太鋼高產低耗清潔燒結生產
太鋼通過裝備技術開發(fā)、工藝優(yōu)化、革新控制模式等措施，實現(xiàn)高效、低耗、清潔燒結生產。成功解決了燒結機提產、降耗和使用低價劣質原料引起的燒結礦轉鼓強度下降、粒度組成變差、粉末增加、還原性降低等一系列技術問題，在穩(wěn)定燒結礦質量和節(jié)約能耗的前提下，大幅提高了燒結機生產效率，生產的產品質量穩(wěn)定，高爐用戶滿意，達到了預期的效果。
1 前言
隨著鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，市場競爭越來越激烈，市場的競爭就是裝備水平、技術水平、成本能耗指標的競爭，而燒結是鋼鐵企業(yè)能耗第三大戶，是提高企業(yè)市場競爭力的基礎和首要環(huán)節(jié)。
國內外大型燒結機含鐵原料大都以富礦粉為骨架（富礦粉比例超過90％），已有相對成熟的富礦粉燒結技術。太鋼受資源和成本的制約，450m2燒結機使用50％高比例精礦粉為骨架的含鐵料，無可借鑒的操作技術，且受原料場建設面積小，混勻礦造堆能力有限的影響，變堆頻繁，生產穩(wěn)定性差，部分工藝參數(shù)和設備選型存在缺陷，燒結礦轉鼓強度和粒度組成不理想，生產滿足4350m3大型高爐的燒結礦存在技術難題。隨著高爐冶煉指標和產能的提高以及發(fā)展精料方針，要求450m2燒結機利用系數(shù)達到1.4 t/m2.h以上，超設計水平10%以上，且在增產的同時保證燒結礦質量指標不降低，要求50%高精粉率原料條件下，實施低硅燒結，控制燒結礦SiO2含量5%以下，同時為了提高入爐比控制燒結礦R1.9～1.95，轉鼓強度不低于77%。太鋼450m2燒結機生產實踐中，暴露出增產帶來轉鼓強度下降、粉率增多的質量問題以及一系列工藝和技術問題。
2 初始工藝弊端及解決方案
太鋼450m2燒結機設計臺車擋板高700mm，臺車寬5m，利用系數(shù)1.26 t/m2.h。布料裝置采用梭式布料機——圓輥給料機——九輥布料器聯(lián)合布料裝置。配置雷達測厚儀，機頭配置四電場除塵器。預留燒結煙氣脫硫脫硝工藝接口，設計燃料分加工藝。使用堿性熔劑生石灰和酸性熔劑蛇紋石兩種熔劑，設計一個熔劑加工系統(tǒng)，生石灰使用密封罐車和管道輸送兩種方式，生石灰配比高達10%，為國內外最大配比。使用鐵料為太鋼自產精礦尖山粉、巴西粉和哈粉，配礦研究和改善原料結構受到嚴重制約，且鐵料中50％是-325目占85%以上的極細磁鐵精礦尖山粉，對于大型燒結機生產滿足4350m3大型高爐冶煉要求的燒結礦是一個極具挑戰(zhàn)性的技術質量難題。
在認真總結生產實踐經驗和深刻分析工藝設備配置的基礎上，制定出太鋼450m2燒結機實現(xiàn)優(yōu)質高產低耗清潔生產的具體技術方案。
2.1 布料新技術的開發(fā)
2.1.1 液壓伺服布料自動控制系統(tǒng)的開發(fā)應用
對燒結機布料系統(tǒng)進行了液壓自動伺服控制改造，實現(xiàn)了高精度遠程自動布料。其中扇形主閘門改進內容：利用液壓傳動所具有的快捷、精準及液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性等優(yōu)點，增設一套大行程液壓缸系統(tǒng)調節(jié)扇形結構，使其具有中控遠程手動調節(jié)和現(xiàn)場電位器調節(jié)兩種功能，并實現(xiàn)無擾切換。輔助閘門改造內容：增設六套小行程液壓缸系統(tǒng)，實現(xiàn)自動調節(jié)輔助閘門開度功能，通過電位器給定、遠程手動給定、遠程自動給定三種閘門開度控制信號來源，運用自如地實現(xiàn)正常生產或檢修模式下或異常波動下的良好布料效果。
2.1.2 梭式布料器料流改向裝置的應用
梭式布料器在布料過程中，由于料流拋灑方向為向前的拋物線狀，當物料入倉時會出現(xiàn)一端物料前拋時經混合料倉倉壁反射落入倉內，貼近倉壁處，形成正常的偏析，而另一端物料拋灑至接近料倉中心線部位堆積后，落向倉壁端，形成端部粒度大的有害偏析。為了解決以上問題，在梭式布料器落料口處安裝料流控制裝置，由特制的軌道與梭式布料器的運動驅動料流控制裝置，以改變料流方向至合理位置，解決有害偏析的問題。
2.2 配料技術的改進
2.2.1 燃料熔劑聯(lián)合外配工藝
