河南济钢2×75 m2烧结机设计特点及生产实践

关键词  烧结机，设计特点，生产实践，改造，生产指标

1  前 言

    根据河南济源钢铁集团有限公司总体发展规划，为实现年产250万t铁的发展目标，配合4#、6#两座508m³高炉的生产需要，河南济钢投入了2×75 m²烧结机工程的建设。该工程由安钢集团冶金设计有限责任公司设计，2005年5月签订烧结机工程设计技术协议。工程设计以粉矿烧结为主的烧结机，其主要技术指标为：利用系数1．5 t／(m²．h)，年产烧结矿178万t，烧结矿TFe 54．0％，碱度1．8倍，成品烧结矿粒度6～150mm，铺底料粒度6～15mm．，烧结矿温度＜120℃，作业率92％。该工程总投资1．5亿余元，分二期建设，一期4#烧结机于2006年9月3日投产，二期5^#烧结机于2007年4月5日投产。2×75m²烧结机投产以来，主体设备运行良好，各项技术经济指标逐月上升。2007年累计生产烧结矿160余万吨，烧结矿品位54．12％，FeO含量9．07％，碱度1．79，硫含量0．027％，利用系数1．64t／m²．h，烧结矿转鼓指数73．47％，烧结矿粒度＜5 ram比例占1．9 2％，烧结矿粒度5—10mm比例占23．04％，品位稳定率96．83％，碱度稳定率98．25％，综合合格率84．97％，设备作业率87％，固体燃耗58．14 kg(标煤)／t，为高炉顺行创造了良好的条件。

2  2×75 m²烧结机工程设计特点

    济钢2×7 5 m²烧结机的设计是在消化、吸收国内外先进经验的基础上，结合自身具体情况以及济钢第一台75m²烧结机的生产经验而设计的，设计中采用了很多行之有效的技术改革措施和先进的设备，其特点如下。

2．1  原料混匀及加工

    (1)含铁原料为单一的混匀矿，即所有的各种含铁原料均在原料场二次料场混匀，然后由皮带输送到配料室的7个混匀料矿槽。

    (2)固体燃料为无烟煤和碎焦，由汽车运人原料系统的燃料破碎室，粒度＜40 mm，无烟煤的灰分＜15％，挥发分＜8％。燃料破碎采用两段开路流程，由天车抓料送往燃料粗破，粗破采用一台Φ750×1000双光辊破碎机，粗碎后粒度为0～13mm，然后由皮带运往燃料细破，细破采用两台Φ900×700四辊破碎机，破碎后＜3 ram粒级占85％以上。

    (3)熔剂破碎、筛分室由熔剂粗破室、熔剂破碎室、熔剂筛分室三部分组成，将烧结所用熔剂——生石灰、白云石破碎至≤3mm的粒度，破碎设备有2台型号为PEF400×600的鄂式破碎机，1台型号为PCK1000×1000单转子可逆锤式破碎机，其破碎粒度3～0 mm占90％以上。

2．2  配混系统

    (1)配料室共设13个矿槽，其中1～7号为混匀矿槽，8、9号为燃料矿槽，l0、11号为白云石矿槽，12，13号为生石灰矿槽。其中混匀矿槽为4用3备，其它为1用备1。混匀矿采用Φ2500圆盘和电子皮带秤给料；生石灰采用可调速刚性叶轮给料机和螺旋电子秤给料后，进人螺旋消化器；其余采用直拖式皮带秤给料。

    (2)混合制粒采用三段式：一混混匀加水，采用Φ3000×12000mm圆筒混合机，混合时间为128 s；二混制粒并调整混合料水分，采用Φ3800×16000mm圆筒混合机，混合时间3．8 min；三混主要作用是混合料小球外滚煤，采用Φ3000×8000圆筒混合机，物料在筒内停留时间为66s。混匀设备系露天地面布置，采用齿轮齿轮圈传动，并设有盘车装置及自动喷油润滑系统。二混圆筒内安装了含油尼龙衬板，以仿粘料，同时采用喷雾加水，强化制粒。

