摘要  本文介绍了八钢265m²烧结机的工艺特点、自动化水平、环境保护措施等。

关键词  烧结  设计  八钢

1  前言

    八钢原有3台18m²烧结机，年产入炉烧结矿86万t。原有1座350m²高炉、5座380m²高炉，“十一·五”期间规划新建3座2500m²高炉。随着八钢炼铁生产规模的扩大，烧结矿缺口较大，因此，八钢决定新建1台265m²烧结机。

    通过对国内大型烧结机的考察与研究，借鉴国内大型烧结机成功经验、克服其不足，由新疆钢铁设计院设计了八钢265m²烧结机，烧结机设计利用系数1．20t／m²．h，作业率90．4％，年产冷烧结矿252万t。该工程由中钢公司总包，于2006年3月28日开工建设，2006年12月18日投料生产。

2    工艺设计主要特点

2．1  原料准备

    烧结所用含铁原料主要有铁精粉、球团返矿、氧化铁皮、高炉瓦斯灰、除尘灰、硫酸渣、高炉槽下返矿、富矿粉等，含铁原料先被运至混匀料场，经混匀成为成分稳定的单一铁料，再由胶带机输送至配料矿仓。

    固体燃料为焦粉，焦粉中0～25mm部分占90％以上，焦粉由汽车运至焦粉受料斗，然后由胶带机送至破碎室焦粉仓。采用一段φ900×700四辊破碎机开路破碎流程，共有三个系列，两开一备，进四辊破碎机的胶带机采用变频调速控制给料量，且在胶带机上设有电磁除铁器，控制焦粉粒度为<3mm占80 %以上，再由胶带机送至配料室焦粉仓。

    烧结用熔剂有生石灰、白云石、石灰石等，设计时考虑用全生石灰烧结，石灰石为应急时使用。生石灰由密封罐车运至配料室旁，用压缩空气送到配料室生石灰仓。白云石(石灰石)采用预先筛分闭路破碎流程，破碎系统为单系列，白云石(石灰石)由汽车运至受料仓，来料粒度为<80mm，再由胶带机送至1800×4000振动筛，<3mm筛下物由胶带机送往配料室白云石(石灰石)仓，筛上物进入破碎机，然后由斗式提升机运至振动筛。破碎机为φ1400×1300mm单转子可逆锤式破碎机，处理能力为200t／h。在配料室白云石(石灰石)仓旁设有斗式提升机，作为应急使用。

2．2配料

    配料室呈单列布置，共有15个仓，其中6个混匀料仓、2个内循环返矿仓、2个焦粉仓、2个白云石(石灰石)仓、2个生石灰仓、1个除尘灰仓。

    采用重量法自动配料，根据不同物料的特性，配料秤采用三种配置形式：混匀料与除尘灰采用圆盘给料机加配料皮带秤，内部返矿、焦粉与白云石(或石灰石)采用给料和称量合一的配料皮带秤，生石灰采用螺旋给料机加配料皮带秤加螺旋消化器。为使在系统起动、停机或改变配比时不会发生配比紊乱，根据各配料仓位置差异，通过延迟处理使各矿仓的排料量的设定值能按矿仓位置的先后顺序给出。

    八钢的污泥产生量一直大于使用量，很大一部分污泥被倒掉，本次设计为多使用污泥做了大量工作，用污泥消化生石灰与作为生石灰的除尘用水。在烧结厂生石灰的除尘问题一直没有解决，本次采用湿法除尘较好地解决了这一问题。

2．3混合

    混合的主要作用是混匀与制粒，加强混合料的混合造球作业是改善烧结过程的一项强有力的措施。本次设计采用两段混合工艺，考虑到以铁精粉为主烧结，为强化制粒效果，应延长混合时间。从国内投产的10几台265m2烧结机的配置来看，一次混合机一般为1台φ3．6×13m圆筒混合机，二次混合机有配1台φ4．0×18m圆筒混合机或2φ4．0×18m圆筒混合机等，通过计算与分析，本次加大了一次混合机与二次混合机，延长了混合时间。

    一次混合采用l台φ4×20m圆筒混合机，简体安装倾角1．6⁰，简体转速7．5r／min，填充率12．64%，设计混合时间274秒。二次混合采用1台φ4×20m圆筒混合机，筒体安装倾角1．6⁰，简体最大转速7．5r／min，采用液力耦合器调速，填充率12．64％，设计混合时间274秒。

    一次混合室旁建有污泥室，通过污泥配加装置向一次混合机内配加污泥。在二次混合室旁建有废气加热炉，通过燃烧混合煤气产生600～650℃高温废气，通过管道通人一二混，喷入混合料料面，可以提高混合料温度10℃以上。

