安钢烧结系统设备改造与工艺技术优化

刘月建 韩士宾 郭军伟 王世光

（安阳钢铁股份有限公司）

0 前言

从2006年开始，随着1#～3#烧结机相继投产，安钢烧结系统与高炉系统同步进入大型化时代，装备水平和生产工艺技术水平均迈上了新台阶。但近年来，随着设备老化、工艺淘汰和环境治理要求的逐步提高，各机组众多设备设施、操作理念和工艺技术已难以满足新形势下的生产需求，烧结矿产质量指标出现下滑，急需进行设备改造和工艺提升[1-4]。

1 工艺设备改造方面

1.1 燃料破碎系统改造

1#和2#烧结机由于设计较早，燃料破碎系统未设计自动保压系统，在破碎煤粉时勉强能够满足破碎需求。随着环保要求越来越高，1#机和2#机开始增加焦粉使用比例。因焦粉硬度较大，破碎设备出现了震动大、液压系统频繁泄压以及辊间距异常增大等现象，难以保证燃料粒度合格率。为满足工艺要求，1#机和2#机通过改造，增加了油站自动保压系统，实现了单片机控制下油压自动检测和补压作业，自动保持合适的辊间距，有效地减轻了职工劳动强度，提高了燃料粒度合格率[5]。

为了减轻3#烧结机细破设备的运行负荷，技术人员对1#系列燃料破碎系统进行了改造，加装了聚氨酯波纹预筛分装置，将≤3 mm物料提前筛出，进一步提高了燃料破碎效率，延长了设备的使用寿命。

1.2 生石灰配料设备改造

在对1#和2#烧结机配料系统进行改造时，将生石灰配加设备由星型卸灰阀+螺旋称改为了星型卸灰阀+称重料斗+电子皮带秤，解决了星型卸灰阀下料波动大的问题。同时，改进了星型卸灰阀转速的控制模式，打破传统的由PID采集下灰量控制星卸转速的旧模式，改为由称重传感器根据缓冲料斗仓位上下限，控制星型卸灰阀的启停，稳定了下方皮带秤的料流宽度，实现了熔剂的均匀配加，提高了烧结矿碱度合格率。

1.3 混合机加水系统改造

为了提高混合料的造球效果，各机组利用检修机会进行了多项技术改造。一是优化了一、二混滚筒加水管路布局，安装了螺旋形雾化喷头；二是创新性地在工艺水进水管道上加装了在线过滤装置，减少了水中的杂质，保证雾化喷头的正常使用；三是对工艺水箱进行了蒸汽伴热改造，将水温提高到70 ℃以上，提高生石灰消化效果，从而实现了一、二混加水的标准化，提高了混合料的造球效果，改善了烧结料层透气性。

1.4 新型环冷机改造

1#和2#烧结机原有老式环冷机经过多年使用后，存在设备老化变形、冷却效果差、物料抛洒严重等众多问题，技术人员经过反复考察论证后，对老式环冷机进行了换型改造。新型式环冷机具有密封效果好、运行稳定、卸料彻底等诸多优点，投用后物料抛洒现象得到显著改善，冷却效果得到加强，减少了风机冷却耗电量，取得了较好的经济和环保效益。

1.5 烧结机烟气循环改造

烧结烟气循环工艺分为内循环和外循环两种，其中内循环工艺是将部分大烟道高温废气通过循环风机引到烧结机料面参与烧结过程，起到了余热利用、粉尘沉降和污染物减排等多重作用。1#烧结机热风循环系统建成后，经过技术人员调试和试运行，总结出了一套操作标准，目前该项目已达到正常运行状态，总风量、污染物排放均呈现降低趋势。

1.6 烧结机漏风治理

烧结机经过长时间运行后，会出现漏风率升高、利用系数降低的问题，漏风点主要存在于烧结机滑道、头尾密封以及大烟道和机头除尘器卸灰阀等处。为此，技术人员以1#烧结机为试点，进行了多项改造，使用柔性无油尼龙密封替代了老式滑板密封，使用新型端部密封替代老式弹簧式端部密封，使用耐用型双层卸灰阀替代老旧腐蚀的刀口式卸灰阀。改造后检测烧结机综合漏风率由50%左右降低到40%以下[6-7]。

