淺議馬鋼380m2燒結機進一步擴容改造技術方案

王鶯鶯

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司煉鐵總廠，安徽馬鞍山 243000）

前言

馬鋼2×380 m2燒結機于2007年2月建成投產，原設計抽風面積為84.6 m×4.5 m，臺車1.5 m×4.5 m×0.7 m,主抽風量2×105 m3/min，產量730 萬t/a，主要為2×4 080 m3高爐提供燒結礦，投產后通過對燒結主體設備進行系列技術改造，保持軌道及骨架不變，燒結臺車拓寬至4.9 m，高度提升至900 mm，并增加24.75 m2的燒結面積，總抽風面積達405 m2，燒結產能達884萬t/a。并通過操作技術進步，實現“低壓、恒速、均風、超厚料層”燒結生產，經濟技術指標達到同行領先水平。

按A、B 高爐分別增產6.6%、16.3%目標，對380 m2燒結機進一步配合擴容改造技術方案進行初步探討。

1 大型燒結機擴容改造實例及改造原則

1.1 大型燒結機擴容改造實例

大型燒結機擴容改造的方法主要有增加燒結面積（延長或拓寬）、增加燒結料層高度，主抽能力適應性增容改造。國外大型燒結機擴容改造大多始于20 世紀，而國內燒結機擴容改造起步相對較晚。

巴西圖巴朗黑色冶金公司（CST）原有的燒結面積為440 m2（88 m×5 m），通過臺車兩端均加寬了250 mm，總寬度達5.5 m，燒結層厚在原來的基礎上提高150 mm，燒結面積增至484 m2，燒結礦產量提高了10%[1]。法國索拉克公司敦刻爾克廠根據現場工藝布置情況將燒結機向前移25 m，燒結面積由原來的400 m2擴大到525 m2左右[2]。法國索拉克公司福斯廠燒結機原設計面積為400 m2（80 m×5 m），采用往燒結機尾部方向延長24 m，燒結面積由400 m2擴大到520 m2，同時主抽能力相應提升[3]。

寶鋼3#燒結機通過臺車兩側各拓寬0.25 m，面積增加45 m2達495 m2，邯寶煉鐵廠360 m2燒結機通過臺車兩側各拓寬0.25 m，并增加1.5 m 風箱，燒結面積增加51 m2。

1.2 大型燒結機擴容改造應遵循原則

大型燒結機擴容改造應遵循的原則為：（1）縮短停產時間、降低投資費用；（2）采取的擴容工藝需因地制宜、現場布置空間能夠進行改造實施，充分利舊同時考慮系統設備能力；（3）充分考慮新工藝的運用，改善消耗指標，提高燒結礦質量；（4）實際生產能力的有效提高。

2 高爐擴容后燒結產能匹配測算

2.1 現階段燒結生產不同生產負荷對應的入爐量水平分析

2011 年后的實際生產情況為燒結礦R 基本穩定控制在2.0 左右，高爐用料結構相對穩定，其中燒結礦入爐比長期維持在71%左右。由于隨著燒結生產負荷的提升，燒結返礦率上升，燒結礦有效入爐量的增幅遠低于燒結礦出廠產量的增幅。數據統計得出燒結礦小時有效入爐量與機速的對應關系如圖1所示（其已考慮系統作業率）。如燒結機速由1.4 m/min提升至1.7 m/min，燒結礦產量增幅可達21%左右，而由于返粉的上升實際入爐量增幅僅為15%左右，因此燒結生產能力與高爐的匹配測算應以有效入爐量為準更為可靠。圖2為不同燒結機速對應的小時上料量。

圖1 不同生產機速對應的燒結礦小時入爐量

圖2 不同燒結機速對應的小時上料量

2.2 高爐擴容后燒結產能匹配需求測算

以上述燒結礦凈入爐量的定量描述關系，隨著國內大型高爐利用系數提升，4 000～5 000 m3高爐利用系數達到2.500 t/m3?d，其中寶鋼股份湛江2#高爐（5 050 m3）2020 年12 月～2021 年2 月，月利用系數均達到2.500 t/m3?d，均值為2.503 t/m3?d，為大型高爐增產提出新方向。高爐生產水平提高后對應所需燒結礦凈入爐量及增幅測算詳見表1。

