江澤軍
（寶武集團(tuán)鄂城鋼鐵有限公司，湖北 鄂州 436000）
摘 要：全球鋼鐵行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。鄂鋼作為國(guó)內(nèi)重要的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，其燒結(jié)工序的效率直接影響到整體生產(chǎn)鏈的效益。近年來(lái)，隨著環(huán)保要求的提升和資源成本的上漲，優(yōu)化燒結(jié)產(chǎn)能效率成為鋼鐵行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。本文系統(tǒng)總結(jié)了近兩年以來(lái)，鄂鋼煉鐵廠(chǎng) 260m2 燒結(jié)機(jī)提高料層透氣性的生產(chǎn)實(shí)踐，通過(guò)分析料層透氣性對(duì)燒結(jié)機(jī)的影響，提出提高混合料透氣性的實(shí)踐措施，并對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行剖析。通過(guò)研究分析以期為鋼鐵行業(yè)的發(fā)展提供參考。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)機(jī)；透氣性；制粒
1 料層透氣性對(duì)燒結(jié)的影響
燒結(jié)料層透氣性的好壞，直接影響整個(gè)燒結(jié)過(guò)程，具體包括燒結(jié)塊的生產(chǎn)質(zhì)量及成本控制。透氣性好，則主抽風(fēng)機(jī)的阻力較小，機(jī)上負(fù)壓降低，抽入的空氣能夠與焦煤充分接觸，使燒結(jié)過(guò)程的物理化學(xué)反應(yīng)得以充分進(jìn)行。同時(shí)穿過(guò)燃燒帶的熱氣體給下層物料進(jìn)行干燥預(yù)熱，完成燒結(jié)過(guò)程氣固液熱交換，最后達(dá)到均勻燒結(jié)的目的［1］ 。如果物料透氣性差，主抽風(fēng)機(jī)的阻力增加，燒結(jié)機(jī)內(nèi)負(fù)壓提高，空氣難以通過(guò)料層，空氣與混合料接觸困難，固體燃料利用率較低，燃燒反應(yīng)不充分液相生成不足，結(jié)塊效率低，燒結(jié)塊產(chǎn)量降低［2］ 。
2 改善物料透氣性的基礎(chǔ)
2.1 加強(qiáng)燒結(jié)原料準(zhǔn)備
2.1.1 含鐵原料
某鋼鐵企業(yè)燒結(jié)礦的含鐵原料主要為 BRBF 粉、卡粉、PB 粉、高爐返礦，先在混勻料場(chǎng)進(jìn)行混勻，原料達(dá)到成分均勻穩(wěn)定效果，再由皮帶運(yùn)輸?shù)脚淞鲜疫M(jìn)行配料。
2.1.2 熔劑
選用熔劑為白云石、石灰石、生石灰。堿度的大小與波動(dòng)受 CaO、MgO、SiO2、Al2O3 含量的影響，而 CaO、MgO、SiO2、Al2O3 含量的多少主要由熔劑配比的大小決定，且熔劑可以強(qiáng)化燒結(jié)，必不可少。白云石、石灰石、生石灰通過(guò)直接購(gòu)買(mǎi)合格粒級(jí)的產(chǎn)品。
2.1.3 燃料
燒結(jié)車(chē)間生產(chǎn)所選用的固體燃料是焦粉與白煤搭配使用，焦粉從廠(chǎng)內(nèi)焦化車(chē)間及高爐槽下運(yùn)送到燒結(jié)煤倉(cāng)，使用兩段開(kāi)路破碎制成粒度-3mm 占 68%~78%以上的成品燃料。
2.2 控制返粉與精礦的比例
在燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中，配入篩分后的小粒級(jí)返礦，能顯著提高混合料的透氣性，同時(shí)燒結(jié)礦的生產(chǎn)率和轉(zhuǎn)鼓質(zhì)量也有所提高［3］ 。但當(dāng)小粒級(jí)返礦配比過(guò)高時(shí)，混合料反而無(wú)法混合均勻，熔劑燃料無(wú)法均勻依附在混勻礦上，制粒效果變差。同時(shí)因返礦粒度較粗，混合料整體透氣性將變好，又會(huì)使燃燒帶移動(dòng)速度加快，燃燒溫度達(dá)不到燒結(jié)的必要溫度，其結(jié)果會(huì)使燒結(jié)塊的強(qiáng)度變差，生產(chǎn)率降低。
