河鋼樂亭燒結機新工藝及其應用前景

郝建海

（河鋼樂亭鋼鐵有限公司）

0 引言

河鋼樂亭鋼鐵有限公司項目是依托河鋼產業升級及宣鋼產能轉移而成立的大型鋼鐵項目，于2017年4月13日正式立項，公司主廠區坐落于河北樂亭經濟開發區，設計兩臺360 m2燒結機，立足于“綠色化”、“智能化”、“品牌化”、“高效化”的理念要求，全力打造河鋼集團的未來工廠。

燒結項目屬于總承包工程，由唐鋼設計院負責設計安裝、施工，為建設一個環保、節能、高效的低投資、低成本燒結廠，采取全新的管理模式，并采用了一些新工藝、新設備和新技術。這些新工藝、新設備和新技術包括：（1）低碳燒結集合技術，主要有燒結機高效密封技術、偏析布料技術、松料技術、厚料層燒結技術、煙氣循環技術、新型節能型環冷機；（2）采用煙氣循環技術，降低了系統煙氣排放流量，節約運行成本及費用；（3）氣力輸灰技術，減少了粉塵倒運、減少二次污染、回收含鐵廢料；（4）高效燒結環冷機技術，可大幅降低設備漏風率，節省設備投資和運營費用；（5）集成式環保篩分技術，可采用豎向布置，設備體積小，節省基建投資和運營費用；（6）應用燒結專家系統，實現了系統控制自動化、智能化，提高了燒結生產效率，使燒結生產工藝更穩定；（7）主抽風機采用高壓變頻啟動和運行。

1 燒結新工藝

1.1 燒結機煙氣循環技術

河鋼樂亭燒結機煙氣循環系統由北京科博思創環境工程有限公司負責籌建施工，根據工程經驗及類似燒結機煙氣實測數據，可以推斷河鋼樂亭360 m2燒結機風箱參數如圖1、圖2所示。

圖1 CO與O2含量

圖2 NOX與SO2濃度

目前，河鋼樂亭360 m2燒結機尚未投產運行，因此無準確可用燒結煙氣數據。從圖1、圖2可以推斷，新建燒結機的SO2濃度最高值出現在中后風箱左右，煙氣溫度峰值大概出現在機尾風箱處。根據燒結機本體參數，遵循燒結煙氣循環風箱制定三原則（進入密封罩內的煙氣含氧量＞18%；大煙道煙氣溫度應為（130±10） ℃；煙氣循環率不低于18%），最終確定5個風箱煙氣參與循環，并額外增加2個風箱煙氣，根據燒結運行工況及檢修需求進行調配使用，以保證系統的正常運行。

由于選取循環風箱的煙氣含氧量一般控制在18%以下，根據熱量平衡、風氧平衡可計算出需要兌入的環冷煙氣量，混合后的煙氣含氧量滿足燒結機生產需求。5個風箱煙氣匯聚至主煙道后進入多管旋風除塵器進行降塵處理。通過循環風機后與環冷第三段熱煙氣進行混合，混合后的煙氣經煙道引入密封罩內，進行熱風燒結。

燒結機共有22個風箱，根據測試數據和理論計算，為了使取出的風箱煙氣在溫度、含氧量和污染物濃度方面進行匹配，選取5個風箱進行循環，額外增加2個風箱煙氣進入循環系統。煙氣循環率為23.8%，單側循環風箱煙氣量為32 500 m3/h。綜合考慮燒結機的實際工況波動等因素，循環煙氣設計含氧量為16.5%，兌入環冷煙氣量為176 000 m3/h，含氧量以21%計。單側總循環煙氣量為500 000 m3/h，含氧量高于18%。密封罩覆蓋在燒結機中部風箱，覆蓋風箱數量共計12個，大煙道煙氣溫度為（135±10） ℃，循環煙氣溫度根據實際生產而定。

1.2 蒸汽預熱裝置

新式燒結機為提高混合料溫度，設計采取混合料倉蒸汽預熱裝置，安裝在燒結機混合料倉上，從而能夠消除燒結過程中的過濕層，提高料層的透氣性。設計理念：為充分提高蒸汽的熱效率，通過設置在料倉邊部的射流蒸汽噴頭，將蒸汽從射流噴頭噴入，形成高速蒸汽射流射入混合料內部，在混合料內部將熱量傳給燒結混合料，蒸汽與燒結混合料的傳熱方式為對流傳熱，熱效率高達95%以上，從而為后期實行厚料層燒結技術、強化燒結過程、增產降耗提供有力的保障。

1.3 環冷機水密封

燒結環冷機上水密封技術由旋轉的環形臺車和位于臺車上方并與臺車固定的環形水槽組成。密封裝置由內、外兩個相對獨立的環形槽組成，內部注水。固定于環冷機回轉體下部的環形密封板插入環形水槽中，以此來切斷冷卻風與大氣之間的通道，達到密封的目的。

