天鋼焦炭系統(tǒng)增加一次篩分實踐

楊 宇，李宏飛

（天津鋼鐵集團有限公司煉鐵廠，天津 300301）

1 引言

焦炭篩分是高爐煉鐵生產(chǎn)工藝過程中的一個重要組成部分，其目的是為了提高入爐焦炭的粒度，減少焦炭入爐粉末，提高高爐的利用系數(shù)，對高爐順行有著非常重要的意義。

2 焦炭系統(tǒng)存在的問題

隨著高爐產(chǎn)量、質(zhì)量及冶煉強度等各項指標(biāo)的不斷提高，對入爐焦炭的質(zhì)量特別是粒度要求越來越高，篩分效率不好會對高爐整體的透氣性有較大影響。從表1 可以看出焦炭質(zhì)量的變化對高爐煉鐵的影響是比較大的。

天津鋼鐵集團有限公司（以下簡稱天鋼）沒有焦化廠，所有焦炭全部外購，因此焦炭的質(zhì)量參差不齊。外購焦炭存在的主要問題包括焦粉及水分含量高、粒度級別差距較大，僅僅依靠礦槽的篩分不能滿足入爐焦炭的粒度要求。隨著高爐冶煉強度的增加，原設(shè)計焦炭篩分系統(tǒng)能力已經(jīng)不能滿足目前高爐的生產(chǎn)工藝要求。由于焦槽槽下篩分設(shè)備安裝空間的限制，靠增加篩分設(shè)備的規(guī)格和能力是行不通的，因此必須異地設(shè)計一套篩分系統(tǒng)，用于在焦炭進入焦槽系統(tǒng)前，先對焦炭進行一次篩分，提前將一部分小顆粒焦炭和粉末篩除，然后篩上的焦炭通過皮帶運至焦槽，再通過槽下焦炭篩分系統(tǒng)進一步篩分，以取得良好的篩分效果。

表1 焦炭質(zhì)量對高爐主要指標(biāo)的影響（來源）

3 增加一次篩分系統(tǒng)方案的提出

天鋼焦槽槽下篩分設(shè)備自投入使用到目前已運行五六年。一方面，原設(shè)計焦炭篩分設(shè)備篩分能力有所下降；另一方面，由于高爐產(chǎn)量、質(zhì)量及高爐冶煉強度的增加，對于相關(guān)各項指標(biāo)要求越來越高，尤其對焦炭的含粉量及粒度要求很高。而原設(shè)計篩分系統(tǒng)的設(shè)備能力，已經(jīng)不能滿足目前高爐的工藝要求。因此，迫切需要對焦炭篩分系統(tǒng)的設(shè)備進行改造。為了提高篩分效果，我們決定提前進行一次篩分，將大部分小顆粒焦炭和粉末篩除。篩后的焦炭再進入原焦炭篩分系統(tǒng)，進行二次篩分，以獲得最佳的篩分效果，促進高爐穩(wěn)定順行，不斷改善高爐生產(chǎn)的各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，取得更大的經(jīng)濟效益。

方案組成。通過對焦炭輸送路由的全面考察和分析，設(shè)計在原料廠J6 皮帶機東側(cè)，原料廠3#除塵器北側(cè)，增加一套篩分系統(tǒng)。該焦炭篩分系統(tǒng)主要設(shè)備包括三條固定式帶式輸送機、兩臺振動篩（一用一備）和一條擺動帶式輸送機。所增加的篩分系統(tǒng)的工藝流程：焦炭由J6 皮帶機上的固定卸礦車及溜槽輸送到1#皮帶機上，1#皮帶機直接將焦炭輸送至振動篩上方的下料溜槽后，經(jīng)振動篩進行篩分。合格的焦炭（即篩上物）通過下料溜槽送到2#皮帶機上，2#皮帶機再將合格焦炭輸送至J6 皮帶機上方的下料溜嘴，最后一次篩分合格的焦炭返回到J6 皮帶機上，與原系統(tǒng)對接。經(jīng)振動篩篩分下來的不合格焦炭即小顆粒焦炭及焦粉（也稱為篩下物），通過3#皮帶機經(jīng)溜槽輸送至擺動式皮帶機上，篩下物通過擺動式皮帶機均勻的堆放在原料廠指定的卸料處。歸納起來，該焦炭一次篩分系統(tǒng)主要由固定式卸料機，帶式輸送機，振動篩及相關(guān)的配套設(shè)施等組成。

