鞍鋼二燒原料供應(yīng)系統(tǒng)改造實踐

段立祥，孫彬，曾宇，張飛宇

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠 ，遼寧 鞍山114021）

環(huán)保、低耗、高效是鋼鐵工業(yè)生存、發(fā)展的前提。推進燒結(jié)工藝優(yōu)化，是燒結(jié)生存發(fā)展的必由之路。鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠二燒作業(yè)區(qū)（以下簡稱二燒）1958年建成投產(chǎn)，原建有4臺75 m2燒結(jié)機。2001年進行改造，淘汰了4臺75 m2燒結(jié)機，新建1臺360 m2燒結(jié)機，配套建設(shè)了二次配料、燒結(jié)礦冷卻、整粒篩分系統(tǒng)。燒結(jié)機由小變大，工藝由熱礦變?yōu)槔涞V，整體技術(shù)裝備水平有了質(zhì)的提升。但是本次改造，二燒原料供應(yīng)系統(tǒng)（包括一次配料）基本保持1958年建廠時的工藝原貌：鐵料通過翻車機翻車，由皮帶系統(tǒng)運送到鐵料槽，然后用吊車抓取到漏礦車，輸送到一次配料室；一次配料按品種將不同鐵料分別裝入槽內(nèi)，定量配料；熔劑、燃料通過螺旋卸料機卸到受料槽內(nèi)，經(jīng)過皮帶系統(tǒng) （燃料經(jīng)過四輥破碎后）輸送到一配槽，直接進行配料。隨著高爐大型化對燒結(jié)礦質(zhì)量要求越來越高，二燒原料供應(yīng)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足高爐穩(wěn)定順行需要，因此必須對其進行升級改造。

1 改造前原料供應(yīng)系統(tǒng)存在的問題

二燒原料供應(yīng)系統(tǒng)原工藝配置主要問題體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1 工藝配置落后

（1）二燒所用的各種原燃料，除外購富礦粉、鎂石、焦粉質(zhì)量相對穩(wěn)定外，其它均存在質(zhì)量不穩(wěn)定問題。原燃料質(zhì)量不穩(wěn)定主要表現(xiàn)為同一品種質(zhì)量波動和不同品種的質(zhì)量差異兩個方面。鞍鋼燒結(jié)所使用的原料品種多、波動大已經(jīng)成為生產(chǎn)常態(tài)。在這種情況下來什么料、用什么料，難免造成燒結(jié)礦質(zhì)量波動。無原料中和混勻工藝，成為燒結(jié)原工藝配置的重大缺陷，嚴重限制了燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定水平的提高。

（2）精礦槽容積小，僅可儲料8 000 t。最多可使用4種鐵料：精礦1～2個品種，富礦粉1～2個品種，其中精礦、富礦最多可選3個品種，塵泥混料作為1個料種。槽容小，料種少，運輸部門需要投入大量精力調(diào)配車皮、組織運料保供；生產(chǎn)部門需要及時組織來料翻卸車，穩(wěn)定料種及槽存，生產(chǎn)組織存在困難。

1.2 運輸方式單一

原工藝二燒原料運輸幾乎完全靠鐵路運輸，單一鐵路運輸方式，對生產(chǎn)影響較大，易打亂正常生產(chǎn)秩序。鐵路運輸經(jīng)由翻車機和受料槽進入生產(chǎn)線，其影響因素較多：路況、車頭車皮、氣候條件等均可影響運輸計劃的落實，造成生產(chǎn)待料停產(chǎn)；火車車皮無苫蓋、無保溫，夏季雨后料潮，冬季溫低凍塊，抵御環(huán)境變化能力差；火車運輸還存在車皮漏料途耗、飄灑等問題，導(dǎo)致燒結(jié)所用物料運輸線路、發(fā)、收料區(qū)域環(huán)境狀況差。

1.3 自動控制系統(tǒng)落后

二燒原料供應(yīng)設(shè)備、設(shè)施均為1958年建廠時的老系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)于2001年進行了局部改造。由于自動控制技術(shù)不斷升級換代，二燒自控系統(tǒng)經(jīng)過十幾年運行之后，控制系統(tǒng)CPU、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、變頻裝置等所采用的技術(shù)已經(jīng)嚴重落后，一些關(guān)鍵備件或停產(chǎn)下線、或找不到原生產(chǎn)廠家，替代產(chǎn)品與老系統(tǒng)還存在軟件互不兼容問題。同時系統(tǒng)內(nèi)存低、通訊速度慢，經(jīng)常出現(xiàn)程序卡頓、掃面終斷等問題，故障率較高。

