馬鋼降低2×380 m2燒結機固體燃耗的生產實踐

張群山，戚義龍，徐冰，鄭興榮

馬鋼股份公司第三煉鐵總廠，安徽 馬鞍山243000)

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馬鋼降低2×380 m2燒結機固體燃耗的生產實踐

張群山，戚義龍，徐冰，鄭興榮

馬鋼股份公司第三煉鐵總廠，安徽 馬鞍山243000)

為實現燒結固體燃耗水平的進一步降低，馬鋼第三煉鐵總廠通過基礎配礦、燃料綜合控制、燒結工藝操作、設備優(yōu)化等方面綜合調優(yōu)和控制，兩臺380 m2燒結機固體燃料消耗水平下降了1.5 kg/t，取得了顯著的經濟效益。生產實踐表明，降低燒結固體燃耗不能單純地提高或降低某個參數，而應在各工藝參數中尋求最佳的搭配，以及工藝的合理改進，才能更有效地達到降低燒結固耗的目的。

燒結；固體燃耗；厚料層燒結

燒結固體燃料消耗對燒結礦的成本有著重要的影響，按照馬鋼三鐵總廠燒結生產用能結構，其比例占工序能耗85%以上。燒結固體燃耗每降低1 kg/t, 測算可降低燒結成本0.5～1元/t(礦)。因此，降低固體燃料消耗是降低燒結工序能耗所采取的主要措施之一。三鐵總廠2×380 m2燒結機的固體燃耗長期維持在53.5 kg/t-54 kg/t之間，因原料組成的復雜性等原因導致燒結燃料消耗與國內行業(yè)同規(guī)模機組的先進指標有較大差距。通過基礎配礦、燃料綜合控制、燒結工藝操作、設備優(yōu)化等方面綜合調優(yōu)和控制，實現了燒結固體燃料消耗的有效降低，固體燃耗水平由53.5 kg/t降低到52 kg/t水平，取得了顯著的經濟效益。

1 降低固體燃耗的措施

1.1 優(yōu)化原料條件

針對三鐵總廠燒結(以下簡稱“三鐵”)的原料條件，對影響燒結固耗的因素(配礦因素、FeO控制水平、燃料粒級、煤焦比例、點火消耗等)進行偏最小二乘法多元分析，并通過對大量實際生產數據進行Aosps分析，其結果顯示影響燒結固耗的主要因素(圖1所示)：燒結礦FeO控制水平、配礦結構(褐鐵礦、磁鐵礦比例)、焦粉比例、燃料粒級；次要因素為點火消耗等。結合目前工藝條件，首先從原燃料條件方面加以改善。

圖1 固耗影響各變量回歸投影重要性指標

1.1.1 優(yōu)化基礎配礦

三鐵所使用的鐵料以進口礦(澳大利亞和巴西粉礦)為主，楊基、PB、MAC等褐鐵礦或半褐鐵礦比例在40%以上。因褐鐵礦含有較高的結晶水在燒結過程中分解、汽化吸收大量熱量，因此褐鐵礦配用比例較高時燒結固耗會明顯上升[1]；同時由于磁鐵礦的發(fā)熱反應其對降低燒結固耗作用較為明顯。因此和配礦小組建立溝通機制，在配礦時充分考慮基礎燒結性能以及成本等因素的前提下，合理兼顧含鐵料的性價比，在一定范圍內對混勻礦的配礦結構進行合理優(yōu)化，減少褐鐵礦比例、適度增加磁精礦比例，為降低燒結固耗奠定基礎。從2016年4月開始揚基礦為主的褐鐵礦、半褐鐵礦比例逐步降低(按照單礦種結晶水含量折合為全褐鐵礦的比例由24%左右逐步下降至21%左右)，同時階段性根據資源情況盡可能多配用磁鐵礦，近兩年燒結勻礦結構如表1。

