馬京權(quán) 劉月建 關(guān)紅兵

（安陽鋼鐵股份有限公司）

摘要 安鋼 3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng) 2012 年 4 月投產(chǎn)，其燒結(jié)礦主要供 3 號(hào)高爐使用，存在設(shè)備老化、故障率高、抽風(fēng)系統(tǒng)漏風(fēng)率高、水密封環(huán)冷機(jī)漏料揚(yáng)塵、除塵系統(tǒng)除塵效果差等問題，工藝技術(shù)設(shè)備落后，不能滿足新環(huán)保形勢(shì)下的要求，急需進(jìn)行設(shè)備改造與工藝提升。為此，在認(rèn)真研究國內(nèi)外燒結(jié)機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合安鋼生產(chǎn)實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，2020 年 12 月中旬至 2021 年 3 月中旬對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了為期近 3 個(gè)月的大修技改工程，重點(diǎn)項(xiàng)目有環(huán)冷機(jī)換型改造、熱風(fēng)循環(huán)新技術(shù)的應(yīng)用、機(jī)尾除塵器換升級(jí)改造、機(jī)頭除塵器整體更換、機(jī)頭料倉增加伴熱等，滿足了新形勢(shì)下的環(huán)保、安全、產(chǎn)質(zhì)量要求，為滿足高爐穩(wěn)定的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗燒結(jié)礦提供了有力支持。

關(guān)鍵詞 燒結(jié) 設(shè)備改造 技術(shù)優(yōu)化 工藝提升

0 前言

安鋼 3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng) 2010 年 6 月 28 日開工建設(shè)，2012 年 4 月 18 日建成投產(chǎn)，燒結(jié)機(jī)有效抽風(fēng)面積 500 m² ，是 3# 大高爐的配套工程。經(jīng)過近十年的運(yùn)行，燒結(jié)機(jī)設(shè)備老化，存在設(shè)備故障率高、漏風(fēng)率高、揚(yáng)塵撒料嚴(yán)重以及除塵效果差等一系列問題，對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量造成不利影響，也制約著燒結(jié)礦降本工作。因此，3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)工藝技術(shù)設(shè)備已不能滿足高效化生產(chǎn)新形勢(shì)下的要求，急需對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，對(duì)工藝技術(shù)進(jìn)行提升。

1 國內(nèi)燒結(jié)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

近年來，國內(nèi)燒結(jié)機(jī)工藝設(shè)備和技術(shù)均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，大中型燒結(jié)機(jī)的利用系數(shù)均值達(dá)到 1.30 t/m²` h 以上。部分企業(yè)建設(shè)了現(xiàn)代化原料混勻料場(chǎng)，使用多臺(tái)套強(qiáng)力混合機(jī)，在某些重點(diǎn)崗位實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，甚至無人化。燒結(jié)控制系統(tǒng)使用了總氣流控制系統(tǒng)（TACS）、燒結(jié)操作預(yù)測(cè)系統(tǒng)（SOFS）、燒結(jié)能源控制系統(tǒng)（SECOS）、直讀數(shù)字控制系統(tǒng)以及燒結(jié)終點(diǎn)控制系統(tǒng)（BTP）等先進(jìn)的自動(dòng)化燒結(jié)技術(shù)。在節(jié)能降耗方面，采用高效率直接點(diǎn)火裝置、余熱回收裝置、防止燒結(jié)漏風(fēng)裝置、主風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制和脈沖式電除塵器等，極大地降低了燒結(jié)生產(chǎn)能耗。

2 3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)改造項(xiàng)目實(shí)施情況

2.1 燒結(jié)機(jī)煙氣循環(huán)系統(tǒng)

3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)采用了內(nèi)循環(huán)式熱風(fēng)燒結(jié)工藝。該系統(tǒng)熱風(fēng)來源兩個(gè)渠道，一是從燒結(jié)機(jī)下部3~5#、23~25# 共 6 個(gè)風(fēng)箱內(nèi)引入煙氣，二是從環(huán)冷機(jī) 5# 煙囪處引入熱風(fēng)，通過多管除塵器后分別由 1 臺(tái) 4 300 kW 變頻電機(jī)和 1 臺(tái) 710 kW 變頻電機(jī)帶動(dòng) 2 臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)將兩處取得的煙氣引入混勻器內(nèi)進(jìn)行混勻，然后通過煙氣分配器均勻進(jìn)入燒結(jié)機(jī)循環(huán)煙氣罩內(nèi)。該系統(tǒng)集成了燒結(jié)煙氣內(nèi)循環(huán)、環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)煙氣串級(jí)利用以及環(huán)冷冷卻煙氣全回收工藝，在國內(nèi)處于先進(jìn)水平。3# 燒結(jié)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)式煙氣循環(huán)工藝流程如圖 1 所示。