上、下部都采用水密封，漏風率≤10%，設置蒸汽伴熱管、清污口、檢修人孔，以及防止物料、灰塵落入水槽的裝置，避免出現因污泥卡堵損壞水封裝置的問題。補水管多點加入，防止補水飛濺，沿圓周方向均布置內外各4個泄水閥，以保障密封裝置的使用壽命。

1.4 采用集成式環保篩分技術

篩子篩網的結構為雙層棒條型，并設計清掃裝置，防止篩孔堵死，受料點選用耐磨鋼板，避免物料直接沖擊影響篩網的壽命。入口溜槽襯板、成品出料口溜槽襯板采用積料臺形式，并考慮溜槽內部應留有較大的維修空間。其余襯板采用高耐磨襯板。為減小因料流沖擊對皮帶磨損的加劇，除二次篩篩上物料溜槽外，其余溜槽全部采用底部封堵、側面開孔的設計方式（與皮帶運行方向一致）。篩體和各部溜槽要求密封嚴密，振動部與固定部的聯接采用耐用的波狀橡膠軟聯接，避免有物料和粉塵外溢的情況出現。

成品篩分室由環保型懸臂振動篩垂直串聯組成，該立式組合篩裝置具有高效、節能、環保等突出特點。共3個系列，每臺燒結機對應1個系列，2個系列工作，1個系列備用。各燒結系統冷卻后的燒結礦經車式三通分料器通過三條皮帶機供至3個篩分系列。

一次篩分機分兩層，分別為10 mm與20 mm,篩上為10～20 mm粒級和大于20 mm粒度的成品礦，篩下粒度小于10 mm進入二次篩。其中10～20 mm粒級經鋪底料皮帶機（雙機共用）輸送至燒結機鋪底料礦槽作為鋪底料使用，鋪底料采用自溢三通出料，篩下鋪底料皮帶采用變頻電機驅動，實現由主控遠程變頻調速控制鋪底料流量。

1.5 自動化控制系統

燒結自動化控制系統設計采取先進性、實用性、可升級、可擴展性相結合的原則進行。依據工藝特征的分配進行儀表和自動化設計，設立先決條件監控、測量項目，以確保生產進程的穩定性，提高產品產量和質量，確保人員、設備安全，并增強原材料測量管理，達到節能目標，降低生產成本，增加經濟效益。

自動化控制系統采用兩級控制，即基礎自動化及過程自動化。基礎自動化（L1），系統總體結構上考慮以EIC一體化設計、PLC為控制核心，具有數據采集處理、順序控制、過程控制、參數指示、超限報警、設備狀態監視、數據存儲、生產報表打印等功能，構成一個功能劃分合理、層次清晰，安全、高效、開放的自動化控制系統。

過程自動化（L2），通過過程數據的分析和處理，數學模型進行計算，使系統在最經濟、最優化的狀態下穩定運行，減少中間操作影響。

2 應用效果

（1）采取煙氣循環系統后，煙氣循環風機抽取燒結機風箱煙氣，可有效降低燒結主抽煙氣的排放量，對污染物的排放治理起到積極的影響，具有顯著的社會效益；降低了燒結固體燃耗，因循環風機將含氧量高的熱風引入到燒結機臺面上，采取熱風燒結技術，可有效降低燒結機的固體燃耗，達到節能降耗的目的；降低了主抽風機的功率，因為循環風機抽取大煙道約200 000 m3/h風量到燒結機，所以在主抽風機的選型上可以降低主抽風機的功率，降低主抽風量，對燒結系統的節能具有良好的經濟效益。

（2）通過采取環冷機水密封技術，環冷機的現場環境可以得到較好改善，環冷機煙氣經過水密封后，可有效杜絕環冷機揚塵現象，具有良好的環保效應。

（3）通過集成式環保篩分技術，既可以改善燒結礦篩分效果，又可以達到節能、環保的效果，具有良好的經濟效益。

（4）采用先進的燒結自動化控制系統，不僅可以生產出高質量的產品，還可以提高勞動生產率，降低生產成本和能耗。

3 結論

河鋼樂亭鋼鐵燒結項目立足于公司高起點高站位，從“綠色化”、“智能化”、“品牌化”、“高效化”的理念要求出發，在燒結生產過程中，應用了煙氣循環系統、蒸汽預熱裝置、環冷機水密封技術、節能環保篩技術等新工藝、新技術、新裝備，大幅提升燒結過程能源效率，有效降低污染物排放總量，全面提升燒結生產經濟技術指標，實現綠色燒結的預期目標，燒結區域環境顯著改善。

通過本項目的實施亦促進了燒結技術更新換代，提升新技術、新工藝的應用水平，對于貫徹國家低耗、低排放的綠色發展理念具有重要意義。