太鋼高產(chǎn)低耗清潔燒結(jié)生產(chǎn)
太鋼通過(guò)裝備技術(shù)開(kāi)發(fā)、工藝優(yōu)化、革新控制模式等措施，實(shí)現(xiàn)高效、低耗、清潔燒結(jié)生產(chǎn)。成功解決了燒結(jié)機(jī)提產(chǎn)、降耗和使用低價(jià)劣質(zhì)原料引起的燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度下降、粒度組成變差、粉末增加、還原性降低等一系列技術(shù)問(wèn)題，在穩(wěn)定燒結(jié)礦質(zhì)量和節(jié)約能耗的前提下，大幅提高了燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)效率，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，高爐用戶(hù)滿(mǎn)意，達(dá)到了預(yù)期的效果。
1 前言
隨著鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)就是裝備水平、技術(shù)水平、成本能耗指標(biāo)的競(jìng)爭(zhēng)，而燒結(jié)是鋼鐵企業(yè)能耗第三大戶(hù)，是提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)和首要環(huán)節(jié)。
國(guó)內(nèi)外大型燒結(jié)機(jī)含鐵原料大都以富礦粉為骨架（富礦粉比例超過(guò)90％），已有相對(duì)成熟的富礦粉燒結(jié)技術(shù)。太鋼受資源和成本的制約，450m2燒結(jié)機(jī)使用50％高比例精礦粉為骨架的含鐵料，無(wú)可借鑒的操作技術(shù)，且受原料場(chǎng)建設(shè)面積小，混勻礦造堆能力有限的影響，變堆頻繁，生產(chǎn)穩(wěn)定性差，部分工藝參數(shù)和設(shè)備選型存在缺陷，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和粒度組成不理想，生產(chǎn)滿(mǎn)足4350m3大型高爐的燒結(jié)礦存在技術(shù)難題。隨著高爐冶煉指標(biāo)和產(chǎn)能的提高以及發(fā)展精料方針，要求450m2燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)達(dá)到1.4 t/m2.h以上，超設(shè)計(jì)水平10%以上，且在增產(chǎn)的同時(shí)保證燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)不降低，要求50%高精粉率原料條件下，實(shí)施低硅燒結(jié)，控制燒結(jié)礦SiO2含量5%以下，同時(shí)為了提高入爐比控制燒結(jié)礦R1.9～1.95，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度不低于77%。太鋼450m2燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)實(shí)踐中，暴露出增產(chǎn)帶來(lái)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度下降、粉率增多的質(zhì)量問(wèn)題以及一系列工藝和技術(shù)問(wèn)題。
2 初始工藝弊端及解決方案
太鋼450m2燒結(jié)機(jī)設(shè)計(jì)臺(tái)車(chē)擋板高700mm，臺(tái)車(chē)寬5m，利用系數(shù)1.26 t/m2.h。布料裝置采用梭式布料機(jī)——圓輥給料機(jī)——九輥布料器聯(lián)合布料裝置。配置雷達(dá)測(cè)厚儀，機(jī)頭配置四電場(chǎng)除塵器。預(yù)留燒結(jié)煙氣脫硫脫硝工藝接口，設(shè)計(jì)燃料分加工藝。使用堿性熔劑生石灰和酸性熔劑蛇紋石兩種熔劑，設(shè)計(jì)一個(gè)熔劑加工系統(tǒng)，生石灰使用密封罐車(chē)和管道輸送兩種方式，生石灰配比高達(dá)10%，為國(guó)內(nèi)外最大配比。使用鐵料為太鋼自產(chǎn)精礦尖山粉、巴西粉和哈粉，配礦研究和改善原料結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重制約，且鐵料中50％是-325目占85%以上的極細(xì)磁鐵精礦尖山粉，對(duì)于大型燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)滿(mǎn)足4350m3大型高爐冶煉要求的燒結(jié)礦是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的技術(shù)質(zhì)量難題。
在認(rèn)真總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和深刻分析工藝設(shè)備配置的基礎(chǔ)上，制定出太鋼450m2燒結(jié)機(jī)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低耗清潔生產(chǎn)的具體技術(shù)方案。
2.1 布料新技術(shù)的開(kāi)發(fā)
2.1.1 液壓伺服布料自動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用
