李明 趙利明 匡朝輝

摘要：厚料層燒結(jié)具有改善燒結(jié)礦質(zhì)量、降低工序能耗、改善各項(xiàng)燒結(jié)指標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)?；诤窳蠈訜Y(jié)的可行性分析，湛鋼 1#550m² 燒結(jié)機(jī)通過設(shè)備改造、操業(yè)參數(shù)優(yōu)化、技術(shù)水平提升等措施，成功實(shí)現(xiàn) 900mm 以上厚料層燒結(jié)的生產(chǎn)實(shí)踐。實(shí)施厚料層燒結(jié)后，從厚料層對(duì)生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量及能源消耗的影響進(jìn)行分析，燒結(jié)成品率提高了 0.55%，噸礦工序能耗降低 2.88kgce，取得了良好經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：厚料層燒結(jié)；成品率；節(jié)能降耗

厚料層燒結(jié)是 20 世紀(jì) 80 年代發(fā)展起來的燒結(jié)技術(shù)，得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。生產(chǎn)實(shí)踐證明，厚料層燒結(jié)具有改善燒結(jié)礦質(zhì)量、降低工序能耗等優(yōu)點(diǎn)。目前，寶山、馬鋼、天津聯(lián)合特鋼等眾多國內(nèi)鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)了 900mm 以上厚料層燒結(jié)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。寶鋼湛江鋼鐵有限公司（以下簡(jiǎn)稱湛鋼）1#550m² 燒結(jié)機(jī)原設(shè)計(jì)料層厚度為 800mm，但燒結(jié)機(jī)欄板預(yù)留了 150mm 抬升空間，以備增加燒結(jié)料層厚度。在 2019 年 4 月年修期間，經(jīng)過設(shè)備改造，燒結(jié)臺(tái)車欄板提升至950mm，經(jīng)過一系列技術(shù)探索和生產(chǎn)實(shí)踐，自 7 月份起，燒結(jié)料層厚度不斷提升，并在 9 月份達(dá)到了 900mm 以上，且各項(xiàng)燒結(jié)指標(biāo)得到明顯改善。

一、厚料層燒結(jié)可行性分析

為保證厚料層燒結(jié)的順利實(shí)施，在設(shè)備欄板改造前，從燒結(jié)設(shè)備、工藝、原料條件等方面，對(duì)厚料層燒結(jié)的可行性進(jìn)行深入技術(shù)分析。

（一）設(shè)備能力分析

1. 主排能力分析

燒結(jié)機(jī)共配置 2 臺(tái)主排風(fēng)機(jī)，單臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量 25500m³ /min，設(shè)計(jì)全壓19.0kPa。在料層厚度為 800mm 時(shí)，燒結(jié)過程負(fù)壓基本在 18kPa 左右，風(fēng)門開度保持在 55% 以下，燒結(jié)主排能力相對(duì)富余，為進(jìn)一步提高料層厚度創(chuàng)造了良好條件。

2. 設(shè)備漏風(fēng)率分析

在設(shè)計(jì)之初，采用了各種降低漏風(fēng)的新技術(shù)，燒結(jié)漏風(fēng)率一直維持在較低水平。同時(shí)，在一燒結(jié)年修期間，對(duì)燒結(jié)漏風(fēng)點(diǎn)進(jìn)行了集中整治，燒結(jié)漏風(fēng)率良好。

（二）工藝操作分析

燒結(jié)使用的礦粉主要是巴西粉和澳洲低價(jià)礦粉，具有較好的粒度組成，混勻礦平均粒度基本在 3.0mm 以上。其中，勻礦中黏附粉（-0.25mm）比例基本在15% 以下，具有較好的制粒效果。

原料系統(tǒng)采用兩段混合、兩段加水的方式。加水均采用程序自動(dòng)控制，可根據(jù)制粒效果對(duì)一、二混加水的總量和比例進(jìn)行調(diào)整，并在混合料中添加生石灰，有效保證了混合料的制粒效果和制粒強(qiáng)度，進(jìn)一步改善了原始料層的透氣性，為厚料層燒結(jié)奠定基礎(chǔ)。