2.2 新型轉(zhuǎn)臂式環(huán)冷機(jī)

將 3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)的環(huán)冷機(jī)改造升級(jí)成新型轉(zhuǎn)臂式環(huán)冷機(jī)，新型環(huán)冷機(jī)密封采取上下雙水槽密封、環(huán)冷罩全封閉、雙層卸灰閥密封。該密封效果好，燒結(jié)礦冷卻風(fēng)量有效利用率提高，在滿足燒結(jié)礦冷卻要求的同時(shí)，可減少鼓風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)，其作用一是減少燒結(jié)礦急冷，二是降低電耗。實(shí)踐表明，新式環(huán)冷機(jī)鼓風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)相比老式環(huán)冷機(jī)減了1~2 臺(tái)，鼓風(fēng)機(jī)電機(jī) 710 kW，每天節(jié)約電耗成本2.5~5 萬元。

2.3 機(jī)頭料倉蒸汽伴熱裝置

大修期間，3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)加裝了機(jī)頭料倉蒸汽伴熱裝置，該裝置在機(jī)頭料倉中下部四周安裝了上下兩排共計(jì) 88 個(gè)噴頭，可向倉內(nèi)噴射蒸汽以達(dá)到提高混合料料溫的作用。燒結(jié)機(jī)圓輥布料器處混合料橫截面 7 點(diǎn)測(cè)溫與平均值偏差在技術(shù)要求±5 ℃范圍內(nèi)，達(dá)到了均勻提溫的要求。

該裝置投用后，混合料溫度平均提高約20.3 ℃，提升到 63.9 ℃，大大降低了過濕層對(duì)燒結(jié)過程透氣性的影響，在料批大于 900 t/h 生產(chǎn)情況下效果明顯，大煙道抽風(fēng)負(fù)壓可降低 2.0 kPa，內(nèi)循環(huán)返礦率降低 2%，燒結(jié)礦日產(chǎn)量提高 1 000 t 余。

2.4 燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)治理

大修前，3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)的綜合漏風(fēng)率在 50% 以上，不僅造成主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)量和電能的浪費(fèi)，而且嚴(yán)重影響燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)。在 3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)大修期間，重點(diǎn)實(shí)施了燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)治理項(xiàng)目，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車滑道密封由老式彈性滑道密封改為非剛性無油滑道密封裝置，采用非金屬高分子復(fù)合材料，具有良好的耐磨、耐高溫性能，極大地提升了滑道密封效果。與此同時(shí)，對(duì) 3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng) 1# ～ 18#風(fēng)箱進(jìn)行了灌漿澆筑，澆筑前內(nèi)壁表面焊接“V” 形錨固釘，風(fēng)箱整體和風(fēng)箱間隔板進(jìn)行全面澆筑，施工厚度≥ 50 mm，對(duì)風(fēng)箱形成了有效保護(hù)，對(duì)煙氣中的堿性金屬、腐蝕性元素有效隔絕，提高了風(fēng)箱鋼板的使用壽命，減少漏風(fēng)。

投產(chǎn)后的檢測(cè)表明，漏風(fēng)治理項(xiàng)目取得顯著的效果，在滿負(fù)荷生產(chǎn)情況下大煙道氧含量降到 11% 以下，脫硫脫硝系統(tǒng)出口煙氣含氧量降到15% 以下，綜合漏風(fēng)率降低到 35% 以下。

2.5 環(huán)冷機(jī)散料斗自動(dòng)放料卸料工藝

3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)新型懸臂式環(huán)冷機(jī)在優(yōu)化冷卻效果的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)了臺(tái)車下部散料自動(dòng)放料卸料工藝。環(huán)冷機(jī) 1#、2#、26# 風(fēng)箱收集到的散料通過卸灰管導(dǎo)入至成品皮帶上，3#風(fēng)箱至 25# 風(fēng)箱收集到的散料由電動(dòng)小車轉(zhuǎn)運(yùn)卸至成品皮帶機(jī)上，電動(dòng)小車擁有散料自動(dòng)卸料系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程系統(tǒng)自動(dòng)放料，個(gè)別風(fēng)箱手動(dòng)放料，可實(shí)現(xiàn)環(huán)冷機(jī)散料的自動(dòng)放料、卸料功能，極大地提高了自動(dòng)化水平，有效地降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.6 滾筒噴加除塵灰工藝