而且由于返粉是燒結(jié)生產(chǎn)的循環(huán)物，它的增加就意味著燒結(jié)生產(chǎn)率下降，為保證燒結(jié)過(guò)程的有效進(jìn)行，將增加固體燃料的配入，提高生產(chǎn)成本［4］ 。總之，混合料中返粉超過(guò)一定限度后，透氣性和垂直燒結(jié)速度均增加都不能補(bǔ)償燒結(jié)塊產(chǎn)率的減少，以及成本的上升帶來(lái)的損失。
2.3 加強(qiáng)制粒效果
為了加強(qiáng)混合料的混勻和制粒，改善混合料的透氣性，設(shè)計(jì)采用圓筒混合機(jī)進(jìn)行兩段混合。一混充填率為 11.767%，混合時(shí)間約 2.52min，混合機(jī)轉(zhuǎn)速 6.5r/min；二混填充率為 14.639%，混合時(shí)間 4.17min，轉(zhuǎn)速 7r/min，遵循一混加水二混制粒的加水原則，一混加水量 15t/h，水分率 6.6%左右，二混加水量 3t/h。主操密切關(guān)注一混出料水分值變化，及時(shí)在二混做出調(diào)整減少混合料的波動(dòng)和波動(dòng)值。為統(tǒng)一四班水分操作，配置快速測(cè)水儀每班測(cè)定混合料水分。在實(shí)際生產(chǎn)操作過(guò)程中，物料控制的最佳水分范圍為 6.4%~7.4%。
2.4 強(qiáng)化燒結(jié)操作與控制
采用鋪底料工藝，是為保護(hù)臺(tái)車(chē)篦條、保證料層燒透、減少煙氣含塵量和延長(zhǎng)臺(tái)車(chē)工作年限，鋪底料的粒度為 10~18mm，鋪底料的料層厚度為 40~50mm，再進(jìn)行布料。為達(dá)到布料均勻、粒度分布合理的要求，采用梭式布料器均勻地給入燒結(jié)機(jī)混合料槽，再用圓輥給料機(jī)和九棍布料器均勻地在鋪上底料的臺(tái)車(chē)上布料，原料粒度由上至下偏析，逐漸增大，達(dá)到提高料層透氣性和提高了燒結(jié)礦的質(zhì)量與產(chǎn)量的目的。
燒結(jié)點(diǎn)火工藝采用焦?fàn)t煤氣作為主燃料，煤氣熱值 3750~3890kcal/Nm3 。采用厚料層燒結(jié)技術(shù)，點(diǎn)火溫度在 1050±50℃，為減少因表層燒結(jié)礦溫度急劇下降而對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量產(chǎn)生的負(fù)面影響，點(diǎn)火時(shí)間為 1.2min 左右，保溫時(shí)間為 3~4min。終點(diǎn)位置在倒數(shù)第二個(gè)風(fēng)箱±0.5 范圍，溫度區(qū)間控制按 280~350℃調(diào)整，保證液相固結(jié)溫度和保持時(shí)間。
3 提高混合料透氣性的實(shí)踐
3.1 提升原燃料掌控能力
混勻礦在使用過(guò)程中，出現(xiàn)換堆時(shí)，堆頭和堆尾成分波動(dòng)較大，造成燒結(jié)過(guò)程波動(dòng)和燒結(jié)礦 R 波動(dòng)，為煉鐵工序控制帶來(lái)負(fù)面影響?；靹虻V種石頭、編織袋等雜物多，影響混勻制粒和布料效果，對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量影響大。
對(duì)配礦工藝進(jìn)行調(diào)整，大堆端部料（堆頭堆尾）進(jìn)配料室專(zhuān)倉(cāng)，隨堆中混勻礦少量配用，減少混勻礦質(zhì)量波動(dòng)。將混勻礦中≥8mm 大顆粒比例占比降低至 10% 以下，大顆粒在燒結(jié)過(guò)程中使軟化區(qū)間加大，不容易形成液相凝結(jié)塊，使返礦率升高。同時(shí)對(duì)燃料粒度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整：固體燃料破碎粒度動(dòng)態(tài)調(diào)整，將固體燃料中≤3mm 占比與混勻礦中精粉率掛鉤，其目的是有效改善燒結(jié)礦橫斷面下部液相凝結(jié)狀態(tài)，減少氣孔，防止出現(xiàn)大孔薄壁燒結(jié)礦。將生石灰 5min 活性度納入跟蹤監(jiān)測(cè)，對(duì)比幾家生石灰活性度差異，以便確定其消化路徑，有針對(duì)性地補(bǔ)水，減少混合料水分的波動(dòng)。
