燒結(jié)機擴容后產(chǎn)能提升的生產(chǎn)實踐

周茂軍

王躍飛

〔寶鋼股份寶鋼分公司煉鐵廠，上海

202141〕

摘要：寶鋼燒結(jié)機擴容后，仍面臨工序?qū)?yīng)緊張的生產(chǎn)格局，燒結(jié)工序已經(jīng)成為公司生產(chǎn)組織的物料瓶頸。文章分析了寶鋼燒結(jié)在燒結(jié)機擴容后產(chǎn)能提升所面臨的生產(chǎn)組織現(xiàn)狀和物料、設(shè)備、工藝等方面的問題與形勢，有針對性地在穩(wěn)定與優(yōu)化原燃料結(jié)構(gòu)、完善和優(yōu)化設(shè)備性能、厚料層燒結(jié)深入開展等方面采取了改良措施，優(yōu)化燒結(jié)生產(chǎn)工藝，從而使得燒結(jié)礦產(chǎn)量三年來逐年攀升。并由此提出了大型燒結(jié)機提高產(chǎn)量或運轉(zhuǎn)率的措施與技術(shù)思路。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)

擴容

生產(chǎn)率

運轉(zhuǎn)率

前言

寶鋼分公司煉鐵廠歷時三年，利用年修時間完成了對三臺燒結(jié)機的擴容改造。三臺燒結(jié)機面積均由450m2擴容為495m2，從根本上提高了燒結(jié)工序產(chǎn)能。但是，隨著2005年4月份新建四號高爐的投產(chǎn)以及2006年12月份二號高爐大修擴容完成，高爐工序?qū)Y(jié)礦的需求量進一步提升。燒結(jié)與高爐之間形成了“三對四〞的工序?qū)?yīng)格局，燒結(jié)工序已經(jīng)成為公司生產(chǎn)物流組織上的一個瓶頸。因此，燒結(jié)工序需要在燒結(jié)機擴容后繼續(xù)挖掘產(chǎn)能潛力。

燒結(jié)機擴容后兩年多以來，寶鋼燒結(jié)克服用礦條件變差、設(shè)備高負荷運轉(zhuǎn)等困難，適時優(yōu)化生產(chǎn)工藝，完善設(shè)備管理、診斷與改良，實現(xiàn)了燒結(jié)礦年產(chǎn)量逐步提升的新局面。

燒結(jié)機擴容后現(xiàn)狀與形勢

2.1

原燃料條件劣化

2.1.1

褐鐵礦配比大幅提高

世界范圍內(nèi)鋼鐵行業(yè)的快速開展促進了鐵礦業(yè)的開展和擴張，而傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)赤鐵礦資源日漸貧乏又促進了褐鐵礦資源的開發(fā)。褐鐵礦儲量豐富，替代赤鐵礦成為燒結(jié)行業(yè)主要鐵礦石資源已成必然趨勢。與赤鐵礦相比，褐鐵礦鐵品位低、硅含量高、燒損較大，燒結(jié)性能不佳。但是，褐鐵礦本錢優(yōu)勢對降低寶鋼配礦本錢具有重要意義。因此，褐鐵礦使用比例逐年增加。

寶鋼燒結(jié)用礦中褐鐵礦配比在2001年首次超過30%，2005年該比例近38%。2006與2007年，燒結(jié)使用褐鐵礦配比分別為47.3%和46.5%。大量配入褐鐵礦后，燒結(jié)工序曾在較長時期內(nèi)出現(xiàn)透氣性變差、成品率偏低、固體燃耗較高等問題，從而導(dǎo)致生產(chǎn)率難以改善。

2.1.2

生石灰質(zhì)量不穩(wěn)定

燒結(jié)工序使用的生石灰有自產(chǎn)與外購兩個來源。外購生石灰由寶鋼外部小型冶金輔料廠進行加工，其原料質(zhì)量不高，工藝簡單，故其CaO含量較低。再加上需經(jīng)過較長距離運輸，故活性度也較低，遠低于自產(chǎn)生石灰。自產(chǎn)生石灰由廠內(nèi)加工，原料質(zhì)量好，工藝穩(wěn)定，保證了較高CaO含量水平，活性度較高。