太鋼450m2燒結機原設計有燃料分加工藝，投產后，該系統(tǒng)運行正常，面對4350m3高爐提出的高強度燒結礦、高穩(wěn)定性SiO2及R的要求，結合當今行業(yè)最新的研究，利用現(xiàn)有燃料外配流程和設備，進行適當改造后，自主開發(fā)了熔劑外配工藝，并進行了蛇紋石外配和蛇紋石、焦粉聯(lián)合外配的工業(yè)性試驗，起到了改善燒結礦品質的作用。
2.2.2 高配比生石灰穩(wěn)定配加和生石灰流化技術
太鋼450m2燒結機使用含鐵原料中精礦粉比例達50%，生石灰配比在9.5%左右。由于生石灰具有較高的CaO含量和很高的活性度，在實際生產時頻繁發(fā)生倉內懸料導致生石灰斷配或出料口噴灰導致瞬時流量異常增大等問題。這些問題輕則導致混合料水份大幅波動，影響布料以及燒結終點的控制。嚴重時導致濕料堵塞后部系統(tǒng)料嘴或干料壓皮帶等問題，以至形成生產事故，同時還給燒結礦質量穩(wěn)定，尤其是化學成份的穩(wěn)定帶來不利的影響。
解決方案：
1） 在料倉上部增加進料導流板，當物料被氣力輸送至料倉頂部下落的過程中，受到導流板的阻擋，物料減速并靠自重下落，由此降低來料對倉內物料的沖擊速度。
2） 在料倉的兩個錐斗部分設置流化板，由流化風機供氣，流化氣經過干燥凈化處理后，由加熱裝置加熱到150℃，干燥的熱空氣不但可以降低物料顆粒之間空氣的相對濕度，而且可以增加物料顆粒之間的空氣量，增加物料的流動性。流化空氣在輸送落料和料倉放料的過程中始終處于開啟狀態(tài)，由于料倉下方是螺旋輸送出料，下方出口不是密閉的系統(tǒng)，所以流化板安裝在錐斗靠上的位置，防止流化風從螺旋輸送機泄漏。安裝流化裝置后完全解決生石灰倉的粘料問題，取得良好效果。
2.3 改善邊緣氣流的技術
2.3.1 阻風盲篦條的開發(fā)應用
為了有效降低燒結過程的邊緣漏風，促進抽風過程的氣流均勻分布，采用自主開發(fā)的新型邊緣阻風爐篦條，結合布料過程中邊緣壓入量的曲線控制技術，使燒結過程通過料層的有效風量增加，并且分布更加均勻。
2.3.2 燒結機滑道恒定漏風率控制方法
大型燒結機的固定滑道與臺車浮動游板之間接觸緊，為滑動摩擦，特別是在安裝初期，摩擦力大，極容易造成燒結機過流，所以磨損也快。而燒結機臺車輪與道軌之間為滾動摩擦，摩擦力小，磨損慢。以上二者的磨損程度和磨損速度不同步，必然導致固定滑道與臺車浮動游板之間因摩擦過快而及早產生縫隙，有縫隙便是漏風點。同時加劇了燒結機臺車輪與道軌之間的摩擦力，影響燒結機整體不在一個水平面上，對燒結機系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行危害極大。為此發(fā)明一種新方法，使二者縫隙的大小同步一致，保證固定滑道和臺車浮動游板間的縫隙最小，漏風最小。杜絕因固定滑道與臺車浮動游板磨損快而及早產生縫隙形成漏風無法補救的缺陷，無需設備改造投資便能有效防止漏風，較好滿足燒結工藝所要求的設備功能精度，進而降低固定滑道與臺車浮動游板間的漏風。
2.4 過程控制技術的開發(fā)
2.4.1 燒結過程BRP/BTP聯(lián)合診斷技術
傳統(tǒng)的燒結優(yōu)化控制軟件，一般僅對BTP（燒透點）進行控制和調整，以追求產能最大化，而對料層的燃燒點（BRP）較少關注，無法很好地控制料層的橫向均勻布料，燃燒帶的下移速度不一，容易造成燒結礦品質均勻性差。
為了有效預測燒結終點位置，采用BRP診斷技術，即在風箱溫度上升拐點附近前后兩個風箱沿臺車寬度方向增加測溫點，形成縱橫的溫度場檢測。監(jiān)測數(shù)據(jù)通過診斷軟件處理后得出BRP位置，為BTP控制提供可靠依據(jù)。
2.4.2 主抽風門模式化操作
為了有效減少抽風過程中的風量浪費，合理利用資源，對燒結機煙道卸灰系統(tǒng)進行改造。實踐并采用密封良好的汽缸式卸灰閥減少漏風，同時加強煙道的放灰管理，減少積灰，保證氣流通暢。改造機頭布料系統(tǒng)，調整松料棒的布局，增加料面平料板與壓料輥，保證料面平整，保證燒結過程氣流的均勻分布，為主抽風機風門控制模式化操作創(chuàng)造條件。通過理論計算與長期實踐的總結，對主抽風門調整實行模式化控制，將燒結機機速范圍、料層厚度、負壓與主抽風門開度范圍進行合理的、嚴格的對應，保證風量與機速的最佳匹配。避免了主抽風機始終在能力過剩工況下運行的情況，節(jié)省了能源。
2.5 燒結清潔生產技術
2.5.1 燒結煙氣脫硫、脫硝、除塵技術
太鋼綜合國內外各種燒結煙氣脫硫方法和生產實踐的利弊，在450m2燒結機上實施活性炭移動層脫硫、脫硝、除塵技術，是處理燒結煙氣最先進的技術，在世界上有許多成功范例，如：澳大利亞BSL鋼鐵廠、新日鐵大分和名古屋、韓國浦項等均有運行實例。實踐證明活性炭移動層脫硫、脫硝、除塵是一項應用成熟、運行穩(wěn)定的技術。
