梁臣忠^1.2

（首鋼水城鋼鐵（集團）有限責(zé)任公司，貴州 水城 553600）

摘要：目前國內(nèi)燒結(jié)生產(chǎn)的主流工藝為厚料層燒結(jié)，對燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)改善、降低能耗和減少CO₂的排放有著顯著的作用。水鋼由于提高鐵精粉比例導(dǎo)致燒結(jié)機料層厚度下降、單位固體燃料消耗增加、返礦率升高和質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。水鋼265m²燒結(jié)機通過對生石灰活性度的提高，混合料制粒效果改善、燒結(jié)機臺車整體改造、布料方式的優(yōu)化改造和爐條板結(jié)的治理以及終點溫度的穩(wěn)定性的控制等技術(shù)措施的實施提高料層厚度, 料層厚度逐步從800mm提高至1000 mm, 燒結(jié)礦質(zhì)量持續(xù)提升, 燒結(jié)礦產(chǎn)量穩(wěn)步提高,燒結(jié)礦單位固體燃耗從48.77(kg·t^-1)下降到47.86(kg·t^-1)。轉(zhuǎn)鼓強度由77.30%增加到77.54%。每噸燒結(jié)礦化石燃料排放碳排放0.120tCO₂降至0.110tCO₂，降幅為8.3%。

關(guān)鍵詞：厚料層，燒結(jié)，終點溫度，碳排放

鑒于厚料層燒結(jié)技術(shù)憑借其出色的蓄熱能力和承載大量物料的獨特優(yōu)勢^[1]，自問世以來便迅速在全球燒結(jié)領(lǐng)域內(nèi)獲得了廣泛認(rèn)可與應(yīng)用^[2]，使得現(xiàn)今的燒結(jié)料層高度普遍邁過了700mm的大關(guān)，更有部分領(lǐng)先企業(yè)將其極限推升至900mm之上^[3-6]。然而，伴隨著料層高度的不斷提升，一系列挑戰(zhàn)接踵而至——成本激增與生產(chǎn)指標(biāo)下滑的雙重困境^[7-8]，令繼續(xù)攀登變得日益艱難，料層增高的腳步仿佛遭遇了一道無形的天花板^[9-11]。

與此同時，燒結(jié)礦作為占據(jù)我國高爐用含鐵材料七成以上的基石，其產(chǎn)出質(zhì)量和效能直擊鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈的核心^[12-13]，關(guān)系著整個行業(yè)的命運與發(fā)展。特別是當(dāng)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格、“雙碳”目標(biāo)成為國家發(fā)展戰(zhàn)略主旋律之際，燒結(jié)環(huán)節(jié)的產(chǎn)能與排放問題已然對煉鐵產(chǎn)能構(gòu)成實質(zhì)性威脅，迫切呼喚一場深刻的變革^[14-16]。

厚料層燒結(jié)技術(shù)憑借其獨特的熱利用率高、節(jié)省燃料、提升生產(chǎn)能力、改善產(chǎn)品質(zhì)量以及減少排放等多重優(yōu)勢^[17]，正逐步成為燒結(jié)領(lǐng)域內(nèi)的革新焦點。它不僅能大幅度提升能源利用效率，降低固體燃料消耗，還能夠顯著增強燒結(jié)礦的產(chǎn)量與質(zhì)量，同時在環(huán)保減排方面展現(xiàn)積極效用^[19-21]。尤其是隨著全球?qū)?ldquo;雙碳”目標(biāo)的重視程度加深，厚料層燒結(jié)技術(shù)因其節(jié)能減排特性，成為了實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵途徑之一^[22-24]。

面對生鐵產(chǎn)能持續(xù)擴張與環(huán)保壓力日增的雙重挑戰(zhàn)，燒結(jié)行業(yè)亟待尋求提效降耗的新途徑。在此背景下，超厚料層燒結(jié)技術(shù)無疑成為了破局利器。首鋼水鋼通過對6號265m²深入探究厚料層燒結(jié)原理，逐步形成了涵蓋理論指導(dǎo)與實踐操作的完整超厚料層燒結(jié)技術(shù)體系，成功實現(xiàn)了1000mm超厚料層下的高效穩(wěn)定生產(chǎn)。