2.1.3

固體燃料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定

燒結(jié)使用固體燃料包括粗焦和無煙煤。煉焦工序的焦炭產(chǎn)量及其強度影響著粗焦發(fā)生量，由天氣變化引起無煙煤水分變化影響其破碎作業(yè)，從而影響無煙煤使用量。因此，固體燃料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，焦粉與煤粉的比例常有變化，容易導(dǎo)致熱量投入產(chǎn)生頻度較高的異常波動。

隨著產(chǎn)能的提升，一二燒結(jié)共用的粗粉焦加工系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時間增加，運轉(zhuǎn)率已高達90%以上。棒磨機裝棒頻度也隨之升高，出口粒度不夠穩(wěn)定。焦粉與煤粉槽位穩(wěn)定度低，易產(chǎn)生粒度偏析。三燒結(jié)設(shè)有獨立的粗粉焦加工系統(tǒng)，但是粗焦篩與粉焦篩均只有一臺，在煤焦共用時系統(tǒng)能力較為緊張，也影響到固體燃料槽位穩(wěn)定。

2.2

主線設(shè)備高負荷運轉(zhuǎn)

2.2.1

主抽風(fēng)系統(tǒng)

三臺燒結(jié)機均配有兩臺主排風(fēng)機。受產(chǎn)量提升影響，主排風(fēng)門開度均較高，低者60%，高者已近全開。主排氣負壓高時均可達19KPa及以上，高于設(shè)計值。其中，二燒結(jié)主排啟動裝置整體劣化，啟動成功率低，影響定修開機和生產(chǎn)穩(wěn)定。二燒結(jié)主排風(fēng)門開度已達上限，電流已較高，其主抽風(fēng)系統(tǒng)漏風(fēng)率也最高。

2.2.2

冷卻與整粒系統(tǒng)

燒結(jié)機擴容改造時，環(huán)冷機未進行同步改造。燒結(jié)礦產(chǎn)量提高后，環(huán)冷機負荷增大，冷卻效果變差。環(huán)冷出口處的成品溫度升高，曾一度達180℃以上，對皮帶損傷較大。

2.2.3

原料系統(tǒng)

原料系統(tǒng)的綜合輸送量已達1100t/h以上，混合機填充率升高。混勻礦槽壁附料增加，斷料現(xiàn)象頻發(fā)，導(dǎo)致原料系統(tǒng)停機增加，影響燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量。

2.3

厚料層工藝突破難

2.3.1

高褐鐵礦配比燒結(jié)厚料層試驗

寶鋼曾于2006年初進行高褐鐵礦配比燒結(jié)工藝參數(shù)優(yōu)化的燒結(jié)鍋試驗研究。試驗在Φ300×800的燒結(jié)鍋上進行，料層厚度600~800mm。原料取自燒結(jié)用混勻礦，褐鐵礦配比為50%。該試驗摸索了最正確燒結(jié)配水、配碳等工藝參數(shù)，并在此根底上探索料層厚度變化對燒結(jié)生產(chǎn)的影響。試驗結(jié)果說明，在高褐鐵礦配比條件下，700mm以上厚料層燒結(jié)生產(chǎn)將受限。

2.3.2

厚料層燒結(jié)探索

寶鋼燒結(jié)在褐鐵礦配比提高至51%水平時，對一號和二號燒結(jié)機的層厚與機速調(diào)整幅度較大。料層厚度的增加對燒結(jié)生產(chǎn)率的負面影響較為明顯，對成品率影響程度較小，對折算焦比影響的正面影響較為顯著，對FeO含量與TI影響不大。除固體燃耗明顯降低外，其它效果均難以表達。分析認為，層厚提高帶來的料層透氣性惡化以及燒結(jié)溫度下褐鐵礦快速同化進而脆化是兩條主要原因。

2.4

機組間差異大

受用料、設(shè)備等多方面因素影響，三臺燒結(jié)機之間的差異也較大。三燒結(jié)產(chǎn)能最高，層厚較高，過程較穩(wěn)定；二燒結(jié)過程不穩(wěn)定，臺時產(chǎn)量較低；一燒結(jié)風(fēng)箱平均負壓與主抽風(fēng)系統(tǒng)負壓偏高，層厚難以提高，產(chǎn)能水平居中。

主要改良措施及效果

針對以上種種問題，寶鋼燒結(jié)采取了一系列改良措施。

3.1

穩(wěn)定與優(yōu)化原燃料結(jié)構(gòu)

