要指標(biāo)。它的高低直接關(guān)系到燒結(jié)礦成品率的高低以及高爐的各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度高的燒結(jié)礦在輸送高爐的過程中產(chǎn)生的粉末少，可以提高燒結(jié)礦的入爐量降低燒結(jié)成本。同時，強(qiáng)度好的燒結(jié)礦保證了高爐順行，為高爐的增產(chǎn)節(jié)焦降低消耗提供了重要的物質(zhì)保證。
1 概況
1．1 河鋼唐鋼北區(qū)燒結(jié)系統(tǒng)簡介
河鋼唐鋼煉鐵廠分為南、北兩個生產(chǎn)區(qū)，大型設(shè)施主要集中于北區(qū)。北區(qū)有 1 座 2 000 m3 和一座3 200 m3 高爐，配套燒結(jié)系統(tǒng)有 1 臺 180 m2 ，2 臺210 m2 和 1 臺 265 m2 燒結(jié)機(jī)。目前，該區(qū)燒結(jié)用含鐵料主要有: OC－SY、OC－SYL、OC－NF、OP－AD、OP－MK、OP－PB、OP－FMG、OP－SFCJ、QW、QK 等。建有混勻中和料場，混勻礦采用平鋪截取的方式中和混勻，混勻礦大堆料量為 11 萬 t，每 128 h 混勻礦換堆一次。燒結(jié)礦堿度為 1．9，化學(xué)成分見表 1。
1．2 2016 年燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)情況
2016 年河鋼唐鋼燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù) 78．3%，低于寶鋼、武鋼等先進(jìn)企業(yè)的燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓水平。河鋼唐鋼北區(qū)與先進(jìn)企業(yè)的燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的對比見表 2。
2 影響燒結(jié)礦強(qiáng)度的因素分析
燒結(jié)工藝的原理表明: 影響燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的基本因素有原燃料品種粒度、料層厚度、機(jī)速、負(fù)壓、混合料水分、MgO 含量、點火溫度和點火強(qiáng)度等 ［1］ 。
對河鋼唐鋼北區(qū)燒結(jié)而言，影響燒結(jié)礦強(qiáng)度的諸因素之中，減小混勻礦換堆生產(chǎn)過程波動、實施均質(zhì)厚料層燒結(jié)、合理工藝參數(shù)控制、標(biāo)準(zhǔn)化操作，四個方面為提升燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。
3 提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的主要措施
3．1 分析混堆端部料對燒結(jié)過程的影響，制定《端部料上料及使用管理規(guī)定》
混勻礦大堆采用“平鋪截取”的方法進(jìn)行各種物料的中和混勻。在混勻礦大堆平鋪堆料的過程中，堆料機(jī)在混堆兩端換向時，物料會產(chǎn)生偏析，并且 OP－AD、OP－PB、OP－SFCJ 等本身粒度組成偏差大的物料偏析程度遠(yuǎn)大于 OC－SY、OC－SYL、OC－NF 等本身粒度組成偏差較小的物料。這就造成混堆端部料在粒度、成分等與大堆預(yù)想成分存在較大差距，并且端部料本身粒度、成分波動較大。雖有部分端部料返回料場進(jìn)行重新堆料，但是端部料對燒結(jié)工序控制水平的影響仍然較大，表現(xiàn)為換堆前或者換堆后在未進(jìn)行任何生產(chǎn)調(diào)整情況下負(fù)壓、終點溫度、燒結(jié)礦 FeO 波動較大，進(jìn)而造成燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)不穩(wěn)定［2］ 。
為此，燒結(jié)系統(tǒng)制定了《端部料上料及使用管理規(guī)定》。規(guī)定如下: ( 1) 換堆加端部料，各燒結(jié)機(jī)配料室第一個勻礦倉做為端部料倉，如遇第一個勻礦倉有修倉等問題時，第二個勻礦倉做為端部料倉;( 2) 加工中控接到原料中控上端部料通知后( 一般提前 1 小時通知) ，加端部料勻礦倉開始不加料，低槽位控制; ( 3) 端部料勻礦倉開始加端部料，加工中控通知燒結(jié)中控; ( 4) 燒結(jié)中控接到加工中控通知后，端部料勻礦倉下料量調(diào)整為 10 kg/s，減量時間為12 h，12 h 后端部料勻礦倉恢復(fù)原下料量?！抖瞬苛仙狭霞笆褂霉芾硪?guī)定》的實施有效減小了燒結(jié)換堆前后的波動，縮小終點溫度控制范圍 5%。
3．2 通過設(shè)備改造實現(xiàn)料層提高并減輕邊緣效應(yīng)，實現(xiàn)均質(zhì)厚料層燒結(jié)
3．2．1 通過一混污泥霧化配加提高混合料成球性