1  水鋼燒結(jié)問題

1.1  厚料層提高前問題

面對鋼材市場的長期疲軟和鋼鐵行業(yè)普遍面臨的嚴(yán)峻成本壓力，各大鋼鐵企業(yè)正積極探索降本增效的新路徑。鑒于此，公司提出“四一一”戰(zhàn)略應(yīng)運而生，其中關(guān)鍵一項便是大幅提升國內(nèi)鐵精粉的使用比重，以此替代價格高昂的進口礦資源，力求在原材料采購環(huán)節(jié)實現(xiàn)成本削減。然而，隨著國產(chǎn)鐵精粉在配料體系中的份額激增，尤其是細(xì)小顆粒的普遍存在，引發(fā)了新的挑戰(zhàn)——細(xì)礦粉極易在燒結(jié)料層中堆積，形成阻塞，嚴(yán)重影響了燒結(jié)進程的順暢性和燒結(jié)礦的產(chǎn)出質(zhì)量，嚴(yán)重惡化燒結(jié)指標(biāo)，達(dá)不到提升鐵精粉比例降低成本的初衷。充分利用好國內(nèi)鐵精粉資源，確保生產(chǎn)成本的可控與產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，進而推動整個產(chǎn)業(yè)鏈的健康可持續(xù)發(fā)展。

表1. 2023年6-12月燒結(jié)機生產(chǎn)情況

如表1所示，公司在2023年6月份嘗試開始提高鐵精粉比例，從26.5%升至高峰值40.8%，而后回落至38.5%，期間料層厚度經(jīng)歷由833mm降至775mm再反彈至801mm的過程，同時，返礦率從14.95%增長至17.04%。尤為注意的是，在10月，當(dāng)鐵精粉比例激增至40.8%之際，料層厚度緊縮至775mm，返礦率飆升至15.78%，這兩組數(shù)字清晰地映射出，隨鐵精粉比例的大幅增加，料層厚度受到壓縮，而返礦率顯著攀升，反映出了鐵精粉含量變動對燒結(jié)過程的直接影響。這一系列數(shù)據(jù)波動不僅揭示了鐵精粉對燒結(jié)工藝的具體作用機制，也突顯了持續(xù)監(jiān)測并適時調(diào)控鐵精粉使用量的重要性，以保障燒結(jié)作業(yè)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

如圖1（a）所示，鐵精粉使用比例和料層厚度的相關(guān)系數(shù)為-0.92005，有較強的相性。鐵精粉比例的提升直接引發(fā)了燒結(jié)料層透氣性的下降，迫使其厚度不得不從原有的835mm下調(diào)至770mm，以維持正常的燒結(jié)進程。這一變化的關(guān)鍵在于，細(xì)小顆粒的鐵精粉在高溫環(huán)境下易于凝聚成團，形成緊密結(jié)構(gòu)，降低了料層的整體滲透性，進而不利于熱量均勻傳導(dǎo)與氧氣充分供給，從而迫使通過降低料層厚度的方式來進行應(yīng)對此類透氣障礙，確保燒結(jié)作業(yè)的連續(xù)運行。如圖1(b)所示，料層厚度與返礦率展現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)高達(dá)-0.87621。這意味著，隨著料層厚度的增加，返礦率顯著下降，反之亦然。其一料層厚度的增加有效抑制了燒結(jié)邊緣區(qū)域不穩(wěn)定的燒結(jié)礦產(chǎn)生，進而大幅度減少了返礦的比例。這是因為較厚的料層能夠提供更充足的熱交換空間，使得整體溫度分布更為均衡，減輕了邊緣部位因過快冷卻而導(dǎo)致的燒結(jié)不足現(xiàn)象。其二，由于料層厚度增加，單位面積燒結(jié)礦的量增加，從而降低了一面兩邊未充分燒結(jié)部分的占比，即返礦率得到實質(zhì)性的削減。

圖1（a. 鐵精粉比例對料層厚度的影響，吧b.料層厚度對返礦率的影響）

1.2  料層厚度監(jiān)測手段

圖2展示了一套完善的料層厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其中(a)為平料高度顯示儀表，(b)則是料層厚度中控顯示儀器。通過這兩個關(guān)鍵設(shè)備，實現(xiàn)了對料層厚度的有效實時監(jiān)測。平料高度顯示儀表用于直接觀測料面位置，確保均勻鋪展，而中控顯示儀器則能連續(xù)記錄并分析料層厚度變化，共同構(gòu)成了精確控制燒結(jié)料層的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