2 工艺技术优化方面

2.1 采用返矿提前喷水润湿工艺

为了改善混合料制粒效果，充分发挥内循环返矿在混合机制粒过程中充当的“核心”作用，技术人员在各机组配料室返矿皮带秤上均加装了喷水润湿装置，并借助电动调节阀和电磁流量计实现了上位机远程自动控制功能，改善了混合料的制粒效果。

2.2 铺底料粒级分布优化

为解决1#和2#烧结机铺底料粒级过小和厚度偏薄的问题，技术人员利用年修机会分别对1#机和2#机筛分系统进行了改造，将整粒系统二次筛更换为复合式筛网，使得1#机和2#机铺底料粒级由5～12 mm增大为10～18 mm。同时，对烧结机铺底料厚度调节机构进行更新，将铺底料厚度控制标准由30～50 mm提高为40～80 mm。从而彻底消除了因铺底料粒级过小和厚度较薄引起的炉条糊堵问题。

2.3 返矿配加方式优化

安钢烧结机内循环返矿配加一直沿用“内配”模式，在调整返矿配比时需要人工加减铁料配比，使得熔剂和燃料的实际配比发生变化。为此，技术人员借鉴讨论后，对烧结机配料计算程序进行了优化。将内循环返矿修改为“外配”模式后，需要加减返矿配比时，配料程序会对其他物料按配比自动进行调整，避免了熔剂和燃料比例被动变化的问题，提高了烧结矿质量的稳定性。

2.4 建立烧结机换料操作标准化模型

为了最大限度地减少铁料配比调整过程中烧结趋势和烧结矿质量的波动，技术人员对各机组烧结机工艺设备配置、原燃料基础数据、配比计算以及仪表量程等进行了认真研究，建立了安钢烧结机铁料换料操作模型，在每次配比调整之前均会下达《换料标准化作业指导书》，分别对铁料仓的配置、燃料、熔剂和加水量的调整，以及烧结矿成分的调整原则做出详细规定，全程指导换料操作，具体模型如图1所示。

图1 烧结机铁料换料操作标准化操作模型

铁料换料操作标准化模型建立后，规范了换料操作和管理，实现了换料 过程的科学计算、预知预判和回调评价。通过一年来的实践和优化，各烧结机换料过程稳定性得到了保证，烧结矿质量稳定率稳步提高。

2.5 烧结机布料工艺优化

为了提高烧结机布料的稳定性，围绕布料操作，从加强篦网管理，减少混匀矿中杂物开始，相继对布料滚筒、活页门、压料辊、挡料板等进行了多处改造，完善了布料检查和考核制度，提高了布料操作水平，保证台车长度和宽度方向上的均匀性，为稳定烧结趋势创造条件。自主发明的烧结机圆辊两侧粘料清理装置以及圆辊两侧压料、挡料装置分别如图2和图3所示。

图2 烧结机圆辊两侧粘料清理装置

图3 烧结机圆辊两侧压料、挡料装置

3 取得的技术经济效果

近年来，对烧结系统的设备、工艺和技术进行的优化改造，取得了明显效果，2018年主要技术经济指标达到一个新的水平，烧结机布料厚度达到850 mm以上，烧结机最大利用系数达到1.30 t/m2·h，吨矿固体燃料消耗降低到50 kg/t以下，烧结机运行稳定性和标准化程度得到了较大提高。在2017年和2018年连续两届“全国重点大型耗能钢铁生产设备节能降耗对标竞赛”中获得4台套“优胜炉”荣誉称号。

4 结论

（1）安钢烧结系统通过工艺路线对比和优化设计，利用大修或年修机会，对落后工艺设备进行了淘汰，采用了大量新工艺新技术，取得了较好的应用效果。

（2）在原燃料条件不稳定的情况下，技术人员通过优化返矿配加模式、优化铺底料粒级组成、建立烧结机换料操作标准化模型等技术革新，提高了烧结矿产质量稳定性，为高炉稳定顺行提供了原料保障。

（3）通过优化改造，2018年安钢烧结机主要技术经济指标达到一个新的水平，最高布料厚度达到850 mm，最大利用系数达到1.30 t/m2·h，吨矿固体燃料消耗降低到50 kg/t以下，烧结产质量稳定性和运行标准化水平均得到了较大提高。