    在出一次混合机的胶带机上安有红外线水分仪，在线检测混合料水分，并根据检测数据通过电动调节阀自动调整加水量，实现混合料水分自动控制。

    一二混均采用带式输送机头部直接伸入混合机内给料，二次混合机内有加蒸汽装置，通过向混合料中通蒸汽提高料温。一二次混合机筒体内全部安装了橡胶衬板，前半部为螺旋型，后半部为直线型，从使用效果来看，一二次混合机筒体均未发生粘料现象。

    一二混均采用齿轮传动，整体锻造滚圈，滚圈和简体直接焊接。利用集中喷油润滑装置定时向滚圈与托辊、齿圈齿轮啮合部位均匀喷油润滑，利用干油集中润滑装置定时向挡轮、托辊、小齿轮轴承加油，利用减速机稀油润滑系统润滑减速机齿轮。

2．4烧结

    传统布料工艺中烧结机上方有一混合料矿仓，八钢新建的265m²烧结机含铁原料以铁精矿为主，且取消了石灰石采用全生石灰，从避免损坏混合料小球及消除混合料粘矿仓对烧结生产的影响考虑，新建的265m²烧结机取消了混合料矿仓。由胶带输送机将二混造球后的混合料输送到摆动皮带机上，再由摆动皮带机均匀布到宽皮带机上，最后通过十一辊布料器均匀布到已铺好铺底料的台车上。

    采用10～20mm烧结矿作为铺底料，铺底料仓容积为52m³，铺底料上部矿仓用4点式压力传感器支承在厂房的梁上，通过称重与控制成品矿悬臂筛下铺底料胶带机的正反转自动控制铺底料仓的料位。台车上铺底料厚度为30～40mm。

    烧结机有效抽风长度76m，头尾轮中心距90．35m，节圆直径4136mm，台车宽度3．5m，长度1．5m，栏板高度。700mm，台车数量129个，台车运行速度1．5～4．5m／min，处理能力656t／h。

    烧结机的驱动采用两点啮合全悬挂柔性传动，两台电机为变频调速专用电机，设过载检测装置，对柔性传动及烧结机实现过载保护。台车与风箱之间侧部采用固定滑道加台车游板式密封，头尾端部采用转动式密封，头部为一段，尾部为两段，每段沿台车方向又分为四块。

    烧结机采用智能环式集中润滑系统，配备两台电动加油泵、两台电动高压润滑泵(一用一备)，可自动、手动切换，润滑泵公称压力40Mpa，最大给油量400ml／min。大循环时间与每个点的供油时间可通过微机来进行改变，可调整每一个润滑点供油量，实时监控每一个润滑点的润滑状态，如有故障及时报警，能准确判断出故障点所在位置。

    共有27个风箱，头部3个风箱与尾部2个风箱安装有蝶阀，通过电动执行器控制阀门的开度。1～3、25～27、4～24之间的偶数风箱共17个风箱安装了测温与测负压装置。

    烧结机风箱采用双侧抽风式，烧结烟气通过2根大烟道分别进入2台220 m²三电场电除尘器、2台主抽风机。主抽风机排出的烟气经120m烟囱排人大气。主抽风机的风量为14500m³／min，升压(静压)

 16500Pa，入口压力一16000Pa，主电机采用同步电动机，功率为5300Kw，电压10KV。机头电除尘、机尾电除尘、大烟道、前端小格散料通过胶带输送机送到配料除尘灰矿仓参与配料，尾端2个小格散料由振动输送

机送至冷－1胶带机，进入成品整粒系统。烧结机风箱、大烟道等风系统管道均设置内耐磨层，与外保温层，

以保证风系统的密闭性和减少后期维护量。

2．5破碎与冷却

    达到烧结终点的烧结饼，卸至φ2000×3740mm单辊破碎机破碎至150mm以下，送入鼓风环式冷却机上进行冷却，使烧结矿冷却至120℃以下，再由胶带机送往成品筛分室。

    由于取消热筛可以简化工艺流程、减少基建投资与设备维修费用、稳定生产、提高设备作业率、改善环境等，因此，本次设计取消了热筛。对于取消热筛后带来的环冷机与成品筛分系统的负荷加大、混合料料温降低等不利因素，通过增加环冷机风量与风压、全生石灰烧结、一混与二混中通入热废气、热风烧结、二混中通人蒸汽、合理控制烧结终点、保证烧好烧透等加以解决。

    单辊破碎机的齿辊采用整体结构，即在主轴上焊接36个破碎齿，破碎齿错开排列，在破碎齿的基体上浇注及堆焊特殊的硬质合金。齿辊可整体吊到厂房外检修或更换。箅板为焊接件，箅板上部和侧面都堆焊有耐磨合金硬化层，每根箅板梁工作侧磨损后均可与非工作端对换掉头使用，从而延长维修间隙时间。主轴与篦板采用水冷。