圖2.（a.平料高度顯示儀表；b.料層厚度中控顯示儀器）

1.3料層厚度的提高過程

重點圍繞生石灰活性度提升與消化速率優(yōu)化展開工作，同步改良加水比例與方式，并對設(shè)備進行創(chuàng)新升級。至2024年4月，料層厚度已突破至949mm。隨后，通過對終點溫度和燒結(jié)負(fù)壓進行深度調(diào)優(yōu)，加之生石灰活性度的持續(xù)改進，至同年9月，料層厚度達(dá)1000mm，創(chuàng)下國內(nèi)先進水平。

圖3.水鋼265m²燒結(jié)機料層厚度提高過程示意圖

2  實施1000生產(chǎn)的技術(shù)措施

2.1  提高生石灰活性度

通過精心選取原料、優(yōu)化煅燒工藝與創(chuàng)新合成技術(shù)，生石灰中CaO的含量得以顯著提升。通過圖4（a）, CaO月平均變化趨勢圖,可以明顯看出生石灰CaO含量由2023年12份的85.36%提升到2024年9月份的89.97%。在結(jié)合圖4（b）,(c),(d).可以看出整個CaO含量提升過程可分為3個段，第一階段為2023年12月到2024年3月，CaO含量占比均值在85.28%到85.57%內(nèi)波動，每月在6個標(biāo)準(zhǔn)差內(nèi)的的上下波動范圍小，性能較為穩(wěn)定，但是含量低。第二階段在2023年4-8月，CaO含量較為第一階段有較大的提升，每月CaO平均含量在87%以上，但是6個標(biāo)準(zhǔn)差內(nèi)波動范圍較大，表現(xiàn)在圖4（d）中，就是每次監(jiān)測的CaO含量波動范圍較大，圖4（d）移動極差可以看出，連續(xù)2個檢測的CaO含量相差較大，部分達(dá)到5個百分點。第三段在2024年9月，CaO的平均含量在89.97%，且波動范圍減小，由圖4（d）中2個控制圖可看出，在9月份中下旬CaO的含量的波動大幅度減小，CaO的含量基本穩(wěn)定在89.97±0.5%以內(nèi)。

CaO含量的提升與穩(wěn)定，對燒結(jié)礦的品質(zhì)及生產(chǎn)效能帶來顯著優(yōu)化。首先，CaO增進燒結(jié)過程液相形成，強化燒結(jié)礦機械強度與還原性，助力低碳節(jié)能生產(chǎn)。其次，通過平衡酸堿比，提高燒結(jié)礦化學(xué)穩(wěn)定性，抵抗侵蝕，增強耐用性。再者，優(yōu)化料層透氣性，確保充分氧化反應(yīng)，造就粒徑適中的燒結(jié)礦，利于破碎加工，提升后端工序靈活性。

圖4.生石灰CaO占比變化分析組合圖（a.CaO月平均變化趨勢圖；b.CaO隨時間變化的浮動柱狀圖；c.CaO月平均控制圖；d.CaO的每月分布控制圖）

如圖5所展現(xiàn)，一系列精心設(shè)計的工藝策略——優(yōu)選原料、精準(zhǔn)煅燒、細(xì)致研磨以及CaO含量的精準(zhǔn)調(diào)控，共同驅(qū)動了生石灰活性度的顯著躍升，自2023年12月初始的208.4 ml/4N-HCl，穩(wěn)健攀升至2024年9月的314.6 ml/4N-HCl水平。細(xì)觀圖5（b），可以發(fā)現(xiàn)，進入9月后，活性度檢測曲線相較于前幾月呈現(xiàn)出更加平滑的趨勢，波動幅度明顯收窄，標(biāo)志著生石灰活性穩(wěn)定性的極大提升，彰顯出工藝改良與參數(shù)優(yōu)化所帶來的顯著成效。高活性度的生石灰能夠迅速與配料中的其他組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加快燒結(jié)速率，縮短燒結(jié)周期，從而提高生產(chǎn)效率和爐子產(chǎn)能利用率，有助于形成更多的低熔點物質(zhì)，優(yōu)化燒結(jié)料層結(jié)構(gòu)，促使燒結(jié)礦內(nèi)部孔隙率和密度合理分配，最終產(chǎn)出的燒結(jié)礦具有更好的物理力學(xué)性能和冶金性能。