2．3烧冷系统

    (1)布料系统

    2×75m²烧结机采用铺底料工艺，铺底料为成品中分出的6～15mm烧结矿，铺底料度厚为30～50mm。布料采用梭式布料器、宽皮带机加九辊联合布料的方式，先由B＝1200mm梭式布料小车将混匀料均匀的给到机头混合料矿仓，再由宽皮带给料机加九辊偏析布料器将混合料布到台车上，使混合料粒度和含碳量沿料层高度产生合理偏析℃，沿台车宽度方向分布均匀，料层厚度为650±50mm(包括30～50mm铺底料)，栏板高700mm，采用刮料板装置来保持料面平整，避免烧结机边缘效应，保持整个料层具有两好的透气性，垂直烧结速度均匀。

    (2)低温点火保温炉

    低温点火保温炉采用均质烧结技术，通过改变点火方式，合理有效利用风量以求低温点火高强度烧结的新技术，解决了低热值高炉煤气的难点火问题。它可以明显提高成品率、降低能源消耗、改善烧结矿性能。它的核心技术是：二次连续点火、热风烧结和无动力风量配置，因此工艺流程简捷。在建厂时既节省投资又安全可靠，在生产运行中既增产节能又改善质量，经济效益十分显著。使用均质烧结技术后，同等原燃料条件下与普通点火器相比烧结矿质量有很大提高，表层烧结矿强度提高到与中下层相近的均匀程度，FeO含量≤12％，大幅度降低了燃耗，又提高了烧结矿产量和质量。

    (3)烧结机系统

    2×75 m²烧结机设计新型，采用单轴驱动两点啮合柔性传动，头尾轮中心距42．745 m。驱动电机采用交流变频调速，并设置二级矩超限保护。机尾采用水平移动架头尾星轮采用新型连体赤板，并按优化的车轮运行轨迹设置相应的变径弯道，使台车进入弯道后运行平稳，无相互干涉和碰撞。骨架风箱采用中后部固定向两端移动的方式，消除了膨胀对密封环节的影响。台车本体采用整体式结构，台车宽度2500mm，台车长度1000mm，挡板采用二段式，栏板高700mm，台车端部设置防磨板，两侧设盲篦条。烧结饼经机尾导料槽卸人单辊破碎机，破碎至150mm以下。破碎后的烧结矿进人90m²鼓风带式冷却机冷却，冷却机上料层厚度约1300mm，冷却后的烧结矿平均温度≤150℃，冷烧结矿经筛分后由皮带机运至成品中转仓或高炉料仓。带冷机灰尘及散料收集用B＝650皮带运输，灰尘及散料与带冷机上的物料一同进人成品皮带，散料皮带采用7×(6+3)耐热带；带冷机下散料收集皮带采取偏中线布置，收料板采取一侧布置，方便皮带的维护和卸料。

   2×75m²烧结机应用铺底料工艺，使机尾卸料变得顺畅，减少漏料，减少台车的烧损；采用宽皮带机和九辊布料器的联合布料方式，九辊布料器料层调节板设计成格孔状，便于九辊布料器筛下细料直接落到料面上，避免挤压九辊；烧结机加装台车清扫器，用来清理回程台车篦条的挤料；台车端部加可更换耐磨衬板，以便端面磨损后能更换；烧结机机头、机尾和固定滑道采用集中润滑系统，方便操作；烧结机尾部设水平移动支架及检修用的移动架移动装置、散料排除和料衬式刮刀装置；机头、机尾密封采用转架支板式高。效密封装置，台车密封采用浮动密封装置，与下固定滑道在运动中形成刚性密封装置，确保全机漏风率小于35％。

