天鋼聯(lián)合特鋼1 000 mm超厚料層燒結(jié)生產(chǎn)實踐

闞永海

（天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津301500）

1 前言

厚料層燒結(jié)技術是在鐵酸鈣固結(jié)理論和自動蓄熱作用基礎上發(fā)展起來的先進燒結(jié)技術［1-2］。隨著燒結(jié)料層厚度的提高，自蓄熱作用隨之增強，配碳量隨之降低；燒結(jié)礦的強度和成品率有所提升，從而提高燒結(jié)礦的質(zhì)量［3-5］；燒結(jié)煙氣中的氮氧化物和硫氧化物的排放量下降，降低燒結(jié)煙氣脫硫脫硝負荷，節(jié)約生產(chǎn)成本［4-6］。厚料層燒結(jié)技術仍然是各大企業(yè)現(xiàn)在以及未來一段時間內(nèi)的主要發(fā)展方向［7］。

天鋼聯(lián)合特鋼自2011年投產(chǎn)以來，燒結(jié)機的布料厚度由最初的700 mm逐漸提升至800 mm；2013年經(jīng)過一系列的改造，成功將料層厚度提升至910 mm［8］；2015年11月至今，經(jīng)過各項技術和設備的改造，將兩臺230 m2燒結(jié)機的布料厚度提升到了1 000 mm。通過天鋼聯(lián)合特鋼人員不斷提高工藝技術水平、加強管理、提高料溫、改善料層透氣性等措施，兩臺燒結(jié)機實現(xiàn)長時間保持1 000 mm的超厚料層燒結(jié)作業(yè)，天鋼聯(lián)合特鋼的燒結(jié)生產(chǎn)指標不斷提高，獲得了較為顯著的經(jīng)濟和社會效益。

2 發(fā)展厚料層燒結(jié)的難點

1）隨著天鋼聯(lián)合特鋼燒結(jié)料層厚度的提高，料層的阻力會隨之增加，導致垂直燒結(jié)速度下降，甚至有可能會造成利用系數(shù)降低，使燒結(jié)礦的產(chǎn)量下降。2）燒結(jié)行業(yè)有著“風量就是產(chǎn)量”的說法。提高燒結(jié)料層厚度，料層阻力增大。天鋼聯(lián)合特鋼兩臺230 m2燒結(jié)機的主抽風機未進行改造，再加上漏風率較高，嚴重影響了燒結(jié)產(chǎn)量。3）燒結(jié)料層的提高會加劇“過濕效應”，過濕帶加厚，嚴重影響燒結(jié)過程的透氣性，造成燒結(jié)礦質(zhì)量下降等問題。

3 實現(xiàn)1 000 mm超厚料層燒結(jié)的措施

3.1 提高料層透氣性

3.1.1 原料粒度

天鋼聯(lián)合特鋼1 000 mm超厚料層燒結(jié)工藝，針對燒結(jié)原料粒度進行嚴格控制，盡量減少因原料粒度問題造成的波動。1 000 mm超厚料層燒結(jié)前后所采用的外礦粒度如表1、表2所示。分析看出，厚料層燒結(jié)后，為改善礦粉初始粒度組成，提高料層透氣性，增加了PB粉、埃米爾粉這樣粒度較大的礦粉，并且紐曼粉的粒度組成也進行了改善，＞8 mm粒級的占比由11.90%提高到了19.30%，＜1 mm粒級占比由41.80%降低至30.40%，改善了礦粉的初始粒度，確保料層厚度增加后還能保證較好的料層透氣性。

表1 實行1 000 mm料層燒結(jié)前礦粉粒度組成 %

表2 實行1 000 mm料層燒結(jié)后礦粉粒度組成 %

3.1.2 強化制粒

天鋼聯(lián)合特鋼1#燒結(jié)機二次混合機于2018年進行改造，筒體襯板采用了錐形逆流螺旋狀紋路，即螺旋方向與筒體轉(zhuǎn)動方向相反，更有利筒體中混合料的均勻分布，有效抑制粘料問題，使得制粒效果更好［9］。圓筒混合機筒體經(jīng)過改造后，提高了造球率，避免了積料現(xiàn)象的發(fā)生，延長了生石灰的消化時間。混合系統(tǒng)改造前后混合料中粒級組成比較如表3所示，改造后混合料＞3 mm粒級從57%提升至59%，改善了混勻料的粒級分布，從而有效改善燒結(jié)料層的透氣性。

表3 混合系統(tǒng)改造前后混合料中粒級組成比較 %

3.2 降低漏風率

對天鋼聯(lián)合特鋼燒結(jié)機的漏風率因素進行排查，對造成燒結(jié)臺車漏風的主要原因進行分析，尋找對策，結(jié)果如表4所示。

表4 燒結(jié)漏風主要原因及措施

通過改造，將燒結(jié)機漏風率由55%降低至34.68%，實現(xiàn)了燒結(jié)抽風過程“側(cè)封中通”的策略，降低臺車側(cè)壁擋板漏入無效風，讓有效風從臺車料面上方進入，為超厚1 000 mm料層燒結(jié)工藝打下了堅實的設備基礎。