圖5.（a.生石灰的活性度月平均趨勢圖；b.生石灰活性度的檢測變化趨勢圖）

2.2強化制粒

生石灰消化和燒結(jié)加水制度調(diào)節(jié)

生石灰消化在燒結(jié)工藝中的核心作用在于，通過水合反應(yīng)生成熟石灰，這一過程不僅提升了混合料的粘結(jié)性和成型能力，而且有效降低了燒結(jié)所需溫度，加速了燒結(jié)進程。熟石灰細(xì)化的顆粒增強了燒結(jié)料層的透氣性，促進氣體流通，從而提高了燒結(jié)效率及礦石的密度與強度。同時，它還發(fā)揮了固硫功效，減少了有害氣體排放，推動了綠色生產(chǎn)的實踐。簡言之，生石灰的精準(zhǔn)消化是實現(xiàn)燒結(jié)高品質(zhì)、高效率和環(huán)境友好的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。

通過對石灰性能和燒結(jié)過程影響研究，發(fā)現(xiàn)石灰預(yù)消化能夠改善混合料制粒和燒結(jié)過程及燒結(jié)礦指標(biāo)。高溫消化水能明顯縮短消化時間，適宜的水灰比能夠滿足消化過程，提出了以水灰比和消化溫度為燒結(jié)預(yù)消化低活性石灰工藝的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，確定了60-70℃左右水溫及0.6-0.8的水灰比。如圖2生石灰消化率由53-58%，提高到65-70%。充分消化的熟石灰能為燒結(jié)提供更好的助熔效果，增強物料的粘結(jié)性和可加工性，從而提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

通過深入探究石灰特性和燒結(jié)機制的影響發(fā)現(xiàn)——預(yù)消化石灰可以顯著優(yōu)化混合料造球和燒結(jié)流程，以及最終燒結(jié)礦的性能。特別是使用高溫水進行消化，能大幅度提速，令消化周期顯著縮短。實驗顯示，精心調(diào)控至60-70°C的水溫和0.6-0.8的水灰比，成為了預(yù)消化低活性石灰的理想工藝條件。如圖6（a）所示，這種優(yōu)化方案促使生石灰消化率從原本的53%-58%，躍升至65%-70%。這意味著更多CaO成功轉(zhuǎn)化為Ca(OH)₂，提供了更強的助熔功能。完全消化的熟石灰大幅提升混合料的粘結(jié)性和可塑性，為燒結(jié)創(chuàng)造了更有利的條件，顯著增強了生產(chǎn)線的流暢性和成品礦石的質(zhì)量。這種改進不僅加強了礦物顆粒之間的相互作用，還提高了燒結(jié)效率和經(jīng)濟效益。

圖6.（a.改善前后生石灰消化對比，b.燒結(jié)混料加水制度調(diào)整）

圖6（b）為對燒結(jié)混料加水制度的調(diào)整。針對燒結(jié)混料工序，首次混料的水分降至26%-33%，較原先30%-35%有所減少，而在二次混料時再補入15%的水。此舉旨在克服只在第一次混料帶來的部分地方濕度過大、物料團聚難題、偏析等問題。通過控制總體濕度，提升透氣性和均勻性，避免前期過度濕潤，后期則精準(zhǔn)補水，確保混合料兼具高凝聚力與理想透氣度。如此一來，既維護了原料的良好流動性和反應(yīng)活性，又避免了因濕度過高引發(fā)的問題，實現(xiàn)了燒結(jié)效率與產(chǎn)品質(zhì)量的雙重優(yōu)化。