    (4)主抽风系统

主抽风系统由风箱、集气管、机头电除尘器、主抽风机及烟囱组成。烧结机各风箱间增加横梁，每个风箱设阀门，使风箱的风压、风量便于调节。每个风箱均配蝶阀，前面3个和后面2个风箱用电动蝶阀，其余用手动蝶阀。风管内沉降的粉尘经电动双层卸灰阀汇同小格散料送至烧结皮带上。主抽风机为离心式烧结抽风机，进口负压16000Pa，出口压力500Pa，静升压16500Pa，风量8000m³／h(工况)。为减小设备噪音，在风机出口管道上设有消声器，风机外壳敷设有隔音材料。

    (5)余热回收

    该工程利用带冷机高温段的废气进行热风烧结。将带冷机第一段高温废气引至点火炉保温段，用于烧结面热风保温，提高表面烧结矿强度。

    (6)成品整粒系统

    筛分整粒系统采用两台冷矿直线振动筛和两台椭圆等厚振动筛工艺流程。一次筛分采用冷矿直线振动筛3100×7500mm，分级点为15mm，二次筛分采用椭圆等厚筛3100×7500mm以提高筛分效率，其分级点为6mm。二次筛分出的6～15mm粒级作为铺底料送往烧结室，多余部分进人成品系统；二次筛分出＜6mm粒级作为冷返矿送往冷返矿槽与配合料一起进入一混。

    (7)PLC过程检测与自动化控制

    2×75m²烧结机自动控制系统采用三合一的计算机控制系统，设置了完善的PLC过程检测和控制项目，并应用了国内先进、成熟的烧结控制软件。通过实时采集生产过程中监视和操作管理，实现了烧结工艺的全过程联动与自动控制。系统设计为调度室监控站、基础自动化系统、直接控制设备级。监控站系统设置在烧结主控室，包括网络客户机监控站，网络等，主要功能有生产过程监控、物料跟踪、过程质量控制、信息管理、生产报表、统计分析及与其他系统的数据通信。基础自动化系统主要功能是在中控室对工艺过程进行顺序控制、连续控制、监测控制、设备控制、过程控制、数据采集和处理、故障报警及打印报表信息。直接控制设备级为PLC控制的一次元件，含仪表检测、变送器、回路控制执行机构、MCC柜、现场操作箱、变频器、低压供配电系统、管线系统、UPS电源等。

    应用软件功能主要包括：烧结过程监视与控制；带冷机系统监视与控制；混合制粒监视与控制；烧结机风箱开度、温度、压力监控；配料过程的监控；烧结过程参数监控；电气联锁控制；画面显示、过程报警等，通过对整个生产过程参数的采集、数据处理、画面显示、超限报警、报表打印、生产过程中设备启停与连锁控制、及各生产设备运转状态监视等进行集中自动化管理、实现了全厂生产操作的高度自动化，并提高了操作精度，稳定了生产过程，为高产优质提供了重要条件。

    (7)环保

    在2×75m²烧结机工程中对环保给予了足够的重视。考虑到生产运转过程中散发大量粉尘，对环境污染严重，工程对散发粉尘的工艺采取了有效的尘源密封措施，设置机械抽风，以控制粉尘外逸，尽量采用大集中除尘系统。考虑到粉尘的回收利用和便于配料，按粉尘种类分别设置除尘系统。机头设置两台XLG／A一480000陶瓷多管除尘器(双级)，机尾设置两台88m²三电场电除尘器，整粒设置一台68m²三电场电除尘器，配料设置一台144ZCⅢ一450 A型机械回转反吹袋式除尘器，熔剂破碎系统采用一台布袋除尘器，有效除尘面积712 m²，滤带数480个，带长3．5 m，处理风量4000m³／h，一台气箱脉冲袋式除尘器LJ DM一1200，滤袋数量504个，滤袋规格Φ130×5500mm。除尘设备收集的粉尘全部回收利用，电除尘灰加湿后用汽车运输到原料混匀料场参加混匀料配料。

3  生产实践

    2×75m²烧结机投产后第一个月即实现达产，总体生产情况良好，投产一年多来设备运行平稳，各项生产指标完成较好，烧结矿综合合格率最高达到97％以上。投产后，通过对设备问题整改、工艺改进及生产操作优化，取得了良好的效果，快速实现了生产的持续稳定运行。