本項(xiàng)目為 3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)一混滾筒添加除塵灰氣力輸送及自動(dòng)噴吹系統(tǒng)。新增兩臺(tái)（套）容積 60 m3的除塵灰儲(chǔ)倉、兩套容積 6.0 m³ 的噴吹罐及配套閥門、管線相關(guān)設(shè)施，從上到下依次為除塵器、灰倉、進(jìn)料密封閥（密封壓力）、進(jìn)料閥、平衡閥、倉泵、噴吹閥、星型給料機(jī)、進(jìn)氣閥和出料閥。通過在滾筒內(nèi)噴加除塵灰，實(shí)現(xiàn)廠間回收料再利用，噴加焦化除塵灰，實(shí)現(xiàn)降低固體消耗目的，該項(xiàng)目為國內(nèi)首創(chuàng)。3# 燒結(jié)系統(tǒng)滾筒噴加除塵灰工藝流程如圖 2 所示。

2.7 成品篩分系統(tǒng)環(huán)保篩應(yīng)用

根據(jù)篩分能力和效率，結(jié)合環(huán)保要求，一次篩（多元篩）根據(jù)處理量和現(xiàn)場(chǎng)空間，采用三組振動(dòng)單元結(jié)構(gòu)分體式全密封環(huán)保篩，篩分效率 ：90% ；粒度分級(jí) ：篩下 0 ～ 10 mm、篩上≥ 10 mm。篩網(wǎng)設(shè)置自動(dòng)清理結(jié)構(gòu)，避免篩網(wǎng)堵塞。篩體傳動(dòng)順物料運(yùn)動(dòng)方向，安裝在設(shè)備的右側(cè)。篩體有良好的密封性能，篩上密封罩采用不參與震動(dòng)的鋼板結(jié)構(gòu)，拆裝方便，除塵位置設(shè)置合理，保證篩箱內(nèi)部形成微負(fù)壓，避免現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵。

2.8 環(huán)保裝備設(shè)施提升

在大修時(shí)，著重對(duì) 3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)的環(huán)保裝備設(shè)施進(jìn)行了提升，一方面進(jìn)行了除塵設(shè)施改造，包括機(jī)頭除塵器本體整體更新，電源采用高頻電源和高頻 + 脈沖電源技術(shù)，除塵器出口顆粒物排放≤ 40 mg/Nm³ ，除塵器本體漏風(fēng)率≤ 3% ；機(jī)尾整粒除塵器換型為布袋除塵器，燃料除塵器本體更新，倉頂除塵器整體更新 5 臺(tái)，輔助系統(tǒng)除塵管網(wǎng)管道更新 1500 m，保證煙氣顆粒物排放達(dá)標(biāo)，環(huán)境除塵煙囪排放濃度≤ 10mg/Nm³ ，除塵器本體漏風(fēng)率≤ 2%。

另一方面進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)皮帶機(jī)專項(xiàng)治理，安裝導(dǎo)料槽雙密封 1000 m，增加除塵點(diǎn)位 105 個(gè)，除塵全覆蓋，除塵效率達(dá)到 99%，有效杜絕了無組織排放問題。

3 3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)采用的其它先進(jìn)技術(shù)

3.1 燃料預(yù)篩分工藝

燒結(jié)燃料破碎系統(tǒng)常規(guī)使用對(duì)輥加四輥破碎工藝，在提高燃料粒度合格率的同時(shí)存在燃料過粉碎現(xiàn)象。為解決此問題，3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)在燃料破碎室對(duì)輥破碎機(jī)前加裝了聚氨酯柔性篩，可將進(jìn)廠燃料中≤ 3 mm 部分提前篩出，篩分效率可達(dá)到70% 以上。應(yīng)用燒結(jié)燃料預(yù)篩分工藝后，可有效減少成品燃料中≤ 0.5 mm 部分的占比，避免燃料浪費(fèi)，提高燃料利用效率。