圖7.對生石灰消化和燒結(jié)加水制度改進對粒度的影響圖

圖7清晰展示了對生石灰消化與燒結(jié)混料加水制度的優(yōu)化后，對混合料粒徑分布產(chǎn)生的積極影響。經(jīng)過改良，混合料的平均粒徑顯著增大至5.70mm，相較于原始的5.33mm有了可觀提升。同時，小于3mm的細(xì)粒占比也得到有效控制，從34.72%下降到了29.71%。這一變化說明，優(yōu)化的消化與加水策略有效地改善了混合料的顆粒級配，減少了細(xì)粉比例，促成了更為合理的粒徑分布。粗細(xì)適中的粒徑結(jié)構(gòu)不僅有助于提升混合料的透氣性和穩(wěn)定性，還大大增強了燒結(jié)礦的熱傳導(dǎo)能力和抗壓強度，減少了燒結(jié)過程中的能量損耗，同時提高了成品礦的品質(zhì)。

2.3設(shè)備的開發(fā)與改進

1）二混加水噴頭改造

如圖8所示，原本的加水方式，水流直接從噴頭里出來，易形成柱狀。在實施時存在著一定的局限性。該方法下，較大的噴水量以直柱形式注入混合料中，易引發(fā)局部物料的過度濕潤現(xiàn)象，導(dǎo)致混料出現(xiàn)凝聚塊、水分分布不均等一系列問題，嚴(yán)重影響了混料效果及后續(xù)燒結(jié)過程的順利進行。鑒于此，采取了一項創(chuàng)新舉措——對噴頭進行了針對性改造，巧妙引入壓縮空氣輔助，大幅度提升了噴水的壓力等級，使原先的“柱狀噴射”轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)膩的“霧化灑落”。這一改變使水流均勻的覆蓋于混合料表面，確保了水分的均勻滲透與分散，有效避免了局部過濕狀況的發(fā)生，極大地改善了燒結(jié)混料的加水效果。為燒結(jié)混料創(chuàng)造了理想的濕度條件，顯著提升了制粒效果。

圖8.二次混料加水噴頭的改善示意圖

2)補全篦條

由于百葉篦條縫隙較大，造成大塊雜物進入燒結(jié)系統(tǒng)，影響燒結(jié)礦質(zhì)量。對此進行如下改造如圖9所示。其一，建立人工篩選站點，專業(yè)團隊負(fù)責(zé)清理回收雜礦中的大塊雜物，形成初步防護。其二，加強對百葉篦條的維護，保持其篩分效能，構(gòu)筑穩(wěn)固防線。其三，引入先進設(shè)備——圓盤電子秤配百葉窗篦條，攔截大塊雜物，保障系統(tǒng)安全。這一系列行動，層層設(shè)防，有效控制大塊雜物進入，確保燒結(jié)流程平穩(wěn)運行。

圖9. 改善百葉窗篦條示意圖

3)降低泥輥出料板高度

如圖10所示，原先，因泥輥出料板設(shè)置的高度偏高達(dá)到140-150mm，導(dǎo)致頻繁出現(xiàn)垮料狀況，為了緩解這一問題，不得不采取增加混合料水分的方法來提升其黏性，避免垮塌，然而，這卻意外促成了過濕層增厚，進而引起燒結(jié)過程的負(fù)壓升高。通常情況下，混合料水分需維持在8.8%以上方能有效防止垮料，但這無疑加重了燒結(jié)過程的壓力。

針對這一困境，通過在泥輥出料板下方加裝鋼板的方式，巧妙降低了其作業(yè)高度至120毫米，此舉顯著減少了垮料的發(fā)生幾率，從而為降低混合料水分創(chuàng)造了有利條件。隨著垮料風(fēng)險的顯著下降，我們逐步將混合料的水分下調(diào)至8%，成功削薄了過濕層厚度，進而實現(xiàn)了燒結(jié)負(fù)壓的有效降低。

圖10.泥輥出料板高度改進示意圖

4）改善臺車邊緣壓料

由于臺車連緣的壓料重量不足，導(dǎo)致邊緣效應(yīng)異常突出，進而引發(fā)了兩側(cè)風(fēng)量相對過剩、中心區(qū)域則顯得不足的局面。這種不平衡的通風(fēng)分布使得中部的燃料燃燒速率緩慢，延長了燃燒帶的持續(xù)時間，最終推高了燒結(jié)過程的負(fù)壓力度。通過針對性的改進措施，在邊壓輥位置創(chuàng)造性地安裝了籃筐，并填充以篦條及其他重型物件，以此增強對邊緣材料的壓實效果，有效地減輕了邊緣效應(yīng)的負(fù)面影響。這一創(chuàng)新之舉促使臺車中部的進風(fēng)量得到顯著提升，加速了中區(qū)燃料的燃燒速率，縮短了燃燒帶的持續(xù)時間，從而實現(xiàn)了燒結(jié)負(fù)壓的有效調(diào)控。