3.1.1

以減小堆間差異促配礦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

褐鐵礦同化性好，混勻礦中配比高時，燒結(jié)過程中“爆裂〞現(xiàn)象多發(fā)，影響燒結(jié)熱態(tài)透氣性。考慮同化性等燒結(jié)性能，配礦過程中對礦種搭配進行優(yōu)化，盡量減小其影響，同時還注意保持堆間平穩(wěn)過度。

一二期混勻礦輸出與堆積能力吃緊，原料工序增建了三期混勻礦供一二燒結(jié)的皮帶機，以平衡兩個混勻礦系統(tǒng)的作業(yè)與檢修。現(xiàn)在一二燒結(jié)均固定接收局部三期混勻礦〔如圖3〕，正常配比為15~20%。

3.1.2

以合理配置資源促生石灰質(zhì)量穩(wěn)定

三臺燒結(jié)機過程穩(wěn)定性和設(shè)備條件有所不同，對生石灰質(zhì)量的適應(yīng)性也不同，可據(jù)此調(diào)整生石灰資源配置結(jié)構(gòu)。過程穩(wěn)定性較高、配有生石灰消化器的一燒結(jié)可大比例使用外購生石灰，產(chǎn)能及其穩(wěn)定性高的三燒結(jié)保持全部使用自產(chǎn)生石灰，而過程穩(wěn)定性與產(chǎn)能穩(wěn)定性均較差的二燒結(jié)要確保提高自產(chǎn)生石灰使用量。再考慮資源條件，適時提高生石灰配比。截止2007年底，一二燒結(jié)使用生石灰比例均為4.20%，三燒結(jié)為3.80%。

表1

生石灰資源配置結(jié)構(gòu)改良

燒結(jié)機

改良前

改良后

一燒結(jié)

“70%自產(chǎn)+30%外購〞至“全自產(chǎn)〞

“30%自產(chǎn)+70%外購〞至“全外購〞

二燒結(jié)

“30%自產(chǎn)+70%外購〞至“全外購〞

“70%自產(chǎn)+30%外購〞至“全自產(chǎn)〞

三燒結(jié)

“全自產(chǎn)〞

“全自產(chǎn)〞

3.1.3以粗焦物料平衡促固體燃料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

燒結(jié)生產(chǎn)過程中，固體燃料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定至關(guān)重要。寶鋼燒結(jié)以粗焦物料平衡為切入點，動態(tài)穩(wěn)定無煙煤使用量。粗焦發(fā)生量多時，可篩分小塊焦供高爐使用，篩下粗焦落地貯存在原料場。粗焦發(fā)生量與使用量平衡時，那么停止粗焦外排。發(fā)生量少時，可補進落地粗焦。為保證固體燃料供給，除落地粗焦保有一定貯存量外，原料場還備有不低于平安庫存量的事故焦粉。另外還利用原料輸出系統(tǒng)與破碎系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備，開發(fā)了備用煤粉生產(chǎn)工藝，在料場上儲藏了備用煤粉。以上多重措施確保了固體燃料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，緩解了固體燃料加工工序緊張的問題。

考慮煤焦共用因素，將煤粉槽與焦粉槽相對固定，可分別設(shè)置和調(diào)整配比，以防止貯礦槽中煤焦混裝，減小熱量投入波動。

對三期粗粉焦加工系統(tǒng)進行改造，增設(shè)一臺粉焦篩及相應(yīng)皮帶機，根本實現(xiàn)煤焦分破分裝要求，緩解系統(tǒng)能力緊張問題。

