唐澤華 王毅 鄧俊
（方大特鋼科技股份有限公司）
摘 要:130㎡燒結(jié)機(jī)自2018年擴(kuò)容改造后，燒結(jié)裝備的升級(jí)帶來燒結(jié)生產(chǎn)能力的提升，但燒結(jié)生產(chǎn)工況負(fù)壓上升、燒結(jié)料層厚度倒退了。通過對(duì)制約料層厚度提升的因素分析，總結(jié)出提高燒結(jié)的均勻性、優(yōu)化燒結(jié)熔劑結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化生石灰消化、提高混合料溫度、管控有害元素帶入等一系列的措施，實(shí)現(xiàn)了130㎡燒結(jié)機(jī)達(dá)800mm厚料層燒結(jié)的突破。
關(guān)鍵詞:厚料層；熔劑；K和Cl；料溫
厚料層燒結(jié)作為20世紀(jì)80年代開始發(fā)展起來的燒結(jié)技術(shù)，普遍認(rèn)為厚料層燒結(jié)能夠改善燒結(jié)礦質(zhì)量，提高燒結(jié)礦強(qiáng)度，提高成品率，降低固體燃料消耗和總熱量，降低燒結(jié)礦FeO含量和提高還原性。由于厚料層燒結(jié)具有的優(yōu)點(diǎn)，我國近年來厚料層燒結(jié)在國內(nèi)眾多鋼鐵企業(yè)已成功應(yīng)用，國內(nèi)多數(shù)企業(yè)料層厚度已能提高到650mm-700m，同時(shí)眾多冶金工作者也開展了突破800mm超厚料層燒結(jié)相關(guān)技術(shù)研究，行業(yè)比較先進(jìn)的企業(yè)也已取得 900mm 超厚料層燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐，取得良好效果。
方大特鋼130㎡燒結(jié)機(jī)于2004年5月份投產(chǎn)，2018年進(jìn)行大修改造升級(jí)，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)由歷史最高水平1.61t/(㎡·h)上升至1.81 t/(㎡·h)（如表1），但燒結(jié)料層厚度卻始終提高不了，燒結(jié)料層厚度反而由大修前640mm-650mm降低至平均590mm（臺(tái)車擋板高度700mm），燒結(jié)料層厚度倒退了。因此，當(dāng)前提升130㎡燒結(jié)機(jī)料層厚度是燒結(jié)工序亟需解決的生產(chǎn)難題。
一、制約料層厚度提升因素分析
（一）燒結(jié)爐篦條堵塞
2018年3月下旬開始，燒結(jié)機(jī)篦條出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象（如表2）。爐篦條糊堵的臺(tái)車透氣性急劇下降、臺(tái)車斷面出現(xiàn)大量生料，進(jìn)入環(huán)冷機(jī)又產(chǎn)生了二次燃燒，導(dǎo)致礦溫高燒傷皮帶，皮帶頻繁更換帶致使燒結(jié)機(jī)作業(yè)率降低，影響著燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量下降。
相關(guān)研究表明，燒結(jié)料層底部凝結(jié)水的促進(jìn)作用、高堿金屬氯化物微細(xì)粉塵的黏附作用、以及爐箅條本身耐腐蝕性較差共同導(dǎo)致了箅條的板結(jié)和腐蝕。通過對(duì)篦條粘結(jié)物化驗(yàn)（如表3），其結(jié)果也驗(yàn)證了該機(jī)理。
（二）熔劑結(jié)構(gòu)不合理
130㎡燒結(jié)機(jī)長期使用高于55%比例的白云石粉，輕燒白云石粉基本未使用。研究結(jié)果表明，活性度高的生石灰比活性度低的生石灰同化行為好；活性度相同的生石灰MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)低的同化行為好；石灰石與Fe2O3純?cè)噭┓磻?yīng)的同化行為較好，這主要是由于高溫下生成了高活性的CaO；白云石的同化行為較差，這主要是由于白云石中的MgO形成了MgO·Fe2O3高熔點(diǎn)物質(zhì)。大量采用鎂質(zhì)生料熔劑的結(jié)構(gòu)是不合理的，一定程度制約了燒結(jié)生產(chǎn)。