圖11.臺車邊緣壓料改進

5）梭式皮帶行程改進

由于梭式皮帶行程不足，混合料礦倉內(nèi)部料面無法保持平整，致使較大顆粒的礦料傾向于沿著斜坡滾落至倉壁邊緣，隨后在布料階段，這些大顆粒的礦石被過多地分配到了臺車的邊緣位置。這樣一來，造成邊緣透氣性增加，不僅邊緣效應(yīng)顯著加強，且形成了一個獨特的透氣通道，使該區(qū)域的風(fēng)流量過度充足，而相比之下，臺車中部地帶卻陷入了缺氧境況，嚴(yán)重阻礙了正常燒結(jié)進程。

通過精心調(diào)校了混合料礦倉料面，確保其表面處于一致水平，防止各類顆粒按大小分層堆積，尤其杜絕了大顆粒礦石向邊緣匯集的現(xiàn)象。此舉有效遏制了物料在空間上的偏析，大幅度削減了臺車橫向上的粒度差異，進而削弱了邊緣效應(yīng)的影響。

圖12.梭式皮帶行程改善示意圖

6)蒸汽管數(shù)量改進

由于原初設(shè)計中，混合料倉的蒸汽加熱管線配置不夠充分，導(dǎo)致混合料的預(yù)熱溫度僅能達(dá)到60°C左右，這樣的溫度條件難以驅(qū)散料堆底部積聚的潮氣，結(jié)果是在臺車底部滋生出了濕度過高的底層，進而推升了燒結(jié)過程中的負(fù)壓值，對整個生產(chǎn)流程構(gòu)成了制約。

為此，通過在混合料倉的南側(cè)增設(shè)了四條蒸汽輸送管道，大幅提升系統(tǒng)的熱交換效率。新增的蒸汽源源源不斷為混合料提供額外熱量，使其平均溫度穩(wěn)步攀升至80°C以上，足以抑制水分在臺車底部凝結(jié)成過濕層的趨勢，從而顯著降低了燒結(jié)負(fù)壓，確保了燒結(jié)進程的順暢進行。

2.4終點溫度控制

由于2024年開展對6號265m²燒結(jié)機厚料公關(guān)項目，造成2024年1-4月份的燒結(jié)終點溫度在給定的380-430℃區(qū)間內(nèi)大范圍波動，如圖13(a)所示，1，月份監(jiān)測的平終點溫度為449.02和444.94℃，超過了給定溫度區(qū)間，由13(b)圖中可以發(fā)現(xiàn)，2024年1-4月份和7-8月份燒結(jié)溫度終點的波動范圍較大。需要對燒結(jié)終點溫度進行控制，保證穩(wěn)定在380-430℃。通過如圖14矩陣圖分析，10#風(fēng)箱溫度與后續(xù)風(fēng)箱的溫度呈現(xiàn)正相關(guān)性，可通過控制10#風(fēng)箱溫度達(dá)到控制燒結(jié)終點溫度的目的。

如表2所示，通過分析正常生產(chǎn)情況下的風(fēng)箱溫度數(shù)據(jù)，并與燒結(jié)專業(yè)相關(guān)人員討論，得出各風(fēng)箱溫度控制范圍，其中水鋼6號265m²燒結(jié)機10號風(fēng)箱溫度范圍為77.8-80℃。

表2.燒結(jié)機各風(fēng)箱溫度范圍

圖13. 各風(fēng)箱溫度的矩陣圖

圖14.燒結(jié)終點溫度的月份控制趨勢圖

為了深入了解燒結(jié)過程中的熱傳導(dǎo)特性和動態(tài)變化規(guī)律，開發(fā)了一套基于時間序列分析的溫度預(yù)測模型，旨在為燒結(jié)機各個風(fēng)箱的溫控策略提供精準(zhǔn)指導(dǎo)。具體而言，如圖15所示，該模型通過收集并分析歷史數(shù)據(jù)，建立了預(yù)測算法，能夠準(zhǔn)確地預(yù)測未來2分鐘、5分鐘、10分鐘、20分鐘及30分鐘后每個風(fēng)箱的末端溫度情況。這種前瞻性洞察力為操作員提供了寶貴的時間窗口，讓他們可以根據(jù)預(yù)測結(jié)果及時調(diào)整燒結(jié)參數(shù)，以維持理想的溫度曲線，確保燒結(jié)過程的穩(wěn)定性和效率。