4 主要設(shè)備的技術(shù)參數(shù)及投資概算

4.1 固定式卸礦車

主要由固定平臺、皮帶機架、上下改向滾筒、平衡架、閘板閥、溜槽體、除塵系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)組成。

4.2 1#皮帶機

主要由機架、電機、傳動滾筒、改向滾筒、托輥、膠帶、拉緊裝置、清掃裝置、除塵及電氣控制系統(tǒng)組成。

膠帶機型號：10063；輸送能力500 t/h；帶速2.5 m/s。

電動滾筒型號：WO2-37-2.5-630X1000S；膠帶型號：cc-56；帶寬1 000 mm；機長53 m；提升高度：3.115 m。

4.3 2#皮帶機

主要由機架、電機、傳動滾筒、改向滾筒、托輥、膠帶、拉緊裝置、清掃裝置、除塵及電氣控制系統(tǒng)組成。

膠帶機型號：10063；輸送能力500t/h；帶速2.5 m/s。

電動滾筒型號：WO2-37-2.5-630X1000S；膠帶型號：cc-56；帶寬1 000 mm；機長5.95 m；提升高度：8.615 m。

4.4 3#皮帶機

主要由機架、電機、傳動滾筒、改向滾筒、壓帶輪、托輥、膠帶、拉緊裝置、清掃裝置、除塵及電氣控制系統(tǒng)組成。

膠帶機型號：6550；輸送能力150 t/h；帶速1.25 m/s。

電動滾筒型號：WO2-11-1.25-500-650s；膠帶型號：cc-56；帶寬650 mm；機長40.8 m；提升高度：3.115 m。

4.5 4#擺動式皮帶機

4#擺動式皮帶機可旋轉(zhuǎn)角度為120°。主要由機架、電機、傳動滾筒、擺動驅(qū)動裝置、改向滾筒、托輥、膠帶、拉緊裝置、清掃裝置及電氣控制系統(tǒng)組成。（機械部分利舊）。

4.6 振動篩

型號：XBSFJ245X520-I，技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 焦炭振動篩技術(shù)參數(shù)

4.7 自動控制系統(tǒng)

采用可編程控制器（PLC）對整個篩分系統(tǒng)進行遠(yuǎn)程自動控制。

4.8 電氣部分、鋼結(jié)構(gòu)及土建部分（略）

以上總投資約180 萬元。

5 工藝流程

焦炭由J6 皮帶機上的固定卸礦車，經(jīng)溜槽將焦炭輸送到1#皮帶機上，1#皮帶機直接將焦炭輸送至振動篩上方的下料溜槽，焦炭送入振動篩上進行篩分。兩臺振動篩（開一備一）分列在篩分車間兩側(cè)，兩振動篩中間位置為振動篩的工作位。篩分系統(tǒng)工作時，一臺振動篩移到工作位進行篩分作業(yè)，另一臺振動篩備用。經(jīng)過振動篩的篩分，合格的焦炭（即篩上物）通過下料溜槽送到2#皮帶機上，2#皮帶機再將合格的焦炭，經(jīng)2#皮帶機上方的下料溜槽輸送回J6 皮帶，與原系統(tǒng)對接。經(jīng)振動篩篩分下的不合格小顆粒焦炭（即篩下物），通過3#皮帶機輸送至擺動式皮帶機上，篩下物通過擺動式皮帶機，均勻的堆放在原料廠指定的卸料處，再用裝載機運至配料處進行回收利用。

5.1 自動控制流程

啟動時：當(dāng)原料場J6 啟動時，整個預(yù)篩分系統(tǒng)才可進行自動化操作。此時為PLC 控制，按下系統(tǒng)起動按鈕后，2#皮帶機、3#皮帶機、4#皮帶機同時起動2#皮帶機正常起動后，延時10 s，振動篩自動起動；同時4#皮帶機在起動后延時15 s，擺動裝置驅(qū)動電機起動在振動篩正常運轉(zhuǎn)10 s 后，1#皮帶機起動在1#皮帶機正常起動10 s 后，卸料車二通漏斗旁側(cè)閘板閥開啟，同時中間下料閘板閥關(guān)閉，整個系統(tǒng)進入正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)，從J6 皮帶機輸送來的焦炭就可以正常進入篩分系統(tǒng)進行篩分了。