1.1.2 穩(wěn)定適宜的燒結煤粉比例

由于煤粉和焦粉的價格差異，從原料降本角度出發(fā)，三鐵長期以來固體燃料結構堅持以焦粉為主，

表1 2015年和2016年燒結含鐵料結構

并配用一定比例的無煙煤。由于無煙煤較焦粉固定碳含量低2%以上，在燒結過程中燃燒燃燒較快，配用比例過大后易造成固體燃耗水平的快速上升。根據我廠經驗，在燒結礦FeO控制水平基本不變的情況下，煤粉比例上升10%，燃料配比增加約0.044%，固耗燃耗上升約0.67 kg/t。但從燒結綜合指標和成本考慮，以最優(yōu)的煤焦比例在燒結各項技術經濟指標保持較好水平的前提下可生產效益最大化。受燃料破碎工藝條件的限制，高爐返焦量波動較大時，燒結煤、焦粉比例很不穩(wěn)定，燃料質量波動較大(粒度、水份、固定碳含量)。針對此現狀，主要采取了以下措施：

(1)完善焦粉進出平衡基礎數據臺賬，煤粉比例調整被動變主動。通過每日焦粉進出的各計量點基礎數據，建立每日煤粉比例需求值，結合高爐槽下返回燒結焦粉量和燒結燃料需求變化趨勢，以經營計劃煤粉比例為組產目標，預知預調煤粉比例。改變了以往煤粉比例調整被動、調整頻繁、調整幅度大所帶來的一系列生產弊端。

(2)利用港務料場F料條備焦調節(jié)，為穩(wěn)定燒結煤焦比例提供保障。2016年6月份開始有計劃地利用港務料廠F料條進行焦粉落地儲備緩沖，在燒結煤粉比例自平衡的基礎上，采用“焦多存儲、焦少落焦補充”的辦法，進一步穩(wěn)定煤焦比例。

通過以上措施，2016年5月份開始燒結煤粉比例由不穩(wěn)定轉變?yōu)榉€(wěn)定，且比例逐步降低，有力促進了燒結礦質量提升和固耗降低。2015年8月～2016年10月每日煤粉比例變化趨勢如圖2。

圖2 2015年8月～2016年10月每日煤粉比例變化趨勢

1.1.3 燃料分破改善燃料粒級組成，提高燃料的使用效率

燃料粒度的大小對燒結過程有重要的影響，按照燃料粒度組成對燒結過程影響的經典理論[2]，粒度過大，燃燒速度慢，燃燒帶變寬，燒結過程透氣性變差，垂直燒結速度下降，而且大顆粒布料時因偏析集中在料層下部，加上料層的自動蓄熱作用，使下層熱量大于上層，容易產生過熔，同樣影響料層透氣性。反之，粒度過小，燃燒速度快，液相反應進行得不完全，燒結礦強度變差，成品率降低。

以上理論僅僅是從燃料燃燒的動力學分析得出的結論，但三鐵對固體燃料在燒結過程影響的分析，必須同時結合固體燃料燃燒的動力學和熱力學來進行分析。而且應該結合實際的原燃料和工藝條件，因為在不同的條件下，得出的結論往往是不同的。因此燃料粒級應有一個適應當前生產工藝條件、設備狀態(tài)的合理控制范圍，利于有效降低燒結固體燃料的消耗。根據燒結杯試驗結果(表2、圖3)以及生產實效，逐步對燃料破碎粒級<3 mm的粒級比例適度放寬，由原要求<3 mm粒級比例控制下線77%，適應性調整至小于3 mm粒級比例下線控制值為73%左右進行實際運行控制。并結合目前現有工藝，實行了煤焦分破工藝，對煤焦配用的實際配比進行精確控制，同時對破煤和破焦的對應四輥進行相對固化和區(qū)分控制調整，總體實現燃料破碎粒度質量穩(wěn)定性明顯提升。同時分破后<0.5 mm粒級含量降低約2%，0.5 mm-1 mm粒級含量降低約0.5%-1.5%左右，提高了燃料的使用效率，為降低固耗形成一定支撐。