河鋼唐鋼煉鐵廠燒結(jié)工序，采用一混配加煉鋼除塵污泥代替生產(chǎn)新水進(jìn)行混合料潤濕，以實現(xiàn)含鐵廢料的循環(huán)回收利用。目前采用煉鋼除塵污泥，污泥濃度約為 22%，由于除塵污泥漿為固液混合物、密度大、易沉淀、雜質(zhì)多，通常采用污泥管深入滾筒內(nèi)部進(jìn)行配加，污泥管內(nèi)流出的柱狀水使混合料水分均勻度差。這部分混合料在混合機(jī)內(nèi)部做螺旋前進(jìn)的過程中容易粘附在混合機(jī)內(nèi)壁上形成結(jié)瘤。
混合料水分均勻度差會導(dǎo)致混合料造球過程中粒度均勻度偏差較大，直接影響燒結(jié)料層的透氣性。進(jìn)而影響燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量。且混合機(jī)內(nèi)壁上容易形成的粘料結(jié)瘤人工處理不但耗費人力且影響設(shè)備作業(yè)率。
因此，技術(shù)人員自主設(shè)計一種除塵污泥漿的霧化配加裝置，其原理是利用壓縮氣體的高壓動能，將固液混合態(tài)的污泥漿快速從污泥漿噴吹管內(nèi)噴出而達(dá)到霧化的效果。均勻噴加的污泥漿能有效避免粘稠糊狀消石灰的生成。提高燒結(jié)混合料水分均勻度，改善混合料粒度組成，降低工人勞動強(qiáng)度，有效保證燒結(jié)生產(chǎn)的連續(xù)性。使得污泥漿或水以噴霧狀形態(tài)進(jìn)入混合料。通過提高燒結(jié)混合料水分均勻度，避免局部水分過大，有效解決混合料水分均勻度的問題，提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，并且有效減少混合機(jī)內(nèi)壁粘料。新型成果實施后，混合料水分均勻度大大提高，滾筒壁粘料減少，混合料粒度組成趨向均勻。
改善前后的混合料粒度組成見表 3。
由表 3 可知，通過使用新型污泥霧化噴頭后，混合料粒度組成﹤ 3 mm 粒級減少了 13 個百分點，3 mm～5 mm 的粒級提高了 8 個百分點，5 mm ～10 mm的粒級提高 12 個百分點，﹥ 10 mm 的粒級減少 7 個百分點，混合料的組成趨于均勻化。
同時，為了進(jìn)一步提高混合料水分均勻度，各燒結(jié)機(jī)重新校準(zhǔn)水分自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)水分自動控制。目前水分實測偏差和波動值均小于 0．15%。自動加水前后混合料水分平均值、最小值、最大值和標(biāo)準(zhǔn)偏差統(tǒng)計情況，見表 4。標(biāo)準(zhǔn)偏差變小，表明混合料水分趨于穩(wěn)定。以上措施均為均質(zhì)厚料層燒結(jié)提供了良好的支撐。
3．2．2 安裝燒結(jié)機(jī)臺車自適應(yīng)梯形布料裝置，實現(xiàn)燒結(jié)機(jī)料層提高
為保證在臺車欄板不加高的條件下，4#機(jī)料層由 700 mm 提高到 800 mm 臺車兩側(cè)不撒料，技術(shù)人員自主設(shè)計了燒結(jié)機(jī)臺車自適應(yīng)梯形布料裝置( 如圖 1( a) 所示) 。該裝置投入使用后，高出臺車欄板的物料通過梯形塑形，實現(xiàn)了在布料時不撒料、點火燒結(jié)時不塌料( 如圖 1( b) 所示) 。利用此種方法，其他 3 臺燒結(jié)機(jī)料層也提高了 30 mm ～ 50 mm 不等。各燒結(jié)機(jī)在臺車欄板不加高的情況下，順利實現(xiàn)了料層厚度的提高。
3．2．3 安裝一字型平料器，增加料面的壓實度和平整度
為了增加料面平整度和壓實度，燒結(jié)機(jī)安裝了一字型平料器。該平料器由平料裝置、支撐裝置、吊掛裝置 3 部分組成，如圖 2 所示。平料裝置屬于控制料面關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)為 3 000 mm×350 mm 厚度為 5 mm 的耐磨鋼板，前端固定 3 000 mm×50 mm 耐磨角鋼，總有效重量為 0．5 t，前端角鋼與料面充分接觸，平料板與板鋼的有效重量結(jié)合增大平料和壓實作用。支撐裝置采用兩組扁鋼與平料裝置連接，扁鋼另一端與布料平臺固定槽鋼連接固定，起到定位作用。在布料平臺左右兩側(cè)固定倒鏈形成吊掛系統(tǒng)，并根據(jù)實際料面需要通過拉鏈進(jìn)行高度調(diào)整，達(dá)到靈活布料的作用。
由于 6 塊分體式平料器整合成一字型平料器，沿臺車整體分布，消除了布料盲區(qū)和料面“拉鉤”現(xiàn)象，有效降低燒結(jié)機(jī)布料的邊緣效應(yīng)，為厚料層情況下均質(zhì)燒結(jié)創(chuàng)造了條件。同時，燒結(jié)料層的表面壓實度得到提高，表層燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高。隨著料層提高，垂直燒結(jié)速度變慢料層內(nèi)自動蓄熱量增加，高溫保持時間相對延長，提高了燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。
3．2．4 割除圓輥兩側(cè)擋料板并安裝圓輥自適應(yīng)清掃裝置，減少邊緣效應(yīng)