3.2 提高料溫減少過(guò)濕層影響
料層提高以后，燒結(jié)過(guò)程中的冷凝現(xiàn)象加劇，造成過(guò)濕帶變寬，降低料層透氣性。為此，在混合料倉(cāng)和二次混合機(jī)中通入蒸汽加強(qiáng)對(duì)混合料的預(yù)熱的同時(shí)，通過(guò)對(duì)蒸汽加熱生產(chǎn)水的方式加快生石灰的消化作用，同時(shí)進(jìn)一步提高料溫，使混合料溫度預(yù)熱到“露點(diǎn)” （65℃）以上，基本消除了冷凝現(xiàn)象。同時(shí)降低混合料水分率，混合料水分控制目標(biāo)由 7.2%±0.4%降到 6.8%±0.2%，避免了過(guò)濕帶的形成對(duì)料層透氣性的影響。
3.3 提高混合制粒效果
燒結(jié)混合機(jī)歷經(jīng)逆向?qū)Я?、霧狀加水后，制粒效果有一定改善，但在持續(xù)的效果跟蹤下，發(fā)現(xiàn)新的不足點(diǎn)影響著制粒效果：①二次混合在工藝要求下，加水量基本在 2~4t/h，由于加水量小，螺旋噴頭并不能起到霧化效果，仍然是柱狀水流。②混合機(jī)內(nèi)按工藝要求本應(yīng)該為兩段 6 孔加水（靠近進(jìn)出料口各一段），同樣因加水量小而管徑較大，導(dǎo)致水流全部在出料口段，而末端無(wú)水，不符合工藝要求。③逆流襯板使用后，混合機(jī)填充率增加，其振動(dòng)值明顯偏高。于是選擇更換小口徑霧化噴頭，后期將二混水管整體改小。同時(shí)重新設(shè)計(jì)加水點(diǎn)位，出料口段加水噴頭數(shù)量減少，盡量往進(jìn)料口段加水。兩段混合機(jī)加水比例按 8∶2 分配，減少二混負(fù)荷，提高造球制粒效果。改造后混合料 1~6.3mm 占比增加到61.9%以上，且綜合粒徑達(dá) 3.72mm。同時(shí)將兩端混合加水比例寫(xiě)入操作規(guī)程，同時(shí)加水噴頭改小可能導(dǎo)致堵塞問(wèn)題納入日常檢修消缺項(xiàng)目。
3.4 自動(dòng)布料優(yōu)化控制方法
燒結(jié)采用自動(dòng)布料裝置，可根據(jù)設(shè)定料層厚度及層厚儀測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比，調(diào)整輔門(mén)開(kāi)度以此實(shí)現(xiàn)料層自動(dòng)控制。但在上料工序斷料、燒結(jié)開(kāi)停機(jī)、清松料器、換臺(tái)車(chē)、水分不穩(wěn)定等異常生產(chǎn)狀態(tài)下，該裝置調(diào)整過(guò)于滯后，會(huì)使料層縱向高低起伏，布料高處無(wú)法燒透。因此，選擇在異常狀態(tài)下改變控制方式，即由料面控制改為閥位控制，在停機(jī)前，將當(dāng)前閥位反饋值設(shè)定為閥位輸入值，確保開(kāi)停機(jī)過(guò)程中閥門(mén)開(kāi)度不隨料面變化，開(kāi)機(jī)時(shí)能快速布平料面?；旌狭想s物卡輔門(mén)時(shí)，使圓輥給料機(jī)的調(diào)節(jié)器輸出下降到最低。調(diào)大扇形門(mén)、活頁(yè)板開(kāi)度使大塊落下，同時(shí)圓輥兩側(cè)刮料刀更換為耐磨件保證圓筒厚度可控。
3.5 加強(qiáng)堵漏風(fēng)工作
隨著燒結(jié)機(jī)料層厚度的提高，風(fēng)箱負(fù)壓上升，漏風(fēng)更加嚴(yán)重。因此，加強(qiáng)環(huán)冷機(jī)、大煙道卸灰閥的管控，并建立制度按周期檢查每臺(tái)卸灰閥都在正常工作運(yùn)行，風(fēng)道、灰斗通暢無(wú)積灰，提高了風(fēng)機(jī)的有效進(jìn)風(fēng)量；定制度周期檢查風(fēng)箱、翻板閥、卸灰閥漏風(fēng)情況，及時(shí)補(bǔ)漏。一期大煙道人孔尺寸改小，減少漏風(fēng)。兩期煙氣含氧量分別降低至 14.5%、14.1%。
