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(shù)是在鐵酸鈣固結(jié)理論和自動(dòng)蓄熱作用基礎(chǔ)上發(fā)展起來的先進(jìn)燒結(jié)技術(shù)［1-2］。隨著燒結(jié)料層厚度的提高，自蓄熱作用隨之增強(qiáng)，配碳量隨之降低；燒結(jié)礦的強(qiáng)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(fù)荷，節(jié)約生產(chǎn)成本［4-6］。厚料層燒結(jié)技術(shù)仍然是各大企業(yè)現(xiàn)在以及未來一段時(shí)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(jī)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(xiàng)技術(shù)和設(shè)備的改造，將兩臺(tái)230 m2燒結(jié)機(jī)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(shù)水平、加強(qiáng)管理、提高料溫、改善料層透氣性等措施，兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)實(shí)現(xiàn)長時(shí)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(biāo)不斷提高，獲得了較為顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2 發(fā)展厚料層燒結(jié)的難點(diǎn)

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(huì)隨之增加，導(dǎo)致垂直燒結(jié)速度下降，甚至有可能會(huì)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(fēng)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(tái)230 m2燒結(jié)機(jī)的主抽風(fēng)機(jī)未進(jìn)行改造，再加上漏風(fēng)率較高，嚴(yán)重影響了燒結(jié)產(chǎn)量。3）燒結(jié)料層的提高會(huì)加劇“過濕效應(yīng)”，過濕帶加厚，嚴(yán)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(shí)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(duì)燒結(jié)原料粒度進(jìn)行嚴(yán)格控制，盡量減少因原料粒度問題造成的波動(dòng)。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(jìn)行了改善，＞8 mm粒級(jí)的占比由11.90%提高到了19.30%，＜1 mm粒級(jí)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(shí)行1 000 mm料層燒結(jié)前礦粉粒度組成 %

表2 實(shí)行1 000 mm料層燒結(jié)后礦粉粒度組成 %

3.1.2 強(qiáng)化制粒

天鋼聯(lián)合特鋼1#燒結(jié)機(jī)二次混合機(jī)于2018年進(jìn)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(dòng)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(jī)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(shí)間?；旌舷到y(tǒng)改造前后混合料中粒級(jí)組成比較如表3所示，改造后混合料＞3 mm粒級(jí)從57%提升至59%，改善了混勻料的粒級(jí)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(jí)組成比較 %

3.2 降低漏風(fēng)率

對(duì)天鋼聯(lián)合特鋼燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率因素進(jìn)行排查，對(duì)造成燒結(jié)臺(tái)車漏風(fēng)的主要原因進(jìn)行分析，尋找對(duì)策，結(jié)果如表4所示。

表4 燒結(jié)漏風(fēng)主要原因及措施

通過改造，將燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率由55%降低至34.68%，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)抽風(fēng)過程“側(cè)封中通”的策略，降低臺(tái)車側(cè)壁擋板漏入無效風(fēng)，讓有效風(fēng)從臺(tái)車料面上方進(jìn)入，為超厚1 000 mm料層燒結(jié)工藝打下了堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)。

3.3 高料溫技術(shù)

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(yīng)性好、消化好，在消化過程中能夠釋放大量熱量，對(duì)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(xué)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(duì)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(jìn)行混合預(yù)熱。一混熱水的熱量來源于燒結(jié)煙氣脫硝廢水預(yù)熱利用，不單獨(dú)產(chǎn)生熱水，經(jīng)濟(jì)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(shí)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(xué)成分

為了充分利用蒸汽，同時(shí)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(qiáng)化制粒的過程中進(jìn)一步升高溫度。

通過制粒全過程加溫技術(shù)，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(dá)91℃，而普通燒結(jié)的露點(diǎn)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(shí)施效果

4.1 冶金性能

天鋼聯(lián)合特鋼實(shí)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(yàn)按照GB/T 13242—91檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)，不同燒結(jié)礦的低溫還原粉化檢測(cè)結(jié)果如表6所示?？梢钥闯?，實(shí)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(shí)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(dá)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(biāo)

天鋼聯(lián)合特鋼實(shí)施1 000 mm超厚料層燒結(jié)后，其生產(chǎn)指標(biāo)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(shí)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(fēng)率以及提高料溫等技術(shù)措施，成功在兩臺(tái)230 m2燒結(jié)機(jī)上實(shí)施了1 000 mm超厚料層燒結(jié)，且經(jīng)過提高工藝技術(shù)水平，加強(qiáng)管理等措施，使得兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)可長時(shí)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(shí)踐表明，實(shí)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(biāo)大幅降低，進(jìn)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。