燒結機欄板加高升級改造及厚料層燒結工藝的生產實踐

郝建海

（河鋼樂亭鋼鐵有限公司）

0 引言

目前國內大型鋼鐵企業厚料層燒結取得巨大進步，近年新建的大型燒結機臺車欄板高度多數在750 ～850 mm。某些特大型燒結機的料層厚度已達到900 mm 以上，并且取得了良好效果[1-3]。厚料層燒結技術是近年來被普遍采用的一種先進燒結技術，其原理是基于鐵酸鈣固結理論及燒結過程的自動蓄熱作用，其優點是有利于降低燃料配加量，減少CO2排放，符合節能減排的發展趨勢［4-6］，促進優質鐵酸鈣粘結相生成，從而改善燒結礦的強度和還原性，提高成品率［7-10］。

唐鋼煉鐵廠北區3#燒結機1998 年10 月投產，連續運行20 余年。3#燒結機的有效燒結面積為265 m2，因受設計限制，欄板高度為 600 mm，主排采取雙煙道方式，風量充足，機頭煙氣處理采用半干法塔密式脫硫工藝。

根據冶金交流中心2017 年統計的數據，在全國大中型鋼鐵企業265 m2燒結機中，唐鋼3#燒結機的料層厚度排名落后，其固體燃耗、利用系數的排名也相對較為落后，同時受環保影響，唐鋼北區三臺燒結機限產頻繁，造成燒結礦產量不足，且國家對CO 排放量具有嚴格的管控要求。因此提出，立足于燒結機本體設備，對北區3#燒結機進行欄板加高改造，實行厚料層燒結技術，充分發揮燒結料層的“自動蓄熱”功能，提高燒結礦質量，進一步降低燒結能耗和污染物排放。

1 燒結機設備本體改造

唐鋼北區3#265 m2燒結機整套系統是按照臺時產量318 t/m2·h 的設計能力進行工藝設備配置的。經過數據論證，通過燒結機欄板加高工藝改造將3#燒結機料層厚度由目前的600 mm 提高到750 mm，臺時產量參考唐鋼不銹鋼區265 m2（料層厚度同樣為 750 mm）燒結機產量 355 t/m2·h，假定出礦率按86%、成品率按75%計算，則各工藝設備的設計能力和改造設備的需求能力對比見表1。

表1 主要工藝設備能力核算

1.1 混合料槽與圓輥提升

結合燒結機設備本體，由于燒結機欄板的提升，需對混合料槽乃至整體布料設備都進行整體提升。經過理論驗證、現場設備勘察，決定將混合料槽上沿割除150 mm,用四個千斤頂頂起，整體提升150 mm，并料圓輥與七輥同時提升150 mm?；旌狭喜鄣母脑旆桨溉鐖D1 所示。

圖1 混合料槽改造方案

由于燒結欄板加高，燒結機臺車的承重增加，所以需對天車進行相應的改造，使其具備欄板加高后的荷載能力，同時需將點火爐整體提升，煤氣空氣主管進行提升改造。

1.2 疏料-平料雙聯布料

設計使用了雙層疏料器，取消了靠燒結機欄板部分的松料器，兩側距離臺車欄板邊緣350 mm，燒結更加均勻，明顯減輕了臺車的邊緣效應。加大兩側小活頁門的開度，使臺車兩側下料高于中間部位，經刮料板適當壓料后，可加大兩側上部料層的密度；燒結機松料器兩側部分的去除，可使兩側的混合料層在中、下層更加緊密，此種布料方式可有效消除燒結機臺車兩側的邊緣效應。疏料器的改造方案如圖2 所示。

設計新型一體式配重平料裝置，將老式分段式平料裝置進行升級改造，保證混合料層平整度及水平方向透氣性的均勻性，新型一體式配重平料裝置如圖3 所示 。

2 燒結工藝參數優化

圖2 疏料器的改造方案

圖3 新型一體式配重平料裝置

2.1 根據原料條件，優化配礦結構

鐵精粉與粉礦相比，具有比表面積大、親水性差的特點，這些特點造成其在制粒過程中的成球性能較差，同時由于其本身的粒度較細，所以在鐵精粉配比較高的混勻料中，其平均粒徑都比較小，料層透氣性較差。因此，從2019 年7 月份開始，根據唐鋼自身條件，適當降低了北區燒結用鐵精粉配比，以進一步適應厚料層對混合料透氣性的要求。2019 年1—11 月北區混勻礦鐵精粉率及其配比趨勢分別如表2 和圖4 所示。