由于邊緣部分透氣性過(guò)剩，吸入大量的冷空氣，影響點(diǎn)火效果，容易造成邊緣部分點(diǎn)火效果差。燒結(jié)過(guò)程不同步，在梯形坡面與水平面交匯處形成嚴(yán)重的裂縫，造成大量有害漏風(fēng)。對(duì)此，通過(guò)延長(zhǎng)梭式布料器在混合料倉(cāng)兩側(cè)的停留時(shí)間，減輕混合料沿臺(tái)車(chē)橫向上的粒度偏析，使臺(tái)車(chē)兩側(cè)的下料量大于中間。同時(shí)更換所有臺(tái)車(chē)邊部三根爐條為無(wú)空隙爐條，使臺(tái)車(chē)擋板邊部風(fēng)量下降，加以減輕“邊緣效應(yīng)”，改善沿臺(tái)車(chē)橫向上的燒結(jié)均勻性，效果比較明顯。
3.6 布料圓筒改造
目前，布料因原料夾雜石頭或雜物，在前道工序未能有效攔截，就會(huì)導(dǎo)致石頭卡在布料圓筒上方活頁(yè)門(mén)處，使活頁(yè)門(mén)開(kāi)度變大。此時(shí)就需要崗位工及時(shí)前往現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整活頁(yè)門(mén)高度，排除石頭，否則會(huì)造成局部沖料，料層增厚，燒結(jié)終點(diǎn)滯后，機(jī)尾未燒透，在環(huán)冷機(jī)出現(xiàn)二次燃燒的問(wèn)題，以及下道皮帶運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)紅礦燃燒皮帶的生產(chǎn)安全事故。
鄂鋼用 5W1H 的方法作出對(duì)策表，針對(duì)布料圓筒沖料這一主要原因制定了對(duì)策、措施和目標(biāo)。通過(guò)焊接24 根導(dǎo)料圓鋼均勻分布在圓筒輥皮表面，利用圓鋼凸起的特點(diǎn)，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程順利帶出混合料中夾雜的石頭等雜物。解決先前因石頭卡住下不來(lái)，導(dǎo)致活頁(yè)門(mén)間隙增大問(wèn)題。同時(shí)修訂了布料圓筒減速機(jī)更換標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)卡中減速機(jī)找正作業(yè)內(nèi)容、注意事項(xiàng)中校正要求和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，保證作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的正確有效性，提高布料圓筒傳動(dòng)輸出效率。2024 年燒結(jié)機(jī)檢修對(duì)布料圓筒進(jìn)行了改造，焊接 24 根導(dǎo)料圓鋼均勻分布在圓筒輥皮表面。通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，增加導(dǎo)料圓鋼后布料過(guò)程更加均勻，料層厚度變化幅度減小，從而燒結(jié)過(guò)程也更加均勻，燒結(jié)機(jī)尾斷面紅層厚度平整呈一條直線(xiàn)，對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量也有一定提升效果，達(dá)到了改造效果。
3.7 加裝梯形布料、松料器等裝置
鄂鋼燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)墻板高度 780mm，而燒結(jié)機(jī)料層提高至 850mm，造成料層厚度大于臺(tái)車(chē)欄板高度，布料過(guò)程中臺(tái)車(chē)兩側(cè)出現(xiàn)大量掉料。為此，在平料板兩側(cè)加裝三角形固定斜擋板，擋板下部與臺(tái)車(chē)欄板對(duì)齊，上部向內(nèi)略有傾斜，壓實(shí)臺(tái)車(chē)兩側(cè)布料，使臺(tái)車(chē)兩側(cè)高于欄板部分的料層邊緣形成一個(gè)斜坡，整體實(shí)現(xiàn)了梯形布料，既能提高料層厚度，也能減少燒結(jié)過(guò)程的邊緣效應(yīng)。