對(duì)燒結(jié)機(jī)布料系統(tǒng)進(jìn)行了液壓自動(dòng)伺服控制改造，實(shí)現(xiàn)了高精度遠(yuǎn)程自動(dòng)布料。其中扇形主閘門(mén)改進(jìn)內(nèi)容：利用液壓傳動(dòng)所具有的快捷、精準(zhǔn)及液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，增設(shè)一套大行程液壓缸系統(tǒng)調(diào)節(jié)扇形結(jié)構(gòu)，使其具有中控遠(yuǎn)程手動(dòng)調(diào)節(jié)和現(xiàn)場(chǎng)電位器調(diào)節(jié)兩種功能，并實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。輔助閘門(mén)改造內(nèi)容：增設(shè)六套小行程液壓缸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助閘門(mén)開(kāi)度功能，通過(guò)電位器給定、遠(yuǎn)程手動(dòng)給定、遠(yuǎn)程自動(dòng)給定三種閘門(mén)開(kāi)度控制信號(hào)來(lái)源，運(yùn)用自如地實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)或檢修模式下或異常波動(dòng)下的良好布料效果。
2.1.2 梭式布料器料流改向裝置的應(yīng)用
梭式布料器在布料過(guò)程中，由于料流拋灑方向?yàn)橄蚯暗膾佄锞(xiàn)狀，當(dāng)物料入倉(cāng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一端物料前拋時(shí)經(jīng)混合料倉(cāng)倉(cāng)壁反射落入倉(cāng)內(nèi)，貼近倉(cāng)壁處，形成正常的偏析，而另一端物料拋灑至接近料倉(cāng)中心線(xiàn)部位堆積后，落向倉(cāng)壁端，形成端部粒度大的有害偏析。為了解決以上問(wèn)題，在梭式布料器落料口處安裝料流控制裝置，由特制的軌道與梭式布料器的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)料流控制裝置，以改變料流方向至合理位置，解決有害偏析的問(wèn)題。
2.2 配料技術(shù)的改進(jìn)
2.2.1 燃料熔劑聯(lián)合外配工藝
太鋼450m2燒結(jié)機(jī)原設(shè)計(jì)有燃料分加工藝，投產(chǎn)后，該系統(tǒng)運(yùn)行正常，面對(duì)4350m3高爐提出的高強(qiáng)度燒結(jié)礦、高穩(wěn)定性SiO2及R的要求，結(jié)合當(dāng)今行業(yè)最新的研究，利用現(xiàn)有燃料外配流程和設(shè)備，進(jìn)行適當(dāng)改造后，自主開(kāi)發(fā)了熔劑外配工藝，并進(jìn)行了蛇紋石外配和蛇紋石、焦粉聯(lián)合外配的工業(yè)性試驗(yàn)，起到了改善燒結(jié)礦品質(zhì)的作用。
2.2.2 高配比生石灰穩(wěn)定配加和生石灰流化技術(shù)
太鋼450m2燒結(jié)機(jī)使用含鐵原料中精礦粉比例達(dá)50%，生石灰配比在9.5%左右。由于生石灰具有較高的CaO含量和很高的活性度，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)頻繁發(fā)生倉(cāng)內(nèi)懸料導(dǎo)致生石灰斷配或出料口噴灰導(dǎo)致瞬時(shí)流量異常增大等問(wèn)題。這些問(wèn)題輕則導(dǎo)致混合料水份大幅波動(dòng)，影響布料以及燒結(jié)終點(diǎn)的控制。嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致濕料堵塞后部系統(tǒng)料嘴或干料壓皮帶等問(wèn)題，以至形成生產(chǎn)事故，同時(shí)還給燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定，尤其是化學(xué)成份的穩(wěn)定帶來(lái)不利的影響。
解決方案：
1） 在料倉(cāng)上部增加進(jìn)料導(dǎo)流板，當(dāng)物料被氣力輸送至料倉(cāng)頂部下落的過(guò)程中，受到導(dǎo)流板的阻擋，物料減速并靠自重下落，由此降低來(lái)料對(duì)倉(cāng)內(nèi)物料的沖擊速度。
2） 在料倉(cāng)的兩個(gè)錐斗部分設(shè)置流化板，由流化風(fēng)機(jī)供氣，流化氣經(jīng)過(guò)干燥凈化處理后，由加熱裝置加熱到150℃，干燥的熱空氣不但可以降低物料顆粒之間空氣的相對(duì)濕度，而且可以增加物料顆粒之間的空氣量，增加物料的流動(dòng)性。流化空氣在輸送落料和料倉(cāng)放料的過(guò)程中始終處于開(kāi)啟狀態(tài)，由于料倉(cāng)下方是螺旋輸送出料，下方出口不是密閉的系統(tǒng)，所以流化板安裝在錐斗靠上的位置，防止流化風(fēng)從螺旋輸送機(jī)泄漏。安裝流化裝置后完全解決生石灰倉(cāng)的粘料問(wèn)題，取得良好效果。
2.3 改善邊緣氣流的技術(shù)
2.3.1 阻風(fēng)盲篦條的開(kāi)發(fā)應(yīng)用