5.2 停機時

5.2.1 正常人為停機

首先，在電控室內(nèi)按下系統(tǒng)停止按鈕。固定式卸料車二通漏斗旁側(cè)閘板閥關(guān)閉，同時中間下料閘板閥開啟。當(dāng)二通漏斗旁側(cè)閘板閥關(guān)閉時間超過15 s 時，整個系統(tǒng)其它設(shè)備全部自動停止正常旁側(cè)閘板閥關(guān)閉到位后，延時10 s，1#皮帶機停止1#皮帶機停止后，延時10 s，振動篩自動停止振動篩電機停止，延時10 s，2#皮帶機、3#皮帶機和4#皮帶機同時停止4#皮帶機停止延時15 s 后，擺動裝置驅(qū)動電機停止。

5.2.2 非正常停止

為保證設(shè)備和人身安全，當(dāng)原料場J6 皮帶機停機時，整個系統(tǒng)自動全部停止；另外當(dāng)現(xiàn)場皮帶機拉繩拉動、皮帶機嚴(yán)重跑偏以及系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生故障時，整個系統(tǒng)自動全部停止。

6 新增篩分系統(tǒng)改造后的使用效果及經(jīng)濟效益

新增焦炭篩分系統(tǒng)投入使用后，篩分后的焦炭粒度組成更加合理，入爐焦炭的質(zhì)量得到了很大的提高，有效降低了焦比。同時篩分下的焦粉返回原料廠，送往燒結(jié)廠進行再利用，提高了焦炭的利用率，取得最大的使用價值。篩分后的焦炭促進了高爐穩(wěn)定順行，高爐利用系數(shù)明顯提高，同時改善了生鐵質(zhì)量及各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。篩分系統(tǒng)自2010年2月投入使用后，天鋼兩座高爐綜合月產(chǎn)量和利用系數(shù)如表3 所示。

由此我們可以看出，焦炭預(yù)篩分系統(tǒng)自投入使用以后，高爐產(chǎn)量及利用系數(shù)明顯提高，鐵水產(chǎn)量多次刷新天鋼日產(chǎn)記錄和月產(chǎn)記錄。入爐焦比、燃料比等指標(biāo)有明顯改善，與2009年相比，所獲得的經(jīng)濟效益顯著。燃料比降低17 kg/tFe，焦比降低53 kg/tFe，煤比上升26 kg/tFe，焦炭每月消耗減少1 700 元×0.053 t/tFe ×7 710 t=69.47 萬元，煤比增加1 000 元×0.026 t/tFe ×7 710 t=20 萬元，每月可節(jié)省49.47 萬元，每年可產(chǎn)生效益49.47 萬元×12=593.64 萬元，每年產(chǎn)生的效益遠(yuǎn)大于設(shè)備投入。

一次篩分系統(tǒng)各設(shè)備目前運行良好，對焦炭的預(yù)篩分效果明顯，使進入高爐貯焦槽的焦炭粒度得到明顯提高。并且我們根據(jù)不同季節(jié)焦炭的濕度及粒度的不同，采用了不同形式的篩棒形式，最大限度的發(fā)揮振動篩的功能，提高了篩分效率，改善了高爐的順行情況，爐況在2010年1月以后一直穩(wěn)定順行，高爐煉鐵成本不斷下降，各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)不斷優(yōu)化。

表3 焦炭篩分系統(tǒng)投產(chǎn)前后高爐主要指標(biāo)對比

7 結(jié)論

新增焦炭篩分系統(tǒng)自投入運行以來，設(shè)備運行良好，平穩(wěn)可靠。

焦炭篩分系統(tǒng)投入使用以來，經(jīng)過篩分的焦炭粒度組成更加合理，入爐焦炭的質(zhì)量得到了很大的提高，入爐粉末明顯降低，有效降低了焦比，提高煤比，減低燃料比。同時篩分下的焦粉返回原料廠送往燒結(jié)廠進行再利用，提高了焦炭的利用率，取得最大的經(jīng)濟價值。

新增焦炭篩分系統(tǒng)自2010年2月投入使用后，促進了高爐的穩(wěn)定順行和利用系數(shù)的提高，同時改善了生鐵質(zhì)量及各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，天鋼兩座高爐綜合月產(chǎn)量大幅提高，大大降低了生產(chǎn)成本。

焦炭篩分系統(tǒng)投入使用對提高高爐產(chǎn)量、降低成本，節(jié)能降耗，起到了積極作用，達(dá)到預(yù)期效果。

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