（三）燒結(jié)用生石灰質(zhì)量差、未進(jìn)行消化的問題
130㎡燒結(jié)機(jī)從配料至二次混合機(jī)出口，物料運(yùn)輸時(shí)間約為8分鐘，從配料至混合料倉出口，物料運(yùn)輸時(shí)間約15分鐘。而我廠使用的外購生石灰，消化速度均大于10分鐘，質(zhì)量較差的高達(dá)20分鐘以上（如表4）。燒結(jié)二次混合機(jī)，主要作用是造球，但由于生石灰活性差，在出二次混合機(jī)、甚至在混料料倉內(nèi)繼續(xù)吸水消化膨脹，破壞已制粒的小球、并且導(dǎo)致混合料水分下降，最終致使燒結(jié)料透氣性惡化。
新建了600TPD套筒窯生產(chǎn)石灰，破碎后通過氣力輸送至本廠生石灰倉，進(jìn)一次混合機(jī)的皮帶機(jī)上方，配備了雙層消化器，但由于生石灰活性度不穩(wěn)定，在活性度高時(shí)加足了水、形成顆粒狀消石灰，當(dāng)活性度突然下降時(shí)，生石灰吸水量降低又導(dǎo)致消石灰繼續(xù)吸水形成大塊生石灰球無法與混合料均勻混合或糊狀泥漿堵塞消化器，因此本廠生石灰也未加水消化。
（四）混合料溫度有待提升
生產(chǎn)實(shí)踐表明。提高燒結(jié)混勻料的料溫，使其達(dá)到露點(diǎn)以上時(shí)，可以顯著減少料層中水汽冷凝而形成的過濕現(xiàn)象，從而降低了過濕對(duì)氣流的阻力，改善了料層透氣性，使抽過料層的空氣量增加，為料層內(nèi)的熱交換創(chuàng)造了良好條件。燒結(jié)機(jī)混合料溫度不能穩(wěn)定在65℃以上，且冬季時(shí)料溫急劇下降(如圖1)。燒結(jié)料溫低，已使得料層的透氣性惡化，對(duì)燒結(jié)過程產(chǎn)生很大的影響。
（五）燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率高
燒結(jié)脫硫入口氧含量長期維持在16%以上，如檢修周期間隔40天以上，在線監(jiān)測(cè)燒結(jié)脫硫入口氧含量可達(dá)到17%以上。
二、實(shí)現(xiàn)厚料層生產(chǎn)的技術(shù)措施
（一）提高燒結(jié)的均勻性
梯形布料使臺(tái)車兩側(cè)料層厚度小于中間，臺(tái)車兩側(cè)透氣性更好，進(jìn)一步加強(qiáng)了燒結(jié)過程中的“邊 緣效應(yīng)”，邊緣部分燒結(jié)速度加快，提前到達(dá)燒結(jié)終點(diǎn)。由于邊緣部分透氣性過剩，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，通過延長梭式布料器在混合料倉兩側(cè)的停留時(shí)間，減輕混合料沿臺(tái)車橫向上的粒度偏析，同時(shí)調(diào)整兩端的活動(dòng)閘門開度，使臺(tái)車兩端的下料量大于中間，并在臺(tái)車的兩側(cè)適當(dāng)壓料，以減輕“邊緣效應(yīng)”，改善沿臺(tái)車橫向上的燒結(jié)均勻性，效果比較明顯。
（二）優(yōu)化燒結(jié)熔劑結(jié)構(gòu)
為了更好地利用各種燒結(jié)熔劑，一是采取提高熟熔劑比例。從2019年12月份開始，逐步提高輕燒白云石粉用量，降低白云石粉用量，熟熔劑比例由 2018 年 53.5% 逐步提升至90%，到最后停用了白云石粉。二是淘汰劣質(zhì)外購生石灰，在抓好新建600TPD套筒窯的生產(chǎn)工作，自產(chǎn)生石灰產(chǎn)量逐步提升，外購生石灰需求量下降，對(duì)外購生石灰進(jìn)行優(yōu)勝劣汰，最終保留了一家外購生石灰。
（三）改進(jìn)生石灰消化
在配1皮帶上增加一根水管，對(duì)外購生石灰進(jìn)行噴水提前消化。將本廠生石灰消化器多余葉片去處、更改消化水管大小與位置分布、縮小下料口、增加配料皮帶分料器，將本廠生石灰直接消化成生石灰漿液狀，即使活性度發(fā)生改變，也不會(huì)堵塞下料口。
（四）提高混合料溫度
將管網(wǎng)低壓蒸汽通入二混圓筒內(nèi)，對(duì)混合料進(jìn)行升溫；混料筒接入大煙道回收蒸汽，因其壓力高，為避免噴倉傷人，蒸汽放散閥長期開在20%-30%，蒸汽利用率低；經(jīng)研究將混合料倉倉壁蒸汽管向上抬高1米（如圖2），并將混合料倉位控制在2/3進(jìn)行操作，蒸汽放散閥下降至10%以下，預(yù)熱效果提升顯著（如圖3）。