為了有效降低燒結(jié)過(guò)程的邊緣漏風(fēng)，促進(jìn)抽風(fēng)過(guò)程的氣流均勻分布，采用自主開(kāi)發(fā)的新型邊緣阻風(fēng)爐篦條，結(jié)合布料過(guò)程中邊緣壓入量的曲線(xiàn)控制技術(shù)，使燒結(jié)過(guò)程通過(guò)料層的有效風(fēng)量增加，并且分布更加均勻。
2.3.2 燒結(jié)機(jī)滑道恒定漏風(fēng)率控制方法
大型燒結(jié)機(jī)的固定滑道與臺(tái)車(chē)浮動(dòng)游板之間接觸緊，為滑動(dòng)摩擦，特別是在安裝初期，摩擦力大，極容易造成燒結(jié)機(jī)過(guò)流，所以磨損也快。而燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)輪與道軌之間為滾動(dòng)摩擦，摩擦力小，磨損慢。以上二者的磨損程度和磨損速度不同步，必然導(dǎo)致固定滑道與臺(tái)車(chē)浮動(dòng)游板之間因摩擦過(guò)快而及早產(chǎn)生縫隙，有縫隙便是漏風(fēng)點(diǎn)。同時(shí)加劇了燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)輪與道軌之間的摩擦力，影響燒結(jié)機(jī)整體不在一個(gè)水平面上，對(duì)燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行危害極大。為此發(fā)明一種新方法，使二者縫隙的大小同步一致，保證固定滑道和臺(tái)車(chē)浮動(dòng)游板間的縫隙最小，漏風(fēng)最小。杜絕因固定滑道與臺(tái)車(chē)浮動(dòng)游板磨損快而及早產(chǎn)生縫隙形成漏風(fēng)無(wú)法補(bǔ)救的缺陷，無(wú)需設(shè)備改造投資便能有效防止漏風(fēng)，較好滿(mǎn)足燒結(jié)工藝所要求的設(shè)備功能精度，進(jìn)而降低固定滑道與臺(tái)車(chē)浮動(dòng)游板間的漏風(fēng)。
2.4 過(guò)程控制技術(shù)的開(kāi)發(fā)
2.4.1 燒結(jié)過(guò)程BRP/BTP聯(lián)合診斷技術(shù)
傳統(tǒng)的燒結(jié)優(yōu)化控制軟件，一般僅對(duì)BTP（燒透點(diǎn)）進(jìn)行控制和調(diào)整，以追求產(chǎn)能最大化，而對(duì)料層的燃燒點(diǎn)（BRP）較少關(guān)注，無(wú)法很好地控制料層的橫向均勻布料，燃燒帶的下移速度不一，容易造成燒結(jié)礦品質(zhì)均勻性差。
為了有效預(yù)測(cè)燒結(jié)終點(diǎn)位置，采用BRP診斷技術(shù)，即在風(fēng)箱溫度上升拐點(diǎn)附近前后兩個(gè)風(fēng)箱沿臺(tái)車(chē)寬度方向增加測(cè)溫點(diǎn)，形成縱橫的溫度場(chǎng)檢測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)診斷軟件處理后得出BRP位置，為BTP控制提供可靠依據(jù)。
2.4.2 主抽風(fēng)門(mén)模式化操作
為了有效減少抽風(fēng)過(guò)程中的風(fēng)量浪費(fèi)，合理利用資源，對(duì)燒結(jié)機(jī)煙道卸灰系統(tǒng)進(jìn)行改造。實(shí)踐并采用密封良好的汽缸式卸灰閥減少漏風(fēng)，同時(shí)加強(qiáng)煙道的放灰管理，減少積灰，保證氣流通暢。改造機(jī)頭布料系統(tǒng)，調(diào)整松料棒的布局，增加料面平料板與壓料輥，保證料面平整，保證燒結(jié)過(guò)程氣流的均勻分布，為主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)控制模式化操作創(chuàng)造條件。通過(guò)理論計(jì)算與長(zhǎng)期實(shí)踐的總結(jié)，對(duì)主抽風(fēng)門(mén)調(diào)整實(shí)行模式化控制，將燒結(jié)機(jī)機(jī)速范圍、料層厚度、負(fù)壓與主抽風(fēng)門(mén)開(kāi)度范圍進(jìn)行合理的、嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)，保證風(fēng)量與機(jī)速的最佳匹配。避免了主抽風(fēng)機(jī)始終在能力過(guò)剩工況下運(yùn)行的情況，節(jié)省了能源。
2.5 燒結(jié)清潔生產(chǎn)技術(shù)
2.5.1 燒結(jié)煙氣脫硫、脫硝、除塵技術(shù)
太鋼綜合國(guó)內(nèi)外各種燒結(jié)煙氣脫硫方法和生產(chǎn)實(shí)踐的利弊，在450m2燒結(jié)機(jī)上實(shí)施活性炭移動(dòng)層脫硫、脫硝、除塵技術(shù)，是處理燒結(jié)煙氣最先進(jìn)的技術(shù)，在世界上有許多成功范例，如：澳大利亞BSL鋼鐵廠、新日鐵大分和名古屋、韓國(guó)浦項(xiàng)等均有運(yùn)行實(shí)例。實(shí)踐證明活性炭移動(dòng)層脫硫、脫硝、除塵是一項(xiàng)應(yīng)用成熟、運(yùn)行穩(wěn)定的技術(shù)。