3.2 混合機(jī)強(qiáng)化制粒工藝

為提高混合料制粒效果，3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)進(jìn)行了混合機(jī)強(qiáng)化制粒工藝技術(shù)改造。采用內(nèi)循環(huán)返礦和高返提前加水潤(rùn)濕工藝，加裝霧化噴水裝置，對(duì)返礦顆粒提前潤(rùn)濕，強(qiáng)化其制粒核心作用，以改善其造球性能。在一、二次混合機(jī)內(nèi)部換用逆流式混合機(jī)襯板，滾筒內(nèi)壁呈現(xiàn)膛線螺紋與物料前進(jìn)方向互逆，可有效增加物料混勻時(shí)間，提高混合機(jī)制粒效果，改善混合料原始透氣性。

同時(shí)，在燒結(jié)工藝水管道上安裝“Y 型過濾器”，對(duì)燒結(jié)工藝水進(jìn)行在線過濾，減少水中雜質(zhì)，為滾筒內(nèi)霧化加水創(chuàng)造條件。在工藝水在線過濾基礎(chǔ)上，3# 機(jī)一、二次混合機(jī)使用螺旋形霧化噴頭1# 倉 2# 倉和扇形霧化噴頭結(jié)合，提高混合料制粒效果。

3.3 微負(fù)壓”點(diǎn)火工藝

為了提高燒結(jié)混合料透氣性，3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)加裝了自制的帶壓空助吹的松料裝置，極大地提高了松料效果，投用后大煙道總管負(fù)壓降低 1.0 kPa。與此同時(shí)，3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)采用“幕簾式點(diǎn)火器 + 微負(fù)壓”點(diǎn)火工藝，頭部風(fēng)箱設(shè)置百葉閥和孔板，在自動(dòng)放料程序控制下，可在保證點(diǎn)火均勻性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火強(qiáng)度有效控制、降低點(diǎn)火煤氣消耗量，同時(shí)改善點(diǎn)火后的表層料面透氣性。

3.4 臺(tái)車盲板防邊緣效應(yīng)工藝

為減輕邊緣效應(yīng)，3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)的每一塊臺(tái)車均在邊緣設(shè)計(jì)了 6 塊寬度為 15 cm 的盲板，取代常規(guī)的邊緣爐條，可顯著減少臺(tái)車欄板邊緣過風(fēng)量，防止邊緣燒結(jié)速度過快引起的邊緣效應(yīng)，提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量。

4 生產(chǎn)實(shí)際效果

3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)設(shè)備改造與工藝提升后，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)得到改善，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)從改造前的 0.98 t/m² h 左右提高到 1.30 t/m² h，達(dá)到 3 號(hào) 燒結(jié)系統(tǒng)自 2012 年投產(chǎn)以來的最好水平，產(chǎn)量創(chuàng)歷史最高記錄，為 3# 高爐高效化生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)的燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定率也創(chuàng)歷史新高，堿度穩(wěn)定率、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)穩(wěn)定率、FeO 穩(wěn)定率等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到 90% 以上。工序能耗由 41.31 kg 標(biāo)煤 /t 降低到39.81 kg 標(biāo)煤 /t，取得了良好的使用效果，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)論

（1）利用大修機(jī)會(huì)對(duì) 3 號(hào)燒結(jié)機(jī)工藝設(shè)備進(jìn)行了系統(tǒng)化改造提升，重點(diǎn)進(jìn)行了燒結(jié)機(jī)本體漏風(fēng)治理、環(huán)冷機(jī)改造換型、新建熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)等，改造完成后極大地提升了燒結(jié)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。

（2）3 號(hào)燒結(jié)機(jī)采用的機(jī)頭料倉蒸汽伴熱工藝，極大地減少了過濕層影響，顯著改善了燒結(jié)過程透氣性，是穩(wěn)定燒結(jié)生產(chǎn)過程、提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量、提高燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)的重要手段。

（3）3 號(hào)燒結(jié)機(jī)使用了國內(nèi)首創(chuàng)的滾筒噴加除塵灰工藝，解決了含碳除塵灰均勻穩(wěn)定噴加的問題。

（4）3 號(hào)燒結(jié)機(jī)除大煙道煙氣循環(huán)外，還設(shè)計(jì)有環(huán)冷煙氣混風(fēng)以及環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)機(jī)串級(jí)利用系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)環(huán)冷機(jī)冷卻煙氣全回收，具有顯著的環(huán)保意義。

（5）3 號(hào)燒結(jié)機(jī)采用的風(fēng)箱澆筑工藝，可對(duì)風(fēng)箱形成有效保護(hù)，對(duì)煙氣中堿性金屬、腐蝕性元素進(jìn)行有效隔絕，提高風(fēng)箱鋼板使用壽命，減少漏風(fēng)，效果顯著。

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