二、厚料層燒結(jié)技術(shù)措施

厚料層燒結(jié)雖然能大幅度改善燒結(jié)質(zhì)量，降低過程能耗，帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，厚料層同樣會(huì)給燒結(jié)過程帶來不利因素。如果操作不當(dāng)，會(huì)造成燒結(jié)質(zhì)量劣化，影響高爐穩(wěn)定順行。對(duì)此，可采取以下措施：

（一）合理控制燒結(jié)負(fù)壓

提高燒結(jié)主排風(fēng)門開度，增大燒結(jié)負(fù)壓，可增加燒結(jié)料層單位面積的抽風(fēng)量，保證燒結(jié)過程有效進(jìn)行。但是，過分增加抽風(fēng)能力，也會(huì)對(duì)燒結(jié)過程帶來負(fù)面影響，一方面會(huì)造成燒結(jié)電耗增加；另一方面，由于抽風(fēng)作用的加強(qiáng)，燒結(jié)料層會(huì)被進(jìn)一步壓實(shí)。因此，根據(jù)主排設(shè)計(jì)能力及燒成控制要求，將燒結(jié)過程負(fù)壓控制在 18~19kPa 之間。

（二）降低燒結(jié)料層阻力

針對(duì)燒結(jié)過程中的原始料層、燃燒帶、干燥預(yù)熱帶、過濕帶對(duì)燒結(jié)料層阻力的影響進(jìn)行分析和研究，造成燒結(jié)料層阻力增大的原因在于：一是料層升高，造成物料壓實(shí)及過濕帶變寬；二是粉焦粒度控制偏粗，造成燒結(jié)燃燒帶變寬，惡化燒結(jié)熱態(tài)透氣性。針對(duì)以上問題，以改善燒結(jié)料層的透氣性、增加單位面積的有效抽風(fēng)量為目的，提出以下改善措施：

1. 改善燒結(jié)原始料層透氣性

根據(jù)物料條件及時(shí)調(diào)整一、二混添加水量和比例，保證混合料具有良好的制粒效果。目前，由于燒結(jié)精粉比例的提高，燒結(jié)混料水分控制在 7.5%~7.6%，較之前高 0.1%~0.2%。同時(shí)，二混添加水量由之前的 5~6t 提升至目前的 7~8t。

提高生石灰配比。由于單純的黏附粉成球后完全靠毛細(xì)力維持，在燒結(jié)過程中一旦失去水分，很容易破碎。提高生石灰配比，可有效提高成球強(qiáng)度，有利于料溫增加，降低過濕層的影響，進(jìn)而改善燒結(jié)原始料層的透氣性。在原燃料相同的情況下，料層提高后，噸礦生石灰單耗可升高 1 ~2kg。

對(duì)通氣棒進(jìn)行改型。原有通氣棒的尺寸和間距與新的料層厚度不匹配，不能保證透氣的均勻性。因此，對(duì)通氣棒的數(shù)量、間距進(jìn)行調(diào)整，通氣棒由原來的 3 排增至6 排，每排 12 或 13 根，在垂直方向上交叉布置。

2. 改善燒結(jié)過程透氣性

一是根據(jù)混合料制粒效果，嚴(yán)格控制混合料水分上限，減少過濕層厚度，改善燒結(jié)過程的透氣性。二是嚴(yán)格控制粗粉焦粒度，粉焦粒度過粗會(huì)導(dǎo)致燃燒帶變寬，進(jìn)而增加燒結(jié)過程中的料層阻力，惡化燒結(jié)透氣性，將粉焦粒度控制在 1.4 ~1.5mm。三是針對(duì)粉焦和煤執(zhí)行不同的破碎標(biāo)準(zhǔn)，要求煤和焦分開，單獨(dú)破碎和配入，嚴(yán)禁混料破碎混進(jìn)同一個(gè)槽，保證不同燃料配比下燃燒帶熱量的穩(wěn)定。四是適當(dāng)降低點(diǎn)火溫度，料層提高后機(jī)速減慢，燒結(jié)料面在點(diǎn)火爐內(nèi)停留時(shí)間延長(zhǎng)。為避免料面點(diǎn)火過融，惡化燒結(jié)表面透氣性，燒結(jié)點(diǎn)火溫度由之前的1150℃ ~1200℃降低至 1100℃ ~1150℃。