太鋼450m2和新450m2燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硫脫硝工程采用日本三菱商事（株）活性炭移動(dòng)層脫硫脫硝除塵技術(shù)。其工藝具有集脫硫、脫硝、除塵三位一體的明顯環(huán)保優(yōu)勢(shì)，其脫硫率≥95%，脫硝率≥80%，排塵≤20mg/Nm3，且脫除的SO2可再生為H2SO4，炭質(zhì)粉末可應(yīng)用于焦?fàn)t、燒結(jié)、高爐生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)零排放，是當(dāng)今世界環(huán)保性能優(yōu)異的工藝。煙氣脫硫脫硝工程以控制污染物排放、提高環(huán)境質(zhì)量為目的，為非盈利項(xiàng)目。
2.5.2 系統(tǒng)噪聲治理
燒結(jié)系統(tǒng)是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的污染大戶(hù)，近年來(lái)燒結(jié)廢氣、粉塵的治理已見(jiàn)成效。而噪聲治理也逐漸受到更多的關(guān)注，廠房、通廊的全封閉技術(shù)，風(fēng)機(jī)、冷風(fēng)吸入閥等安裝消音裝置等已普遍采用。環(huán)冷機(jī)隔離圈、主抽風(fēng)機(jī)房通風(fēng)隔音裝置、主煙囪進(jìn)口煙道低頻吸收隔離系統(tǒng)等已在太鋼燒結(jié)機(jī)噪聲治理方面取得了很好的應(yīng)用效果。
3 實(shí)施效果表1為國(guó)內(nèi)大型燒結(jié)機(jī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
表1 國(guó)內(nèi)18家360m2～495m2大型燒結(jié)機(jī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
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機(jī)型，臺(tái) 利用系數(shù) 工序能耗 TFe SiO2
數(shù)×m2 t/m2.h kgce/t % %
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企業(yè)1 3×495 1.387 55.50 57.94 4.75
企業(yè)2 1×450 1.466 56.97 58.11 5.03
企業(yè)3 3×435 1.336 59.82 56.76 5.18
企業(yè)4 1×400 1.130 58.02 56.83 4.82
企業(yè)5 400 / 360 1.09 57.87 56.74 5.22
企業(yè)6 3×360 1.293 55.98 56.87 5.18
企業(yè)7 2×360 1.311 58.39 57.60 4.95
企業(yè)8 2×360 1.129 57.77 55.95 5.21
企業(yè)9 1×360 1.160 62.25 56.73 5.22
企業(yè)10 1×360 1.157 57.12 57.42 5.23
企業(yè)11 1×360 1.207 56.70 53.66 5.45
企業(yè)12 1×360 1.290 49.61 56.38 5.27
企業(yè)13 1×360 1.179 76.30 56.24 5.28
企業(yè)14 1×360 1.072 58.16 52.32 6.13
企業(yè)15 1×360 0.654 77.78 52.76
企業(yè)16 1×360 1.268 58.56 56.04 5.64
企業(yè)17 1×360 1.375 68.28 53.55 6.02
企業(yè)18 1×360 1.020 51.56 53.08 6.56
太鋼排名，位 1 6 1 4
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太鋼通過(guò)高產(chǎn)低耗清潔燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐，提升了燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化控制水平，提高專(zhuān)家系統(tǒng)BTP控制精度，大幅提高生產(chǎn)率的同時(shí)有效降低了生產(chǎn)成本。產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良，很好滿(mǎn)足高爐需求。
通過(guò)開(kāi)發(fā)液壓伺服布料自動(dòng)控制系統(tǒng)、梭式布料器料流改向裝置等新裝備、進(jìn)行燃料熔劑聯(lián)合外配等新工藝，采用阻風(fēng)盲篦條和自密封擋板以及燒結(jié)機(jī)滑道恒定漏風(fēng)率控制等新方法，革新燒結(jié)過(guò)程BRP/BTP聯(lián)合診斷、主抽風(fēng)門(mén)模式化操作、燒結(jié)煙氣脫硫脫硝除塵技術(shù)、環(huán)冷余熱回收利用、系統(tǒng)噪聲治理、循環(huán)污水利用和污水零排放等清潔燒結(jié)生產(chǎn)措施，取得增產(chǎn)、節(jié)能、提質(zhì)、清潔生產(chǎn)的良好效果。關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)明顯改善和提高，利用系數(shù)由1.286t/m2.h提高到1.466t/m2.h，工序能耗由59.4 kgce/t降低到56.97kgce/t。
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