3．1  工艺、设备改进

    (1)料库生石灰螺旋改造

河南济钢2×75m²烧结机工程配料室共有7台圆盘给料机，7台配料秤，4台拖料皮带秤，2台螺旋秤，2台螺旋给料机，2台消化器，2台污泥泵。1#～7#为混匀料仓，8#、9#为煤粉仓，10#、11#为白云石仓，12#、13#为生石灰仓。投产以来设备运行平稳，但是大料批生产时生石灰螺旋输送能力偏小，12#、13#生石灰仓必须同时开才能满足生产需要，影响生石灰配料的准确性，也达不到设备一用一备的目的。为稳定烧

结矿碱度，提高生产技术指标，我们对生石灰螺旋进行加大改造，螺旋输送能力由原来的2 5t／h改造为50t／h，达到了一用一备的目的，并稳定了生产。

    (2)除尘卸灰电器改造

    2×75m²烧结机大烟道除尘灰、机头多管除尘器除尘灰、机尾电除尘除尘灰均通过定时放灰进入1#滚筒进行混匀回收利用。生产实践发现除尘灰卸灰流量不稳难以控制，严重影响除尘设备的正常运行，制约烧结生产的稳定。为此我们进行了四个方面的改造。一是将原来的烧结机大烟道除尘灰半小时一周期自动放灰制度改为每2小时人工放灰一次；二是对除尘卸灰电器进行改造，因机尾电除尘卸灰电机不能变频，增设变频器以控制卸灰流量；三是机尾电除尘灰增加自动加湿装置，除尘灰加湿后用汽车运输到原料混匀料场参加混匀料配料；四是在1#滚筒出口混2#带上设置红外线测水仪，根据来料变化自动控制加水量实现定量均衡配加，提高混合料水分稳定率。通过以上改造，确保各除尘设备正常运行，且达到环境质量排放标准，同时稳定了烧结生产。

    (3)混合料仓改造

    原有2×75m²烧结机混合料仓设计为长方形，采用6 mm钢板做内衬，生产中发现混合料仓内衬不耐磨且粘料严重，严重影响烧结机布料效果和作业率。因此，我们将2台烧结机混合料仓内衬全部更换成高分子聚乙烯耐磨衬板。改造后混合料仓粘料现象明显减轻，衬板使用寿命也大大延长，有效地提高了设备作业率和烧结矿的产质量。

    (4)单破水路改造

    4#75 m²烧结机投产后发现φ1500×2800mm单齿辊破碎机轴水冷膛内经常产生大量水蒸汽损坏连接软管，导致连接软管漏水，转子冷却效果差。经过调查分析发现单辊破碎机冷却水路有问题。因单辊破碎机转子与水冷篦板共用一根进水管共用一根回水管，而水冷篦板位置低单破转子位置高，导致单破转子冷却水阻力损失大，回水受水冷篦板回水压力影响无法及时排出造成温度逐渐升高产生蒸汽。于是我们进行了以下改造：一是将单破转子与水冷篦板共用一根回水管改为两条独立的回水管路，并将回水直接引至回水池；二是在冷却篦板进水管前加阀，控制其进水压力，并加大轴冷却进水水压。改造后使用效果良好，没有出现

单破转子冷却水温过高现象，有效地确保了单破设备的冷却效果。

    (5)成品筛改造

    2×75m²烧结机投产后发现两台3175型串联式振动筛故障率较高，经常出现振动筛激振器轴承发热变形卡死、筛子大梁崩裂筛子偏振的现象。经过调查分析，一是筛子大梁强度差；二是轴承箱人工加油润滑不到位。为此我们对开裂处大梁进行补焊加固，振幅由10mm±lmm调至8mm±lmm，并将筛子轴承箱人工加油方式改为集中自动润滑方式。改造后振动筛故障率大大降低，有效地提高了设备作业率。