1.4 除塵輸灰路徑單一

二燒機尾、整粒輸灰系統(tǒng)由單一的輸灰皮帶、斗提、灰槽、螺旋稱、加濕機等設(shè)備構(gòu)成。單一輸灰路徑，任何一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都造成輸灰中斷。其中斗提事故較頻，經(jīng)常因鏈板卡住、鏈板變形、斷裂、灰斗壞損等被迫搶修。除塵灰時斷時續(xù)，直接導(dǎo)致燒結(jié)混合料水碳波動，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定。除塵器內(nèi)積灰不能及時排放，集灰槽灰量超上限，易導(dǎo)致電場短路（電改袋后將影響布袋除塵效果）等問題。

2 二燒原料供應(yīng)系統(tǒng)的改進

2.1 工藝配置改進

2.1.1 建設(shè)現(xiàn)代化混勻料場

2013年鞍鋼投資建設(shè)二燒混勻料場。料場內(nèi)設(shè)有兩個料條，共建有兩臺HDB1000/31.5型堆料臺，兩臺QLKH800.34取料機，堆取料全自動作業(yè)。每個料條長120 m，寬32 m，高13 m，可儲混勻料4萬 t，兩個料條計8萬 t。堆料方式采用人字菱形。精礦槽鐵料（部分精礦、富礦粉、廠內(nèi)雜料）、受料槽石灰石、鎂石等經(jīng)過一次配料后輸送到混勻料場進行堆料混勻。兩料條一堆一取，提供的含鐵、硅、鈣、鎂及水分基本穩(wěn)定的混勻料可供燒結(jié)機使用4天，且成份偏差小，δTFe≤0.35%，δSiO2≤0.30%。2014年11月，混勻料場一次試車成功，一周后實現(xiàn)燒結(jié)生產(chǎn)全部使用混勻料。圖1為二燒新建混勻料場后原料供應(yīng)系統(tǒng)工藝示意圖。

圖1 二燒新建混勻料場后原料供應(yīng)系統(tǒng)工藝示意圖

新建混勻料場后，生產(chǎn)工藝得到完善：

（1）料場全封閉，無粉塵外溢，無物料流失，減輕了雨雪天氣對生產(chǎn)的影響。

（2）實現(xiàn)鐵料、熔劑多品種物料混勻，成份穩(wěn)定。

（3）經(jīng)過一次配料后的各種原料，再次經(jīng)過混勻作業(yè)，混勻效果良好。2.1.2新建輔助料槽

為解決老精礦槽貨位少、料種調(diào)劑能力差的問題，2015年在老精礦槽南側(cè)修建了容積2 000 t的輔助料槽。輔助料槽與老精礦槽共用進料、出料皮帶，合理利用了現(xiàn)有條件，最大限度降低投資額度。新槽即可以鐵路運料，也可以實現(xiàn)汽運補料，增加了物料的運輸途徑，同時為燒結(jié)配用多料種創(chuàng)造了條件。新建輔助料槽工藝布置見圖2（圖中虛線部位為新建系統(tǒng)）。

圖2 新建鋪助料槽工藝布置圖

2.1.3 燃料及生石灰配加工藝改進

（1）燃料配加工藝改進。二燒原4臺75 m2燒結(jié)機燃料在一次配料配入，2001年燒結(jié)機改造期間，采用燃料分加技術(shù)，一次配料內(nèi)配，滾煤機外配。由于外配煤量與燒結(jié)機上料量線性相關(guān)，上料量變化必須同步調(diào)整外配煤量，否則將導(dǎo)致燒結(jié)礦FeO等成份產(chǎn)生波動。為減少質(zhì)量波動，該工藝于2012年停用。2014年新建混勻料場時，將配煤由一配調(diào)整到二配。為降低改造費用，將停用的外配煤皮帶重新利用，將與其臨近的二配生石灰槽改造為配煤槽，實現(xiàn)了燃料配加的工藝改造。

（2）生石灰配加工藝改進。二燒原設(shè)計生石灰通過火車運輸?shù)藉i礦槽，然后通過皮帶運輸?shù)揭慌渖业V槽，配加到混合料中。這種工藝粉塵大，嚴重污染環(huán)境。2001年改造時，在二次配料礦槽配置了全密閉的生石灰礦槽，實現(xiàn)罐車風(fēng)送生石灰。2014年改造時，由于配煤調(diào)整占用該槽，重建了相關(guān)系統(tǒng)。

2.2 建設(shè)鞍千精礦管道輸送及燒結(jié)現(xiàn)場過濾系統(tǒng)

為解決礦山精礦完全靠火車運輸產(chǎn)生的資源、費用、途耗、環(huán)境等問題，2013～2014年公司投資建設(shè)了鞍千精礦管道輸出系統(tǒng)。主要包括24 km的高壓精礦礦漿輸送管道、二級加壓泵站、一個精礦濃縮池、兩個礦漿調(diào)漿攪拌槽、8臺真空盤式過濾機系統(tǒng)。二燒配套建設(shè)了可儲存2 000 t的精礦筒倉及配料系統(tǒng)。