表2 不同燃料粒級所對應的燒結杯試驗結果

圖3、4 燒結杯試驗條件下燃料粒度與風箱溫度、燃燒比的對應關系

1.2 工藝創(chuàng)新，優(yōu)化操作

2015年燒結“低負壓、小風量、超厚料層”技術創(chuàng)新下，基本形成了“低壓、恒速、均風、超厚料層”燒結的操作模式。創(chuàng)新技術對燒結風量進行了合理分配后[3]，解決了尾部燒結礦冷卻速度較快的問題。但前部風量增加，點火后風速加快，致使上部燒結料高溫保持時間縮短，上部燒結料存在夾雜生料的情況。

2016年6月份開始創(chuàng)新技術進行了完善，對風量分配進行了進一步優(yōu)化。其優(yōu)化方法是，優(yōu)化燒結各段的抽風量分配，對靠前部風箱進行再控制，尾部風箱控制適當放寬，上部燒結礦燒結時間延長，燒結高溫保持時間加大，使燒結機前后段垂燒速度相對趨于靠攏，達到一個比較良好的燒結結果：總垂燒速度、成品率和利用系數均得到不同程度的提升；燒結礦轉鼓呈一定的上升趨勢，實現質量(成品率)提升來降低固耗的目的。

圖5、6 燒結機長度和寬度方向料面風速趨勢(均風優(yōu)化前)

圖7、8 燒結機長度和寬度方向料面風速趨勢(均風優(yōu)化后)

圖9 2015 ～ 2016 年月燒結礦轉鼓指標均值趨勢

1.3 設備優(yōu)化改造

燒結生產中，燒結機布料系統(tǒng)是關鍵環(huán)節(jié)。因為厚料層燒結要求臺車橫向混合料粒度分布要合理，邊緣效應小，料層的偏析要適宜。布料的好壞，對燒結機表層點火、風量的合理分布和利用以及料層厚度的提高有直接的影響。燒結機擴容改造后鋪底料漏斗不配套、邊緣布料點火效果差等問題一定程度上制約燒結固耗的進一步降低。

1.3.1 鋪底料擺動漏斗改型優(yōu)化

改進后鋪底料擺動漏斗安裝并投入使用，消除了原來沿臺車寬度方向上鋪底料厚度不均勻導致邊緣效應嚴重夾生料的現象，實現內返率降低約0.2%左右，固耗降低約0.57 kg/t左右。

表3 鋪底料漏斗改造前后效果對比

圖10 改造前后臺車邊緣成礦質量對比

1.3.2 適度優(yōu)化九輥運行參數，實現有效偏析

根據900 mm厚料層原料原始物理特性，實時調整九輥布料裝置的運行參數，促進厚料層條件下燒結均質性發(fā)展，進一步降低燒結固體燃耗、改善燒結礦質量。九輥通過較為長期的摸索，其運行赫茲數優(yōu)化定為34 Hz，對比期較基準期的δnR減小0.0083,δnFeO減小0.0303；運行實績效果分析比對來看，其降低固耗效果達到0.2 kg/t左右，由于合理的偏析作用利于超厚料層燒結礦的均質性能的改善。

1.3.3 優(yōu)化平料裝置，加裝二次壓料系統(tǒng)

燒結日常作業(yè)期間為減輕燒結機臺車兩側“邊緣效應”，布料時人為將兩側壓入量提高，兩側料層高度已經大于燒結機欄板高度，造成兩側撒落料嚴重，加之兩側料層厚度提高后，嚴重影響了兩側點火效果，兩側表層燒結礦點火極差、大顆粒物料未被燒結的現象明顯。

圖11 九輥優(yōu)化運行Hz數前后料層燒結礦FeO偏析情況

根據上述情況，對燒結平料裝置進行了優(yōu)化，在燒結機平料板前部兩側安裝了兩個圓弧形引料裝置，將超出欄板的混合料引致平料板之下，減少兩側的散落料并形成了一次邊緣壓料；平料板寬度因小于臺車寬度造成兩側無法正常壓料，為此在平料板兩側加裝平料檔皮以保證兩側壓料平整；原有的燒結壓料輥設置因臺車拓寬后壓料效果較差，根據現場情況對壓輥進行了軟連接吊掛式，使其緊貼臺車邊緣，將邊緣混合料均勻壓入，起到三次壓料作用。

