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柳钢360m²烧结机工艺及设备优化

周茂涛，王志文，王会超，罗莎

(柳州钢铁集团设计院，广西柳州545002)

摘 要：柳钢在三台360m²烧结机设计和生产过程中，对工艺和设备进行了多方优化和改进。本文重点介绍几项运行良好、作用明显的优化措施及其效果。

关 键 词：烧结返矿；转炉冷却剂；余热发电；机头除尘灰输送；单辊漏斗

1 前言

柳钢在节能降耗、降本增效的发展过程中，顺应国家钢铁产业的发展政策，淘汰了落后的烧结设备，同时，为了平衡铁—烧生产能力和满足高炉大型化对烧结矿质量的要求，陆续建设了3台工艺先进，能耗较低，环境污染小的360m²烧结机。近几年来，钢铁行业上游成本不断增加而需求量萎缩的现状，迫使钢铁企业压缩生产成本，减少消耗。因此，在360m²烧结机设计和生产过程中，对工艺和设备进行了许多优化和改进。本文重点介绍几项运行良好，效果明显的优化措施。

2 增设转炉用烧结矿转运工艺

在1^#、2^#烧结机设计中，从环冷机出来的烧结矿经两级振动筛筛分后，≥16mm的作为成品矿，≤6mm的作为烧结返矿进入配料室，6～16mm部分进入烧结楼作为铺底料，剩余部分仍进入成品矿仓。此方案中，铺底料粒度较小，易从篦条缝隙漏出，造成除尘负荷增加及大烟道磨损加剧；而且小粒度烧结矿进入成品仓，也影响成品矿的品质，增加炼铁返矿量及工序成本。有鉴于此，3^#烧结机设计中提出了完善筛分工艺的要求。

在公司节能降耗攻关中，提出了使用烧结返矿取代部分废钢作为冷却剂的方案。烧结返矿的冷却效应是废钢的3倍左右^[1]，而且烧结矿中铁元素含量约为53％，烧结返矿在作冷却剂的同时，铁元素被还原进入钢液，可降低钢铁料耗，还可增加渣中氧化铁的含量。基于上述要求，对3号烧结机筛分工艺作了如下改进：≥14．5mm的作为成品烧结矿，10～14．5mm部分作为铺底料，多余部分仍进入成品仓，6～10mm部分则运送到转炉，见图1。图中转炉—1胶带机为可逆式，一端通向转炉—2胶带，可为转炉供料；另一端通向返料胶带，当转炉用料过剩时，这部分烧结矿再通过返料胶带返回配料室。

优化后，铺底料用烧结矿由最小6mm提高到10mm，极大地减少了台车上漏料，降低了除尘负荷及大烟道磨损；而且一次筛分由16mm缩小至14．5mm，减少了大粒度烧结矿用作铺底料的浪费。另外3^#烧结机每天可为炼钢转炉提供6～10mm烧结矿2000t左右，从转炉使用情况来看，装入量在160t时，每加入1t烧结返矿，可降低钢水温度20～23℃，降低吨钢料耗3．0～3．3kg，经济效益十分显著。同时，成品烧结矿中细粒级减少，也提高了高炉用烧结矿的品质，降低了高炉返矿量。

3 机头除尘灰气力输送改胶带机输送

1^#360m²烧结机机头、机尾除尘灰均采用气力输送。投入运行后，机头气力输灰管常出现堵塞，经分析，主要是机头除尘灰湿度较大所致。原因在于机头烧结混合料在燃烧过程中水分蒸发，由机头除尘风机连同粉尘一起引入到机头除尘器，冷却后便造成了除尘灰潮湿。机尾除尘抽取的是燃烧充分后的粉尘，不存在水蒸气，故适宜采用气力输送。鉴于上述情况，必须改进机头除尘灰的输送方式。

考虑到机头除尘器下空间非常小，而且设备较多，增加输送设备的可行性不大，根据烧结楼的布置情况，我们采用了延长烧结楼下散料皮带至机头除尘器的设计方案(见图2)。

原方案中，散料皮带的尾轮在重力除尘器和机头除尘器之间，新方案将散料皮带延长，穿过机头除尘器；取消除尘器仓底的仓泵，增加8台埋刮板机，将所有灰仓的除尘灰通过埋刮板机引至散料皮带。埋刮板机下散料皮带使用分料溜槽，既可以装袋出售，也可以由散料皮带转运到返矿皮带送回配料室返矿仓，2^#、3^#烧结机设计中均采用了此工艺，投入使用以来，设备运行良好。