太鋼450m2和新450m2燒結機頭煙氣脫硫脫硝工程采用日本三菱商事（株）活性炭移動層脫硫脫硝除塵技術。其工藝具有集脫硫、脫硝、除塵三位一體的明顯環(huán)保優(yōu)勢，其脫硫率≥95%，脫硝率≥80%，排塵≤20mg/Nm3，且脫除的SO2可再生為H2SO4，炭質粉末可應用于焦爐、燒結、高爐生產，實現(xiàn)零排放，是當今世界環(huán)保性能優(yōu)異的工藝。煙氣脫硫脫硝工程以控制污染物排放、提高環(huán)境質量為目的，為非盈利項目。
2.5.2 系統(tǒng)噪聲治理
燒結系統(tǒng)是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的污染大戶，近年來燒結廢氣、粉塵的治理已見成效。而噪聲治理也逐漸受到更多的關注，廠房、通廊的全封閉技術，風機、冷風吸入閥等安裝消音裝置等已普遍采用。環(huán)冷機隔離圈、主抽風機房通風隔音裝置、主煙囪進口煙道低頻吸收隔離系統(tǒng)等已在太鋼燒結機噪聲治理方面取得了很好的應用效果。
3 實施效果表1為國內大型燒結機技術經濟指標。
表1 國內18家360m2～495m2大型燒結機技術經濟指標
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機型，臺 利用系數(shù) 工序能耗 TFe SiO2
數(shù)×m2 t/m2.h kgce/t % %
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企業(yè)1 3×495 1.387 55.50 57.94 4.75
企業(yè)2 1×450 1.466 56.97 58.11 5.03
企業(yè)3 3×435 1.336 59.82 56.76 5.18
企業(yè)4 1×400 1.130 58.02 56.83 4.82
企業(yè)5 400 / 360 1.09 57.87 56.74 5.22
企業(yè)6 3×360 1.293 55.98 56.87 5.18
企業(yè)7 2×360 1.311 58.39 57.60 4.95
企業(yè)8 2×360 1.129 57.77 55.95 5.21
企業(yè)9 1×360 1.160 62.25 56.73 5.22
企業(yè)10 1×360 1.157 57.12 57.42 5.23
企業(yè)11 1×360 1.207 56.70 53.66 5.45
企業(yè)12 1×360 1.290 49.61 56.38 5.27
企業(yè)13 1×360 1.179 76.30 56.24 5.28
企業(yè)14 1×360 1.072 58.16 52.32 6.13
企業(yè)15 1×360 0.654 77.78 52.76
企業(yè)16 1×360 1.268 58.56 56.04 5.64
企業(yè)17 1×360 1.375 68.28 53.55 6.02
企業(yè)18 1×360 1.020 51.56 53.08 6.56
太鋼排名，位 1 6 1 4
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太鋼通過高產低耗清潔燒結生產實踐，提升了燒結機系統(tǒng)自動化控制水平，提高專家系統(tǒng)BTP控制精度，大幅提高生產率的同時有效降低了生產成本。產品質量優(yōu)良，很好滿足高爐需求。
通過開發(fā)液壓伺服布料自動控制系統(tǒng)、梭式布料器料流改向裝置等新裝備、進行燃料熔劑聯(lián)合外配等新工藝，采用阻風盲篦條和自密封擋板以及燒結機滑道恒定漏風率控制等新方法，革新燒結過程BRP/BTP聯(lián)合診斷、主抽風門模式化操作、燒結煙氣脫硫脫硝除塵技術、環(huán)冷余熱回收利用、系統(tǒng)噪聲治理、循環(huán)污水利用和污水零排放等清潔燒結生產措施，取得增產、節(jié)能、提質、清潔生產的良好效果。關鍵技術指標明顯改善和提高，利用系數(shù)由1.286t/m2.h提高到1.466t/m2.h，工序能耗由59.4 kgce/t降低到56.97kgce/t。
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