三、厚料層燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐效果

由于湛江一、二燒結(jié)除了燒結(jié)機(jī)欄板高度存在差異之外，其他設(shè)備、原燃料條件和操作人員均相同。因此，將一燒結(jié)厚料層生產(chǎn)實(shí)踐效果與二燒結(jié)進(jìn)行對(duì)比，從厚料層對(duì)生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量及能源消耗的影響來分析，具體指標(biāo)分析如表 1 所示。

（一）過程參數(shù)變化

從表 1 可以看出，料層提高，且料層裝入密度有所上升。尤其在 7 月份，差異達(dá)到了 0.05t/m3 ，后期，經(jīng)過強(qiáng)化混合料制粒效果，裝入密度差異逐步縮小，9 月份差異降低至 0.02t/m3 。同時(shí)，隨著燒結(jié)料層厚度的增高，一燒結(jié)主排入口負(fù)壓相對(duì)二燒結(jié)有所升高，但差異不大，均遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)全壓 19.0kPa。層厚提高導(dǎo)致垂直燃燒速度明顯加快，經(jīng)分析，主要是一燒結(jié)負(fù)壓增加所致。

（二）燒結(jié)質(zhì)量影響

由表 2 可以看出，料層厚度提高后，燒結(jié)利用系數(shù)一直保持在 31.5t/（m² ·d）以上，較二燒結(jié)高出 1.79t/（m² ·d）。料層厚度提高后，燒結(jié)質(zhì)量明顯改善，其中，燒結(jié)礦強(qiáng)度比二燒結(jié)提高 0.94%，成品率提高 0.55%，這主要是由于料層提高后，強(qiáng)度較低的表層燒結(jié)礦相對(duì)減少，燒結(jié)過程蓄熱能力強(qiáng)，燃燒帶溫度升高，礦物結(jié)晶充分，進(jìn)而改善了燒結(jié)礦強(qiáng)度，提高了成品率。燒結(jié)料層提高后，一燒結(jié)燒結(jié)礦的平均粒度較二燒結(jié)有所降低，可能是燒結(jié)垂直燃燒速度過快所致，燒結(jié)礦粉率差異主要和篩網(wǎng)篩分效率有關(guān)。

（三）能耗影響

由表 3 可以看出，一燒結(jié)料層厚度提高后，由于料層自動(dòng)蓄熱作用，燒結(jié)各項(xiàng)能耗指標(biāo)改善明顯。其中，一燒結(jié)整體工序能耗相對(duì)二燒結(jié)降低了 2.88kgce/（t·s），固體燃料單耗較二燒結(jié)降低了1.93kg/（t·s），COG 單耗較二燒結(jié)降低了 0.58m³ /（t·s），蒸汽回收較二燒結(jié)提高了 2.87kg/（t·s）。

四、結(jié)語

湛鋼一燒結(jié)機(jī)欄板改造完成后，經(jīng)過一系列技術(shù)措施和工藝優(yōu)化，燒結(jié)料層厚度穩(wěn)步提升，月均值達(dá)到了 900mm 以上。通過對(duì)比二燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)績(jī)表明，燒結(jié)料層提高后，燒結(jié)過程生產(chǎn)平穩(wěn)，燒結(jié)礦的質(zhì)量及能耗指標(biāo)明顯改善。其中，成品率提高了 0.55%，噸礦工序能耗降低了 2.88kgce，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了預(yù)期效果。

通過跟蹤燒結(jié)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，一燒結(jié)料層提高后，燒結(jié)的垂直燃燒速度加快，燒結(jié)礦的平均粒度有所降低。對(duì)此，需進(jìn)一步深化研究，消除厚料層燒結(jié)帶來的不利影響。目前，燒結(jié)料層厚度已達(dá)到了 900mm 以上，但距離改造欄板高度 950mm 仍存一定差距，仍有較大進(jìn)步空間。

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