表1 高爐增產后燒結產能匹配需求測算

3 燒結擴容方式選擇與系統設備能力測算

3.1 燒結擴容方式選擇

結合現場空間位置及結合擴容改造遵循的原則，選擇燒結機前移的方式來增加燒結面積。圖3為目前燒結室布置圖。

圖3 燒結室平面布置圖

3.2 系統設備能力測算

3.2.1 主抽風量

按當前燒結配料及生產條件理論計算燒結混合料要求的有效風量約為每噸混合料800 m3，系統漏風率為50%，目前1.55 m/min 機速生產時對應上料量為750 t/h，燒結總管廢氣溫度為145 ℃，總管負壓為15.3 kPa左右，則燒結風量為：

同理計算可得出，在當前生產條件下機速提高至1.68 m/min 時，燒結實際風量約為38 400 m3/min，接近目前燒結主抽能力的上限。當高爐爐容增至4 747 m3時，燒結混合料料量達930 t/h，其對應燒結的實際風量約為45 714 m3/min，則目前燒結主抽的能力不足。

3.2.2 配混系統及成品系統能力

燒結配混系統皮帶設計能力為1 000 t/h，一混1 100 t/h，二混及后續皮帶輸送系統能力均為1 150 t/h，成品系統單系列能力為750 t/h，基本能夠滿足擴容后的需求。

3.2.3 帶冷冷卻能力

根據熱平衡計算可知冷卻1 t 燒結礦所需風量為1 616 m3/t，每臺帶冷風機的風量為26×104m3/h，熱燒結餅亦按930 t/h 進行計算，則需開啟6 臺帶冷風機可滿足燒結礦冷卻效果要求。

4 燒結機擴容改造具體方案

高爐增產后燒結需進行改造配置，具體的燒結擴容改造方案如下。

（1）燒結機保持骨架、軌道不變，燒結室在頭部增加15 m 的二跨廠房（跨距分別為7 m 和8.5 m），燒結機柔傳、礦槽及點火爐同樣向前順延15 m，增設1個3 m(點火段)、3個4 m 的風箱，風箱數達28個。燒結生產維持1.68 m/min 機速對應的垂直燒結速度（17.07 mm/min），其對應正常水平增產幅度為5%，由于燒結面積增加對應的燒結增產幅度為17%，總的增產幅度為22%滿足高爐擴容后的用料需求。此時的燒結速度可達1.96 m/min，且燒結礦質量能夠保持當前水平。

（2）燒結機尾部4 個風箱（長度12.5 m）高溫煙氣通過增設的DN3000 煙道、多管除塵器、高壓熱風鼓風機將400～450 ℃的熱風用于廢氣循環燒結，具體布置見圖4。耐熱風機為變頻風機，其風量選擇適度富?？蛇x擇45萬m3/h的風量，考慮頭部風箱廢氣的選擇性納入循環系統的接口。根據首鋼實際生產經驗，循環供風面積可選擇18%的燒結面積[4]，可實現燒結固耗、返礦率有效降低，提升環境減排效益。圖5為不同廢氣循環質量的溫度場模擬。

圖4 尾部燒結高溫廢氣循環系統

圖5 循環廢氣質量對應的燒結溫度場

（3）采取以上的改造方式，則可維持當前的主抽風機能力、管系截面等不作改變。

（4）對應的鋪底料皮帶頭部相應延伸，Z2 皮帶相應縮短，散料皮帶尾部相應延伸。

（5）對目前的臺車體的載荷和應力進行計算，可考慮臺車再拓寬100 mm左右。

5 結語

綜上考慮現有系統設備能力以及改造周期和費用，并兼顧維持900 mm 厚料層燒結的實物質量，為滿足高爐增產的需求，具體燒結擴容改造方案可采用燒結機向頭部延長的方式增加燒結面積，使其達到產能匹配需求，同時采用燒結尾部高溫廢氣循環的方式，來解決燒結主抽能力不足及燒結礦提質的需求。