精礦管道輸出工程的建成使用，優(yōu)化了二燒原料供應(yīng)系統(tǒng)的工藝：

（1）分流了二燒老精礦槽鐵料40%～50%的供料量，彌補了二燒精礦槽容積小的缺陷。

（2）過濾后精礦通過膠帶運輸機直接輸送到燒結(jié)精礦筒倉內(nèi)參與配料（堆料），避免運輸途耗，減輕鐵路運輸壓力，降低物料轉(zhuǎn)移成本。

（3）避免礦山精礦槽、運輸線路、燒結(jié)收料區(qū)域環(huán)境污染。

（4）解決了車皮運輸導(dǎo)致的下雨天精礦水分大、嚴寒天精礦凍結(jié)成塊對燒結(jié)生產(chǎn)影響的難題。

2.3 除塵輸灰系統(tǒng)改進

2015年二燒機尾、整粒電除塵改為布袋除塵。電改袋后，煙氣粉塵排放濃度由≤100 mg/m3降低到≤30 mg/m3，除塵灰量大幅增加。據(jù)測算，灰量幾乎增加50%以上，為此在除塵器電改袋的同時，進行了除塵放灰工藝的改進：將原輸灰系統(tǒng)單向運轉(zhuǎn)的1號皮帶改為雙向可逆運轉(zhuǎn)，新增了一條除塵灰運輸皮帶，將除塵灰輸送到4 m3儲灰槽。礦槽設(shè)稱重料位計、調(diào)速星型閥、加濕機。除塵配加工藝改造示意圖見圖3。改造后，新、老輸灰系統(tǒng)互補使用，解決了原除塵系統(tǒng)工作受制于除塵輸灰的難題。

圖3 除塵灰配加工藝改造示意圖

2.4 自動化升級改造

2016年2月利用二燒環(huán)冷機升級改造為新式水密封環(huán)冷機的機會，對原料供應(yīng)、一次配料自動化控制進行了升級改造。主要改造方面：

（1）將二燒老區(qū)電子稱及其附屬區(qū)域的控制系統(tǒng)由AB500升級改造為AB5000系統(tǒng)，改進了供配電系統(tǒng)的設(shè)備、設(shè)施，更換了高性能計算機。

（2）鋪設(shè)了老、新區(qū)聯(lián)絡(luò)通訊光纜，將改造后的老區(qū)控制系統(tǒng)與二燒燒結(jié)機主系統(tǒng)采用光纖聯(lián)網(wǎng)，使二燒老、新區(qū)信息和數(shù)據(jù)進一步連通、共享。

（3）將二燒老區(qū)使用近20年的配料核子稱，升級改造為檢測精度較高、符合環(huán)保要求的高精度電子稱。

3 改進效果

（1）二燒工藝配置改進后，鐵精礦、富礦粉、塵泥混料、石灰石、鎂石物料經(jīng)過一次配料、混勻料場混勻及二次配料配合使用，燒結(jié)礦質(zhì)量明顯趨于穩(wěn)定。表1為工藝改進前后燒結(jié)礦質(zhì)量指標情況。由表1可以看出，改進后燒結(jié)礦質(zhì)量大幅提升。

（2）建設(shè)礦山精礦管道輸出系統(tǒng)、輔助料槽等，解決了原精礦槽容積小帶來的運輸調(diào)配緊張、生產(chǎn)組織困難、抵御環(huán)境變化能力差等一系列問題，避免了鐵路運輸途耗以及對環(huán)境造成的危害，正常生產(chǎn)秩序保證能力明顯提升。

（3）通過機尾、整粒電除塵改為布袋除塵，解決了原現(xiàn)場環(huán)境差、粉塵排放超標的問題。新增了除塵輸灰系統(tǒng)，新、老輸灰系統(tǒng)互補使用，原單一輸灰系統(tǒng)威脅生產(chǎn)及除塵的問題也得到了根治。

（4）自動化系統(tǒng)升級改造后，原料供應(yīng)系統(tǒng)自動控制事故得到有效控制，未再發(fā)生相關(guān)事故。

表1 工藝改進前后燒結(jié)礦質(zhì)量指標情況

4 結(jié)語

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠二燒作業(yè)區(qū)對原料供應(yīng)系統(tǒng)進行了改造，通過建設(shè)混勻料場、新建輔助料槽、改進燃料及生石灰配加工藝、建設(shè)鞍千精礦管道輸送及燒結(jié)現(xiàn)場過濾系統(tǒng)、對原料供應(yīng)系統(tǒng)進行自動化升級改造及改進除塵輸灰系統(tǒng)，大幅度提升了燒結(jié)礦的質(zhì)量。相比于改造前，改造后燒結(jié)礦合格率平均提高了7.98%、一級率平均提高了9.24%、TFe穩(wěn)定率平均提高了5.54%、堿度穩(wěn)定率平均提高了9.08%，為高爐提供了更加穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的燒結(jié)礦，并改善了生產(chǎn)環(huán)境。