從表3 和圖4 可以看出，項目實施前（1—7 月份）北區燒結配礦鐵精粉率為20.43%，實施后（8—11 月份）的平均值為15.84%，最低只有13.56%。

2.2 控制適宜的混合料水分

經過現場實踐探索，適當提高了厚料層條件下，燒結混勻料的水分含量控制標準，由項目實施前（6.2±0.2）%，提高到（6.6±0.2）%。目前，混勻料水分含量的平均值為6.63%，通過控制燒結混合料水分，改善料層傳熱，料層透氣性有了很大改善。

表2 1—11 月北區混勻礦鐵精粉率 %

圖4 1—11 月混勻礦鐵精粉率配比趨勢

2.3 新型霧化裝置，強化混合料粒度組成

原有一次混合機配加污泥的方式是采用污泥管直接伸入混合機內部配加除塵污泥，污泥管內流出的柱狀水會造成混合料水分均勻度差。在污泥管上加裝了壓縮空氣閥門，利用壓縮空氣的高壓將污泥快速從污泥管內噴出，從而達到霧化的效果。提高燒結混合料水分均勻度，有利于混合料潤濕造球，提高混合料層透氣性。實施前后混勻料粒級組成見表3。

表3 實施前后混勻料粒級組成

從表3 可以看出，實施前混勻料的平均粒徑為3.68 mm，實施后為3.94 mm，平均粒徑增加，而粒級結構更加優化：大于5 mm 的粒級所占比例明顯降低，而 1 ～ 3 mm 和 3 ～ 5 mm 粒級所占比例得到提高，粒度的均勻性得到改善，從而有利于提高燒結料層的透氣性。

2.4 合理的燒結機點火溫度與機速匹配

厚料層燒結實施后，由于點火器的長度沒變，點火時間與燒結機機速成反比，750 mm 作業時，機 速 控 制 在 1.72 m/min，較之 前 的 2.14 m/min，點火時間延長了14 s，延長了25%。為防止料面過熔，維持點火強度（單位燒結面積的點火熱量）不變或略有增加，操作上采取降低煤氣和空氣的小時流量（高爐煤氣小時流量降低了1 313 m3/h，空氣小時流量降低了547 m3/h），并適當上調空燃比（空燃比由0.70 提高到0.75），點火溫度控制基本保持同一水平（1 110 ～ 1 130 ℃）。這樣在可以保障料面點火狀況（或比以前更好一些）的前提下，使得噸礦煤氣單耗由34.26 m3/t 降至30.21 m3/t，降低了 4.05 m3/t。另外，點火器下方的1#～4#風箱的廢氣溫度較前期升高了10 ℃以上，有利于下層料溫預熱，降低過濕帶對燒結過程的影響。

3 實施效果

3.1 厚料層燒結工藝燒結礦的礦物組成

燒結機料層控制在 600 mm 與 700 mm 時，燒結機的礦物組成如表4 所示。

表4 礦物組成

從表4 可以看出，厚料層燒結礦的磁鐵礦、鐵酸鈣含量較高，赤鐵礦含量較低，厚料層燒結克服了常規燒結礦次生赤鐵礦多、優質液相鐵酸鈣少的缺點，大大改善了燒結礦的冶金性能。

3.2 工藝改造指標

實施欄板加高工藝改造后，燒結機指標情況如表5 所示。

表5 工藝改進前后工藝參數變化

從表5 可以看出，項目實施后燒結礦固體燃耗降低了 7.84 kg/t，煤氣單耗降低了 4.05 m3/t，臺時產量增加了 7 t/h，利用系數提高了 0.03 t/（m2·h）；CO 值排放量減少了766 mg/m3，同時每年可減排CO 6 萬余噸。

4 結論

（1）立足于當前設備現狀，通過燒結機欄板加高，對混合料槽、四輥、圓輥、天車、煤氣空氣主管的設備升級改造，實現了燒結機厚料層燒結技術。

（2）燒結機布料采取“疏料-平料雙聯布料”技術，采用新型一體式配重平料裝置，保證混合料層平整度及水平方向透氣性的均勻性。

（3）燒結生產工藝通過設計新型霧化裝置，降低鐵精粉率，混合料水分控制在（6.6±0.2）%，延長點火時間等一系列措施，改善了混合料粒度組成，強化燒結過程。

（4）通過燒結機設備改造，實施低溫厚料層燒結，固體燃耗降低 7.84 kg/t，煤氣單耗降低 4.05 m3/t，臺時產量增加 7 t/h，利用系數提高 0.03 t/（m2·h），CO 值排放量減少 766 mg/m3。