3.2

完善和優(yōu)化設(shè)備功能

3.2.1

提高燒結(jié)機運轉(zhuǎn)率

要提高產(chǎn)量，必須要穩(wěn)定和優(yōu)化設(shè)備，提高運轉(zhuǎn)率。燒結(jié)設(shè)備技術(shù)人員借助檢修工程范圍變更控制系統(tǒng)優(yōu)化、作業(yè)活動分解與界定、工程集成方案等工程管理技術(shù)與工具，合理協(xié)調(diào)與平衡檢修人力資源、交叉作業(yè)與關(guān)聯(lián)工程的關(guān)系，在保證作業(yè)平安與檢修質(zhì)量的前提下縮短檢修時間，壓縮施工進度，優(yōu)化設(shè)備檢定修管理，不斷改良燒結(jié)機定修的范圍與進度控制模型。日常設(shè)備管理方面，實行狀態(tài)管理與周期管理相結(jié)合，加強設(shè)備隱患與功能缺陷的消除工作，以有效控制燒結(jié)非方案停機時間與次數(shù)。設(shè)備保障系數(shù)提高后，燒結(jié)機日歷作業(yè)率也隨之提高。2005~2007年，燒結(jié)平均作業(yè)率分別為98.99%、99.10%、99.40%，呈逐年上升趨勢。2006年三臺燒結(jié)機的日歷作業(yè)率均到達國內(nèi)最好水平，如表2。2007年，在二燒結(jié)年修時間較長情況下，三臺機平均日歷作業(yè)率仍取得了97.26%的好水平，燒結(jié)綜合有效作業(yè)率提升至98.29％〔不包括二燒結(jié)年修〕，為歷史較好水平。

表2

國內(nèi)大型燒結(jié)機2006年日歷作業(yè)率與利用系數(shù)比照

廠家

編號

面積

（m2）

日歷作業(yè)率

（%）

利用系數(shù)

（t/m2·h）

備注

寶鋼燒結(jié)

一號機

495

98.26

1.407

二號機

495

97.58

1.354

三號機

495

96.49

1.429

含年修6.07天

鞍鋼煉鐵總廠

360

85.36

1.229

鞍鋼東鞍山燒結(jié)廠

360

77.99

1.252

武鋼燒結(jié)廠

435

90.43

1.326

兩臺中最高

沙鋼集團

360

94.00

1.370

三臺中最高

本鋼煉鐵廠

360

79.61

1.228

邯鋼煉鐵廠

400

95.06

1.240

安〔陽〕鋼燒結(jié)廠

360

95.39

1.200

湘鋼煉鐵廠

360

95.35

1.170

韶〔關(guān)〕鋼燒結(jié)廠

360

96.56

1.211

太鋼煉鐵廠

450

80.56

——

新投產(chǎn)

南〔京〕鋼煉鐵新廠

360

85.65

1.260

注：選取360m2以上燒結(jié)機相關(guān)指標進行比擬。

3.2.2

優(yōu)化設(shè)備功能

〔1〕改良燒結(jié)布料

用礦結(jié)構(gòu)變化后，混合料槽積料漸多。為減輕其影響，對混合料槽錐體局部兩側(cè)襯板進行了改良，將原鋼制襯板更換為高分子襯板。為改良臺車邊緣布料，對布料主閘門內(nèi)襯板和兩側(cè)小閘門襯板端部結(jié)構(gòu)進行了改良。使橫向布料趨于均勻，臺車邊緣效應(yīng)有所減輕。

三臺機的布料型式均為“圓輥給料機+反射板〞。反射板積料隨用礦變化而增多，為此將其襯板改良為高分子材質(zhì)，然后又改良了清掃器結(jié)構(gòu)型式。為減少泥輥下方松料器兩側(cè)易粘料與疏料效果不佳的現(xiàn)象發(fā)生，對燒結(jié)料的松料器結(jié)構(gòu)材質(zhì)等也進行了改良，并且優(yōu)化了松料器的長度、層間距和安裝高度。

〔2〕改良過程檢測

為穩(wěn)定混合料水分控制，改良了添加水控制。一燒結(jié)的一混出口增設(shè)紅外線水分儀，并試行一混添加水閉環(huán)控制。2007年5月，一二燒結(jié)還停止了OG泥噴漿，進一步穩(wěn)定了添加水控制。

為了從廢氣成分獲取更多信息，衡量固體燃料投入，分析燒結(jié)過程狀態(tài)，三臺機還分別增設(shè)了主排廢氣分析系統(tǒng)，可對廢氣中的O2、CO、CO2等成分進行實時分析。