3.3 高料溫技術

3.3.1 全活性生石灰熔劑結(jié)構(gòu)

天鋼聯(lián)合特鋼選擇100%高活性的生石灰作為鈣質(zhì)熔劑，高活性的生石灰反應性好、消化好，在消化過程中能夠釋放大量熱量，對混合料料溫的提高有著重要意義［10］。天鋼聯(lián)合特鋼所采用的生石灰包含外購生石灰與自產(chǎn)的生石灰。兩種生石灰化學成分如表5所示。燒結(jié)原燃料混合過程中，生石灰的加入有利于其料溫的提升，并且天鋼聯(lián)合特鋼加入的是高活性石灰，其CaO含量較高，放出的熱量也較多，所以全高活性生石灰配比對混合料料溫的提升作用是較為明顯的。

3.3.2 制粒過程全加溫

燒結(jié)混合料料溫的提升，需要從燒結(jié)混料開始。天鋼聯(lián)合特鋼在燒結(jié)一混裝置中加入熱水，進行混合預熱。一混熱水的熱量來源于燒結(jié)煙氣脫硝廢水預熱利用，不單獨產(chǎn)生熱水，經(jīng)濟環(huán)保，不用增加物耗和能耗。在燒結(jié)一混裝置和二混裝置之間通過燒結(jié)皮帶輸送燒結(jié)混合料。為了減少燒結(jié)混合料在燒結(jié)皮帶上的溫降，天鋼聯(lián)合特鋼實施在燒結(jié)皮帶上噴加熱水，以維持燒結(jié)混合料的料溫，盡量減少燒結(jié)混合料的溫降。

表5 天鋼聯(lián)合特鋼燒結(jié)所用生石灰化學成分

為了充分利用蒸汽，同時提高燒結(jié)混合料的料溫，天鋼聯(lián)合特鋼直接將外網(wǎng)管道的飽和蒸汽引入到燒結(jié)二混裝置中，使燒結(jié)混合料在二混滾筒的制粒過程中與蒸汽產(chǎn)生熱交換，在強化制粒的過程中進一步升高溫度。

通過制粒全過程加溫技術，天鋼聯(lián)合特鋼燒結(jié)廠把燒結(jié)混合料溫提高到了76～82℃，最高可達91℃，而普通燒結(jié)的露點溫度一般在65℃左右［11］，有效消除了燒結(jié)料層中的過濕層帶來的不良影響。

4 厚料層燒結(jié)實施效果

4.1 冶金性能

天鋼聯(lián)合特鋼實施1 000 mm超厚料層燒結(jié)后的燒結(jié)礦，其低溫還原粉化試驗按照GB/T 13242—91檢驗方法進行檢測，不同燒結(jié)礦的低溫還原粉化檢測結(jié)果如表6所示。可以看出，實施1 000 mm超厚料層燒結(jié)后燒結(jié)礦的低溫還原粉化指數(shù)均＞73.00%。一般而言，優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦的低溫還原粉化指數(shù)要求＞72%，天鋼聯(lián)合特鋼實施1 000 mm超厚料層燒結(jié)后的燒結(jié)礦從低溫還原粉化指數(shù)角度分析均屬于優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦，平均達到74.60%。

表6 超厚料層燒結(jié)后燒結(jié)礦低溫還原粉化結(jié)果 %

4.2 生產(chǎn)指標

天鋼聯(lián)合特鋼實施1 000 mm超厚料層燒結(jié)后，其生產(chǎn)指標發(fā)生了較大改變，燒結(jié)的固體燃耗由改造前的53.08 kg/t降低至現(xiàn)在的41.85 kg/t；燒結(jié)外網(wǎng)電耗由26.72（kW·h）/t降低至19.24（kW·h）/t；利用系數(shù)也從改造前的1.38 t/（m2·h）增加到了1.87 t/（m2·h）。從數(shù)據(jù)可以看出，實施1 000 mm超厚料層燒結(jié)后，天鋼聯(lián)合特鋼的燒結(jié)礦產(chǎn)量有了大幅提高，燒結(jié)工序的能耗大幅降低。

5 結(jié)論

5.1 天鋼聯(lián)合特鋼通過改善料層透氣性、降低漏風率以及提高料溫等技術措施，成功在兩臺230 m2燒結(jié)機上實施了1 000 mm超厚料層燒結(jié)，且經(jīng)過提高工藝技術水平，加強管理等措施，使得兩臺燒結(jié)機可長時間保持1 000 mm的超厚料層燒結(jié)作業(yè)。

5.2 天鋼聯(lián)合特鋼1 000 mm超厚料層燒結(jié)生產(chǎn)實踐表明，實施超厚料層燒結(jié)，燒結(jié)礦產(chǎn)量可以得到較大提升，固體燃耗和外網(wǎng)電耗等能耗指標大幅降低，進一步降低了燒結(jié)工序的生產(chǎn)能耗，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本。