燒結(jié)松料器是固定在燒結(jié)機(jī)布料前端長(zhǎng)度為 1.8~ 2.0m 的長(zhǎng)條形圓鋼，其主要作用是調(diào)整料層結(jié)構(gòu)，影響氣體的流動(dòng)路徑和速率，從而提升料層的透氣性。初期松料器因原料攜帶的雜物以及本身含水，松料器就容易出現(xiàn)粘料掛雜物等問(wèn)題，進(jìn)一步造成料面拉鉤、局部坍塌，燒結(jié)礦疏松強(qiáng)度差返礦率高。為此，對(duì)松料器的長(zhǎng)度、高度、層數(shù)、松料桿的間距、直徑等進(jìn)行了多次調(diào)整，將三層松料器分別控制高度為 200mm、400mm、600mm 錯(cuò)位安裝，避免出現(xiàn)“打架”現(xiàn)象；利用手柄套筒套住松料器尾部米字結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)松料器，使其在生產(chǎn)狀態(tài)下去除頭部黏結(jié)料。從機(jī)尾斷面來(lái)看，底部的致密層基本消除，液相分布均勻，燒結(jié)速度提高了 8%。
4 應(yīng)用效果
采取上述一系列措施后，混合料透氣性得到了很大的改善：
首先，合料成球率由原來(lái)了 23.6%提高到 43.3%，混合料平均溫度提高到 67.4℃，料層過(guò)濕現(xiàn)象明顯減輕；燒結(jié)料層由原來(lái) 780mm 提高到 850mm，燒結(jié)負(fù)壓也從原來(lái)的 18.9kPa 降低到 17.8kPa，透氣性明顯好轉(zhuǎn)。含氧量由 16.1%降低至 14.3%，燒結(jié)機(jī)尾斷面均勻，邊緣效應(yīng)有所降低；燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度上升 1.3%，RDI 由61%穩(wěn)定至 72%以上，內(nèi)返率由 20.66%降低到 18.22%，利用系數(shù)提高到 1.436t/（m2· h），效果明顯。
其次，燒結(jié)固體燃料消耗和電耗分別由 2022 年的52.70kg/t、41.80kW·h/t 降低到 2024 年下半年的49.62kg/t、36.45kW·h/t，成本降低 8.27 元 /t。
5 總 結(jié)
要使燒結(jié)工序能夠降本增效，改善物料透氣性是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過(guò)文章的分析，得出改善物料透氣性的有效途徑：
（1）堅(jiān)持抓好漏風(fēng)長(zhǎng)期治理制度，臨時(shí)補(bǔ)漏和檢修補(bǔ)漏相結(jié)合，保障漏風(fēng)率持續(xù)穩(wěn)定在 40%以下；風(fēng)箱、導(dǎo)氣管、膨脹節(jié)、卸灰閥等關(guān)要設(shè)備周期性排查，做好臺(tái)車(chē)本體漏風(fēng)治理，大小欄板、插銷(xiāo)孔、防磨板、爐篦條、隔熱墊時(shí)刻可靠，密封到位。
（2）用好混合機(jī)微波加水裝置，保障混合料 6.6%~7.0%水分穩(wěn)定率 90%以上；提高料溫到“露點(diǎn)”（65℃）以上，嘗試二次混合機(jī)霧化加水試驗(yàn)，提高混合料成球率；改進(jìn)混合機(jī)出料口防磨塊設(shè)計(jì)，保障筒體長(zhǎng)度不磨損，混勻制粒時(shí)間有保障。
（3）改善燒結(jié)過(guò)程粘結(jié)相數(shù)量及質(zhì)量，保障盡量多的 SFCA 生成量，堅(jiān)持混勻礦全粒級(jí)數(shù)據(jù)跟蹤，杜絕平均粒徑達(dá)標(biāo)，兩級(jí)分化情形出現(xiàn)。
（4）優(yōu)化原料的同時(shí)，提高主操工超前預(yù)控能力，對(duì)上料波動(dòng)及早判定，及早處置，避免波動(dòng)放大；嚴(yán)格抓好配水、配煤控制要求，通過(guò) ESOP 工藝操作卡固化操作，杜絕對(duì)燒結(jié)機(jī)質(zhì)量影響。
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