    (6)圆筒混合机粘料问题的解决

    根据生产需要我厂烧结矿碱度一般按照1．85～0．12控制，由于配灰量大生石灰消化流程短，在一混圆筒、二混圆筒和三混圆筒等处均存在严重的粘料现象，平均每三天就得清理一次圆筒，严重影响烧结生产。为此，我们在烧结生产混匀料中配加2％～4％的石灰石粉，有效的解决了圆筒的粘料问题。同时，在配料系统生石灰下料仓螺旋电子秤下料口处加装配消器，在螺旋消化器中让生石灰提前消化，以进一步减轻混料圆筒的粘料问题。

    (7)添加污泥

    目前我厂对炼钢污泥粉进行回收利用，在烧结配料中均匀地添加一定量的污泥粉。其工艺流程为：在配料室首先通过混匀装置在污泥池内将污泥混匀，然后用两台污泥泵将其输送至生石灰螺旋消化器内。烧结生产配加污泥，可以有效地吸收生石灰消化放散的热量，提高混合料温度，而且能回收资源，降低生产成本，获得巨大的经济效益，同时具有良好的环保效果。

    (8)强化生产操作

2003年底我公司第一台75m²烧结机投产，经过几年的生产实践，我们对75m²烧结机操作逐步积累了较为丰富的经验，为2×75m²烧结机的顺利投产达产奠定了良好的基础。一是严格配比操作，稳定烧结矿的化学成分。2×75m²烧结机所用含铁料经混匀料场混匀后送至烧结配料室，然后进行自动配料。烧结配比调整主要在混匀料换堆时调整，其它因素调整配比次数控制在每月一次以内，总体减少配比调整次数，从而

改善烧结矿质量。二是在混料系统配置红外线测水仪，根据来料变化及时自动控制加水量，稳定混合料水分。三是固定烧结机料层厚度。目前料层厚度控制在680mm，烧结机料层厚度固定，在原燃料质量稳定、配料准确的情况下烧结机机速就容易稳定。目前我们烧结机机速一般能控制在1．25±0．05 m／min内，调整幅度较小，机速稳定有利于烧结过程热制度和液相稳定，反过来又促进了机速的稳定，形成一种良性循环。通过这一系列的措施，稳定工艺操作参数，有效地减少烧结生产的不稳定因素，从而达到稳定生产提高烧结矿产质量的目的。

3．2  原燃料

    目前河南济钢烧结用含铁原料中粗粉均为大宗进口物料，精粉为国产精粉，石灰石粉和生石灰粉均为地方料，燃料为煤焦混合粉。原燃料化学成分分析及粒度组成如下表1、表2。

3．3  生产技术经济指标

    自第一期4#75m²烧结机2006年9月份投产一年多以来，各项技术经济指标完成较好。2007年累计生产烧结矿。160余万吨，烧结矿品位5 4．1 2％，FeO含量9．079／5，碱度1．7 9，硫含量0．027％，利用系数1．64t／m²．h，烧结矿转鼓指数7 3．4 7％，烧结矿＜5 mm比例占1．92％，烧结矿5—10mm比例占23．04％，品位稳定率9 6．8 3％，碱度稳定率98．25％，综合合格率84．97％，设备作业率87％，固体燃耗58．14kg(标煤)／t，达到或超过了工程设计能力，充分发挥了烧结机的产质量优势，为河南济钢炼铁增效发挥了重要作用。2007年2×75m²烧结机各项技术经济指标完成情况列于表3。

4  结语

河南济钢2×75 m2烧结机工程采用了多项国内外成熟稳定、实用可靠的工艺流程和设备，技术装备水平达到国内先进水平，同时采用了P LC控制系统，其控制水平先进、经济、实用、稳定可靠，保证了生产过程顺利进行。经过投产后一年多来的生产实践和不断改进，并强化生产操作，快速实现了达产及生产的稳定顺行，为我厂高炉生产提供了三分之二以上的优质烧结矿。下一步我们将准备开展富氧烧结，提高混合料温

度，烧结机漏风治理，烧结配矿研究，生石灰质量攻关，同时做好带冷机第二段、第三段废气余热回收利用，进一步加强能源的循环利用。