燒結(jié)機(jī)泥輥兩側(cè)擋料板處存在粘料問題，影響燒結(jié)機(jī)臺車邊緣布料。為此，技術(shù)人員將泥輥兩側(cè)擋沿割除，用橡膠板作為檔板，并自主設(shè)計安裝了圓輥自適應(yīng)清掃裝置，解決了泥輥兩側(cè)因粘料加重?zé)Y(jié)機(jī)臺車邊緣效應(yīng)的難題，為厚料層均質(zhì)燒結(jié)進(jìn)一步創(chuàng)造了條件。圓輥自適應(yīng)清掃裝置安裝前后圓輥邊緣粘料情況( 如圖 3 所示) 。
3．3 合理控制工藝參數(shù)，統(tǒng)一四班操作
3．3．1 適當(dāng)放寬燃料粒度
近兩年，隨著混勻礦大堆 OP－AD、OP－FMG 等配比增加，混合料粒度增大。在燒結(jié)過程中，隨著混合料粒度的增大，垂直燃燒速度的加快，從而使燒結(jié)高溫保持時間短，液相凝結(jié)不充分，影響燒結(jié)礦強(qiáng)度。因此，河鋼唐鋼北區(qū)燒結(jié)適當(dāng)放寬了燃料的粒度，增加燒結(jié)高溫保持時間，保證燒結(jié)礦的強(qiáng)度。燃料粒度優(yōu)化前后的粒度組成對比見表 5。
3．3．2 摸索燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度決定因素最優(yōu)控制范圍
為準(zhǔn)確摸索負(fù)壓、終點溫度、與燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的關(guān)系，河鋼唐鋼北區(qū)燒結(jié)專門建立了大數(shù)據(jù)系統(tǒng)采集相關(guān)數(shù)據(jù)。以 4#燒結(jié)機(jī)為例進(jìn)行說明。根據(jù)所采數(shù)據(jù)，繪制出 4#機(jī)燒結(jié)負(fù)壓、終點溫度與燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)關(guān)系圖( 如圖 4 所示) ，其中燒結(jié)終點溫度與燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的散點圖所擬合線性趨勢線方程為 y=6．999 3x－161．67，R 2 = 0．005 9，表明燒結(jié)終點溫度和燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)不存在線性關(guān)系，不是燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的決定因素。燒結(jié)負(fù)壓與燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)散點圖所擬合的趨勢線方程為 y = 1．606x－110．99，其中 R 2 =0．900 1，表明燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)隨著燒結(jié)負(fù)壓的增大而提高。但是考慮到 4#機(jī)設(shè)備承受負(fù)壓的上限為 16．5 kPa( 風(fēng)箱負(fù)壓顯示) ，以及燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)等因素，我們將 4#機(jī)負(fù)壓控制標(biāo)準(zhǔn)定位 15．5 kPa～16．5 kPa。
依照上述規(guī)律，技術(shù)人員將 1#、2#燒結(jié)機(jī)負(fù)壓控制標(biāo)準(zhǔn)定為 13 kPa～14 kPa，3#燒結(jié)機(jī)負(fù)壓控制標(biāo)準(zhǔn)定為 14．5 kPa～15．5 kPa，很好的保證了燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)。技術(shù)人員對負(fù)壓控制標(biāo)準(zhǔn)實施前后 1 個月的燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)小于 78．3%的比例做了統(tǒng)計，結(jié)果見表 6。
從表 6 可以看出，實施燒結(jié)機(jī)負(fù)壓控制標(biāo)準(zhǔn)后燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)＜78．7%比例大大降低，燒結(jié)礦冷強(qiáng)度大為改善，滿足了高爐生產(chǎn)的需要。
3．3．3 制定參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化操作，強(qiáng)化看火工盯崗