3.3

系統(tǒng)漏風(fēng)整治

經(jīng)驗說明：燒結(jié)機漏風(fēng)率每降低1%，燒結(jié)礦電耗可降低0.12~0.15kwh/t-s。

燒結(jié)機頭部與尾部漏風(fēng)較甚，約占總漏風(fēng)率的20~30%，其中尾部又更甚。寶鋼燒結(jié)改良了機尾密封板結(jié)構(gòu)，由連桿配重式雙排密封板改良為彈簧式單排新型密封板，密封板自身平安性與機尾密封可靠性得以提高。通過實施“精密點檢〞和“零等待焊補裂縫與破洞〞的設(shè)備維護方法，減少燒結(jié)機風(fēng)箱、風(fēng)箱支管、主排氣管伸縮節(jié)、ESCS電除塵器本體等處的靜點漏風(fēng)。同時，還不斷改善風(fēng)箱滑道與臺車滑板之間的動態(tài)密封。大煙道的雙重放灰閥由錐形結(jié)構(gòu)改良為平板結(jié)構(gòu)。對效率較低的ESCS電除塵器進行了改造，既可提高除塵效率，又可減小風(fēng)阻和漏風(fēng)。

一系列措施實施后，二燒結(jié)漏風(fēng)率由47.5%降低至28%左右，一燒結(jié)與三燒結(jié)均保持在35%左右。

3.4

厚料層燒結(jié)的深入開展

2005年，二號燒結(jié)機曾進行了為期近4個月800mm層厚生產(chǎn)試驗。因該層厚不適應(yīng)高生產(chǎn)率要求，故未能得以固化。但是，寶鋼厚料層燒結(jié)深入開展的腳步?jīng)]有停滯。近兩年來，在高生產(chǎn)節(jié)奏條件下，料層厚度仍得以提升。三臺機年平均層厚如表3。其中，受二燒結(jié)800mm層厚生產(chǎn)試驗影響，其2005年層厚與工序平均層厚均較高。

表3

燒結(jié)厚料層開展

單位：mm

燒結(jié)機

2005年

2006年

2007年

一燒結(jié)

689

695

727

二燒結(jié)

723

685

696

三燒結(jié)

718

735

757

平均

710

705

727

在不斷提高料層厚度期間，寶鋼燒結(jié)采取了相應(yīng)改善透氣性的措施，包括上文中提到的優(yōu)化原燃料結(jié)構(gòu)、提高生石灰配比、改良布料、整治漏風(fēng)等相關(guān)措施。還對混合機內(nèi)襯板材質(zhì)與結(jié)構(gòu)進行了改良，以改善混合料制粒。為穩(wěn)定環(huán)境除塵灰進入返礦的量和水分，對貯礦槽除塵和成品除塵的加濕機轉(zhuǎn)速設(shè)置及其放灰制度進行了優(yōu)化，減小了返礦質(zhì)量和發(fā)生量變化引起的波動。對返礦槽采取了單槽切出低料位控制措施，以減小返礦溫降，利用返礦余熱增強生石灰的消化。不僅有利于燒結(jié)料混合與造球，還提高了混合料溫度。

3.5

產(chǎn)能提升實績

從物料、設(shè)備、工藝等方面采取措施后，寶鋼燒結(jié)工序生產(chǎn)率與運轉(zhuǎn)率均有所提高〔如圖4〕，從而帶動了年產(chǎn)量的進步〔如表4〕。圖4中，2006年10月份與2007年11~12月份的運轉(zhuǎn)率較低，是三燒結(jié)與二燒結(jié)年修所致。

表4

寶鋼燒結(jié)生產(chǎn)實績

工程

2005年

2006年

2007年

產(chǎn)量〔萬噸〕

1709.52

1770.09

1795.19

生產(chǎn)率〔t/m2·d〕

32.93

33.51

34.05

運轉(zhuǎn)率〔%〕

96.40

97.44

97.26

結(jié)語

〔1〕通過技術(shù)攻關(guān)與挖潛改造，寶鋼燒結(jié)礦年產(chǎn)量逐年提升，現(xiàn)已到達1800萬噸產(chǎn)能水平。

〔2〕產(chǎn)能提升的關(guān)鍵是提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率和生產(chǎn)率。寶鋼燒結(jié)生產(chǎn)率到達34

t/m2·d以上，運轉(zhuǎn)率到達97%以上，均為國內(nèi)最好水平。

〔3〕優(yōu)化和穩(wěn)定原燃料結(jié)構(gòu)是產(chǎn)能提升的根底，完善設(shè)備提高運轉(zhuǎn)率是產(chǎn)能提升的保障，工藝措施改良是產(chǎn)能提升的助推力。

〔4〕提升產(chǎn)能的同時還要注重厚料層燒結(jié)的深入開展和系統(tǒng)漏風(fēng)整治，這是燒結(jié)節(jié)能的兩個重要方面。

聯(lián)系方式：

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