4 环冷机余热发电工艺完善

1^#烧结机建设时未采用余热发电工艺，环冷机布置了5台鼓风机，1^#风机附近的热风通过热风管道供烧结混合料及点火保温炉预热用，其它位置的热风自然放散，造成了极大的能源浪费。为了充分利用这部分热能，2^#、3^#烧结机建设时，同步建设了环冷机余热发电装置。同时，1^#烧结机增设余热锅炉和2^#烧结机共用一套发电机组。

增加环冷机余热发电工艺后，环冷1^#、2^#风机附近的热风被引至余热发电，烧结混合料及点火保温炉的预热效果将受到影响。为了充分利用环冷余热发电同时又不影响主体生产，考虑引用3^#、4^#风机附近的热烟气对混合料及点火保温炉预热。因此，将3^#鼓风机换成循环风机并增加引风管道，引3^#、4^#风机附近的热风至点火器。同时，在原热风管道上增加2^#电动闸门，余热发电管道上设置3^#电动闸门，当余热发电设备停机或检修时，仍可将1^#风机附近的烟气引入热风管道。其工艺布置见图3。

1^#、2^#烧结机各设置一台65t／h双压余热锅炉，两台烧结机配套建设1台22MW的双压补汽凝汽式汽轮发电机组，年发电量为1．18×10⁸kW·h，余热回收量达7．41kgce／t(先进值：6kgce／t)。3^#烧结机也设置一台65t／h双压余热锅炉，加上原有的110m²和265m²烧结机设置的双压余热锅炉，3台烧结机配套建设一台25MW的双压补汽凝汽式汽轮发电机组。目前，两套发电机组均运行良好。

经过余热发电冷却后的烟气被重新送回环冷机，这部分烟气仍有120℃左右，3^#风机由吸入冷风变为引用热风。运行中发现，接受这部分烟气及热风后，环冷机出来的烧结矿温度过高，易出现烧皮带和环冷机密封胶的情况，若直接放散又造成了浪费。对此，拟从1^#风机出风口增加2条管道至4^#、5^#风机之间(如图3中虚线所示)，对烧结矿进一步冷却，目前此项工作正在进行中。

5 烧结室单辊破碎漏斗防磨改造

单辊破碎漏斗是整个生产过程中磨损及冲击最大的部件，高温烧结矿直接冲击在漏斗上，温度可达500℃以上，普通的耐磨材料难以维持长时间的磨损及冲击。在1^#、2^#360m²烧结机运行过程中，我们发现阶梯料挡料的下料方式可以保证单辊破碎漏斗更长的使用寿命，而且最先出现磨损的必然是挡料板。因此，对挡料板材料的选择便成了改进重点，我们先后采用过方钢、重轨、高锰钢，但效果都不理想，每4个月左右就要整体更换一次。主要原因是过高的温度加速了材料的磨损，如果能在下料过程中降低挡料板的温度，便可减缓其磨损。几经探索，最终采用了通水轴加耐磨套(如图4)的组合方式。通水轴为一密闭方轴，两端可通水，耐磨套采用耐磨合金堆焊，使用时，将耐磨套固定于通水轴上。由于通水冷却，耐磨套和挡料板的温度都有所降低，而且耐磨套可更换修复，当发现有磨损时只需更换部分耐磨套即可。3台烧结机自使用该结构的单辊漏斗以来，未整体更换过，最长已使用18个月，极大地减轻了工人的劳动强度，延长了单辊破碎漏斗的检修周期。

6 结束语

上述几项优化措施完成后均运行良好，达到了预期目标。通过研发和运用一系列新工艺、新技术，柳钢360m²烧结机能耗达到了国内先进水平，其中电耗35．2kWh／t，煤气单耗0．059MJ／t，工序能耗47．64kgce／t，为公司降本增效做出了贡献。

参 考 文 献：

[1]   吴杰，王晓晶．转炉炼钢过程中烧结返矿应用的生产实践[J]．天津冶金，2012，(2)：16．