（五）降低燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率
對(duì)燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)點(diǎn)進(jìn)行日排查、日處理；每天統(tǒng)計(jì)燒結(jié)機(jī)脫硫入口氧含量；除正常 50 天周期的月修外，每月再設(shè)置一次4-8 小時(shí)的小檢修，集中對(duì)漏風(fēng)點(diǎn)進(jìn)行整治。2020 年 4 月份后，脫硫入口氧含量維持在15.5%以下。
（六）管控?zé)Y(jié)有害元素帶入
認(rèn)識(shí)是 K 元素和 Cl 元素對(duì)燒結(jié)的危害，采取必要手段一是管控?zé)Y(jié)礦 K 元素，提出燒結(jié)混勻礦 K2O＜0.100％，配礦適度限制K元素含量高的國內(nèi)粗精粉和進(jìn)口非主流礦的使用比例，同時(shí)分清機(jī)頭電場灰，杜絕第3、4電場灰回流燒結(jié)使用；二是對(duì)脫硫用水進(jìn)行優(yōu)化，一部分接入球團(tuán)帶冷機(jī)，對(duì)球團(tuán)礦進(jìn)行冷卻。另外使用吸排車，每天轉(zhuǎn)運(yùn)約50噸至煉鋼悶渣工藝使用。通過減少脫硫水的使用，消除了Cl元素的循環(huán)富集，可以降低爐篦條的腐蝕程度；三是改變爐篦條間距：改變爐篦條圖紙，將兩根爐篦條之間間距由 5mm 提高至 6mm，并相應(yīng)將鋪底料粒級(jí)由 8-16mm 改為 10-20mm，增加過風(fēng)量。在各項(xiàng)措施實(shí)施后，終有效地解決了燒結(jié)篦條的粘結(jié)問題。
（七）其它提升措施
（1）改造松料器：松料器起初使用彈簧扁鋼制作，易掛雜物，后改用圓鋼制作，料面“拉溝”現(xiàn)象減少。
（2）以風(fēng)為綱：在燒結(jié)機(jī)負(fù)壓未超過設(shè)計(jì)值、主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)電流不超標(biāo)的情況下，將主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度由 90% 增加至100%。
（3）停用焦化除塵灰：130㎡燒結(jié)機(jī)原先使用了約0.6%的焦化除塵灰代替焦粉作為固體燃料使用，但其粒級(jí)＜0.5mm達(dá)到100%，在燒結(jié)過程中會(huì)被高負(fù)壓抽到物料下層，造成下部配碳高燃燒帶變寬，影響下部透氣性。將焦化除塵灰改運(yùn)至噴煤使用，解決了這一問題。
三、實(shí)施結(jié)果
通過以上措施，逐步進(jìn)行降低燒結(jié)機(jī)機(jī)速、提高料層厚度生產(chǎn)實(shí)踐，燒結(jié)機(jī)機(jī)速由 2m/min 下降至 1.3m/min，料層厚度逐步提升，到 2020 年年底料層已達(dá) 800mm，固體燃料消耗由53kg/t降低至50.20kg/t。燒結(jié)機(jī)負(fù)壓維持在17kpa左右，低于安全運(yùn)行設(shè)計(jì)值18.5kpa要求，產(chǎn)量日產(chǎn)量保持在5700噸，能滿足高爐生產(chǎn)需求。
四、結(jié)論
(1)通過提高燒結(jié)的均勻性、優(yōu)化燒結(jié)熔劑結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化生石灰消化、提高混合料溫度、管控有害元素帶入等措施，在配礦條件未發(fā)生較大改善的前提下，大幅度提高燒結(jié)混合料透氣性，取得了企業(yè)厚料層燒結(jié)的歷史突破。
(2)實(shí)施厚料層燒結(jié)后，燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量有了明顯提高，同時(shí)節(jié)能降耗效果顯著。130㎡燒結(jié)機(jī)料層厚度由600mm提升至800mm后，燒結(jié)固體燃料消耗降低約2.8kg/t.礦。
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