上述對平料裝置以及壓料裝置的改造后，燒結機布料系統(tǒng)兩側散落料以及欠點火情況予以消除，加之壓料系統(tǒng)的改造，削弱了兩側邊緣效應，使得燒結過程整體平穩(wěn)，表面點火加強，表層燒結礦質量提升。

1.3.4 優(yōu)化梭式布料器的行程

由于梭式布料器在料倉兩端的停留時間和行走時間設置不一致，造成混合料礦倉兩端布料料面不平整，以致于料倉中燒結料的容積密度不均勻，燒結泥輥布料時接近小車前部的顆粒大、而在小車后部的顆粒小，最終造成泥輥兩側布料壓力不一致，最終造成臺車兩側布料不均，顆粒打的一側燒結速度加快，另一側燒結速度慢存在燒不透的情況。根據此情況對梭式小車的行程進行了修改，將在頂部停留時間延長至5s、后部停留時間延長至3s，解決了混合料礦倉兩側布料不均勻的現象；小車頭部的防大塊裝置的布置方向也做了相應的調整，靠近梭式小車頭部的襯板進行外擴，減少粉狀物料向小車后部布料的頻次，解決梭式小車后部顆粒小的情況，解決了兩側物料粒度差距較大的情況。

1.3.5 優(yōu)化礦槽兩側布料間隙

混合料礦槽在梭式小車運行后部粘料相當嚴重，給操作帶來很大的不便。料位稍低即造成虧料現象，更嚴重是臺車如A燒結機6#輔門處無法連續(xù)壓料操作，造成“邊緣效應”大幅增加，燒結過程波動極大。為消除這一影響，將泥輥兩側布料間隙進行調整，增加其布料量；將礦槽內部襯板下部做外擴，減少其內部結料；在泥輥兩側加裝自清料裝置，消除泥輥兩側積料造成的邊緣布料不均的情況。

2 取得的效果

馬鋼三鐵燒結通過基礎配礦、燃料綜合控制、燒結工藝操作、設備優(yōu)化等方面綜合調優(yōu)和控制，近半年來的生產實踐，固體燃耗水平由53.5kg/t降低到52kg/t左右水平，取得了顯著的經濟效益。近兩年馬鋼三鐵燒結固體燃耗指標見表4。

表4 2015、2016馬鋼三鐵燒結固耗指標

3 結語

在現有條件下，降低固體燃耗不能單純地提高或降低某個參數，而應在各工藝參數中尋求最佳的搭配，以及工藝的合理改進，達到實現穩(wěn)定降低燒結固耗的目的。半年來，三鐵通過工藝調整及優(yōu)化原料結構及配比，設備改進以最終實現了燒結礦滿足高爐用礦的情況下降低燒結燃料消耗，取得了顯著的效果，實現了固體燃耗由53.5 kg/t水平到52 kg/t水平的巨大進步，使燒結工序成本有效降低，但與行業(yè)先進相比，仍存在一定的差距，還有一定的提升空間。

[1] 周云花，等.褐鐵礦的性能研究與應用[C]. 全國燒結球團技術交流年會論文集，2002

[2] 崔玉元.燒結固體燃料燃燒動力學特征及包鋼降耗途徑[J].包鋼科技，2006，2

[3] 燒結過程氣流分布對燒結礦質量影響的研究[J].燒結球團,2012，4.

Practice of Decreasing Solid Fuel Consumption of 2×380m2Sinter Machines in Masteel

Zhang Qun-shan,Qi Yi long,Xu Bing, Zheng Xing-rong

A series of measures of decreasing solid fuel consumption such as sintering proportion ,controlling of fuel particle size,optimization of sintering process parameters and equipment has been introduced in this paper.The process practice was indicated that decreasing fuel consumption was reached by optimization of sintering process parameters and process transformation rather than adjustment a certain parameter,so obtained a economical result effectively.

sintering; solid fuel consumption; optimizing deep-bed sintering technology

2016-10-02

張群山(1984-)，男,馬鋼股份公司第三煉鐵總廠,燒結工藝工程師。

TF124.5

B

1672-9994(2016)04-0017-06