圖15.風(fēng)箱溫度預(yù)測模型

圖15清晰展示了對10號風(fēng)箱實施的溫度控制措施后，燒結(jié)終點溫度的波動得到有效抑制。具體來看，溫度的標(biāo)準(zhǔn)差從2023年12月的28.56減少到了2024年9月的14.70，這意味著溫度控制精度有了顯著提高。同時，月平均Cp值從0.29上升至0.57，說明每月燒結(jié)終點溫度保持在380-430℃區(qū)間的穩(wěn)定性增強，充分顯示了控制效果的提升。

簡而言之，10號風(fēng)箱的案例證明了通過精準(zhǔn)控制，能夠顯著減少溫度波動，提高燒結(jié)過程的穩(wěn)定性和一致性，為高質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。

圖16.燒結(jié)終點溫度的I-MR-SR控制圖

3.厚料層生產(chǎn)實施效果

水鋼265m²燒結(jié)機2024年1-9月生產(chǎn)指標(biāo)變化

從表2可以看出：

（1）水鋼2024年燒結(jié)厚料層公關(guān)技術(shù)以來，料層厚度逐漸提高，直到2024年9月料層厚度達(dá)到1000mm。

（2）燒結(jié)礦單位固體燃耗下降，從48.77(kg·t^-1)下降到47.86(kg·t^-1)。

（3）轉(zhuǎn)鼓強度略有上升，由77.30%增加到77.54%。

圖17(a.改善前機尾紅塵；b改善厚機尾紅塵，改善后料層厚度)

如圖17（a.b）所示，經(jīng)過一系列針對性厚料層的技術(shù)改進和優(yōu)化措施，燒結(jié)機尾部的紅塵現(xiàn)象呈現(xiàn)出連續(xù)性顯著增強的趨勢，斷續(xù)狀況大大減少。這一變化直接反映出燒結(jié)過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性得到了實質(zhì)性提升，說明燒結(jié)厚料層工藝更加成熟可靠，標(biāo)志著生產(chǎn)厚料層工藝的精進和技術(shù)創(chuàng)新取得了積極成果。紅塵現(xiàn)象的連續(xù)性增強，不僅是燒結(jié)效率提升的一個直觀指標(biāo)，也是燒結(jié)過程控制趨于穩(wěn)定的有力佐證，對于保障生產(chǎn)質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率具有重要意義。

圖18.燒結(jié)生產(chǎn)過程化石燃料燃燒活動產(chǎn)生的CO2排放量放情況圖

如圖18所示，化石燃料燃燒活動產(chǎn)生的CO₂排放量主要是煤粉和焦粉的燃燒所產(chǎn)生的CO₂為主，占據(jù)化石燃料燃燒活動產(chǎn)生的CO₂的99%，由于燒結(jié)料層厚度的提高，自蓄熱能力增強，單位燃料消耗減少，噸燒結(jié)礦的燃燒活動產(chǎn)生的CO₂有減低，由2023年12月每噸燒結(jié)礦排放0.120tCO₂降至2024年8份的每噸燒結(jié)礦排放0.110tCO₂，降幅為8.3%。

4  結(jié)論

（1）首鋼水鋼265m²燒結(jié)機通過對生石灰活性度，生石灰消化，加水制度調(diào)整設(shè)備開發(fā)和終點溫度控制等手段，將料層厚度由810mm穩(wěn)步提升至1000mm。

（2）通過對265m²燒結(jié)機料層的提高，燒結(jié)礦單位固體燃耗下降，從48.77(kg·t-1)下降到47.86(kg·t^-1)。轉(zhuǎn)鼓強度略有上升，由77.30%增加到77.54%。每噸化石燃料排放2023年12月每噸燒結(jié)礦排放0.120tCO₂降至2024年12份的每噸燒結(jié)礦排放0.110tCO₂，降幅為8.3%。

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