燒結(jié)操作參數(shù)的合理控制是穩(wěn)定生產(chǎn)過程的重要因素。由技術(shù)人員根據(jù)每堆混勻礦的配礦結(jié)構(gòu)結(jié)合每臺燒結(jié)機(jī)的特點，制定出混合料水分、配碳、大煙道溫度等工藝參數(shù)控制范圍，并對生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測。技術(shù)人員每天對各班的參數(shù)控制情況進(jìn)行檢查，對發(fā)現(xiàn)的參數(shù)超標(biāo)和不按操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作的問題組織分析并按規(guī)定進(jìn)行考核。明確的參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)細(xì)的檢查，促進(jìn)了看火工自我約束能力加強(qiáng)，四個班操作更加統(tǒng)一，基本上消除了混勻礦換堆和交接班時生產(chǎn)波動的難題，燒結(jié)過程更加穩(wěn)定。此外，車間強(qiáng)化“室外盯崗、掛牌”制度，當(dāng)班操作燒結(jié)機(jī)的看火工必須掛牌，并且在室外盯崗，每小時測一次混合料溫度，隨時觀察布料情況、點火狀況以及出點火爐后的燒結(jié)反應(yīng)情況，結(jié)合配料室所反饋的生石灰消化溫度，及時預(yù)判生產(chǎn)過程并果斷做出調(diào)整，確保生產(chǎn)過程穩(wěn)定。采取穩(wěn)定燒結(jié)措施后燒結(jié)終點溫度的波動范圍較原來縮小 30%。
3．3．4 摸索合理的換臺車操作方法并形成作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
原有的換臺車操作方式是只將所換臺車上的料層厚度減為 400 mm，待所換臺車到 25#風(fēng)箱換車處，直接關(guān)閉主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)門更換臺車。這種換臺車方式需要在短時間內(nèi)關(guān)閉主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)門，燒結(jié)負(fù)壓和垂直燃燒速度波動劇烈，導(dǎo)致燒結(jié)礦質(zhì)量不均勻，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度波動。
針對這種情況，燒結(jié)機(jī)換臺車時采取的方法就是精細(xì)化操作，適當(dāng)壓料。以 1#機(jī)為例，1#燒結(jié)機(jī)換臺車時，料層厚度曲線( 如圖 5 所示) ，前 5 塊臺車為正常生產(chǎn)的料層，厚度為 700 mm，第 6 塊臺車為所要 換 的 臺 車，料 層 厚 度 減 薄 為 390 mm ～410 mm，第 6 到 16 塊車為了換臺車后機(jī)尾廢氣盡快恢復(fù)正常而采取的料層減薄，厚度為 640 mm ～660 mm，第 16 到 65 塊車防止過燒進(jìn)行的壓料，厚度為 710 mm～720 mm，第 65 到 75 塊車正是換臺車時在點火爐和保溫爐的下面，為了保證透氣性采取的料層減薄，厚度為 640 mm～660 mm。通過這種布料方法，換臺車時在僅關(guān)閉機(jī)尾 23#～27#風(fēng)箱的情況進(jìn)行下，保持主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)門不動，負(fù)壓平穩(wěn)正常，垂直燒結(jié)速度穩(wěn)定，達(dá)到了穩(wěn)定燒結(jié)轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的目的。2#、3#、4#燒結(jié)機(jī)均根據(jù)自身特點摸索出了“精細(xì)化布料，關(guān)機(jī)尾風(fēng)箱風(fēng)門”的換臺車作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
4 應(yīng)用效果
根據(jù)對項目實現(xiàn)前后 2016 年與 2017 年同期的河鋼唐鋼北區(qū)燒結(jié)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)做了對比，結(jié)果見表 7。由表內(nèi)的數(shù)據(jù)可以得出，通過以上措施的實施，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高到 79．20%，基本上達(dá)到了寶鋼 4#機(jī)的燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓水平。
5 結(jié)論
在河鋼唐鋼現(xiàn)有的原燃料條件下，通過制定《端部料上料及使用管理規(guī)定》穩(wěn)定混勻礦換堆生產(chǎn)過程，自主設(shè)計除塵污泥漿的霧化配加裝置、梯形厚料層布料裝置和燒結(jié)機(jī)一字型平料器等裝置實現(xiàn)厚料層均質(zhì)燒結(jié)，利用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化燒結(jié)負(fù)壓參數(shù)控制，嚴(yán)肅工藝紀(jì)律統(tǒng)一四班操作，有效的提升燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)水平，保證高爐順行，實現(xiàn)燒結(jié)生產(chǎn)高效低耗。
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