    单辊传动装置和齿辊轴承以及移动台车中卷扬装置的轴承均由烧结机干油自动集中润滑系统供油，减速机和开式齿轮箱为油池稀油润滑。

    冷却采用280m²鼓风环式冷却机，环冷机中径933m，数量60台，宽度3．2m，栏板高度1．6m，料层厚度1．5m，台车运行速度0．033～0．011m／s，有效冷却时间～43～130min，回转一周所需时间～51～155min。给料温度700～800℃，卸料温度<120℃。冷却风机为5台G4—73—11№25D，全压5080Pa，流量324000m³／h。

    从环冷机台车上卸下的烧结矿先卸至卸矿漏斗，再采用变频电振给料机卸至胶带机上，卸矿漏斗的一端通过两点铰接支承在环冷机架上，另一端支承在压力传感器上，通过称重与调整电振给料机频率来控制卸矿漏斗料位，实现均匀排料。

    环冷机采用摩擦传动，共有两套传动装置。每台环冷机有19个风箱，风箱放灰采用电动双层卸灰阀，通过散料运输车运至送往整粒系统的胶带机上。为了提高密封效果，环冷机台车两侧与风箱之间的密封，采用两道(动、静)橡胶件密封。台车与给、卸矿端部的密封是通过固定在台车下部的橡胶板与固定于散料漏斗上的平面密封板的接触面实现的。

    为了有效利用环冷机冷却烧结矿过程中产生的热量，采用了无动力热风烧结工艺，利用环冷鼓风机产生的正压与烧结主抽风机产生的负压将环冷机1～3#风箱产生热风通过管道引至烧结机热风罩，热风罩紧靠点火器后，共21m长，热风温度300～350℃。

2．6  整粒

    烧结矿筛分的主要目的一是减少烧结矿粉末，改善烧结矿粒度组成，有利于强化高炉冶炼；另外是为了分出适宜粒级的铺底料，强化烧结生产过程。早期的整粒系统一般有冷破碎，现在基本取消了冷破碎。

    过去烧结矿筛分一般采用椭圆等厚筛、直线筛等筛分设备，该类筛分设备的缺陷是设备体积庞大、重量大、厂房大、筛分效率低、除尘设备大，在同样条件下，配备的该类筛子的重量是悬臂筛的2倍以上，电机功率是悬臂筛的3倍以上，厂房土建与除尘投资均是悬臂筛的2倍以上。

    考虑悬臂筛筛分效率高，且设备结构简单、整机重量轻、电耗低、扬尘少、投资低，厂房空间布置紧凑等特点，八钢265m²烧结机烧结矿筛分设备全部采用悬臂筛，从半年的现场使用情况来看，悬臂筛能满足烧结生产要求。

设计采用双系列三次筛分整粒流程，一个系列生产，一个系列备用，每个系列的每个分级点均并排布置2台筛子，共12台筛子，每台筛子的有效筛分面积为1．5×4．5m，电机功率为2×5．5Kw。通过筛分分级出0～5mm的粒级为厂内循环冷返矿，l0～20mm粒级作为铺底料，5～10mm、>20mm粒级及多余的10～20mm粒级作为成品烧结矿。

3   自动化特点

  自动化控制系统采用西门子公司S7—400PLC及S7～300PLC控制设备，监控软件采用WINCC。设置了完善的过程检测和控制项目，采用计算机集中控制系统完成烧结生产的数据采集、自动控制、参数显示、报警和报表打印等功能。控制系统的基本配置为：7个操作站、4个PLC主机站、3个远程I／O控制站。过程控制主要包括：自动配料控制、混合料水分控制、点火炉燃烧自动控制、铺底料仓料位控制、大烟道温度控制、环冷机与烧结机速度控制、环冷机卸矿斗料位控制等。

 4    环境保护

  本工程在设计中严格遵循有关环保标准，在工艺设计中采用减少各物料转运次数及降低转运点的落差和加强设备密封等措施，同时采用强化烧结的措施，最大限度地降低粉尘等污染物的产生。除尘方面，所有落料点均设吸尘罩，经过高效除尘器处理达标后排放。收集的粉尘经润湿后进入配料室除尘灰仓参与烧结配料。

  烧结机机头、机尾、成品筛分与配料分别采用2台220m²、l台140m²、1台130m²与1台150m²三电场电除尘器使粉尘出口浓度≤100mg／Nm³。焦粉破碎、熔剂破碎与成品矿仓除尘系统分别选用l台1000m²、l台1000m²、1台800m²脉冲布袋除尘器，设计除尘器粉尘出口浓度≤50mg／Nm³。每个生石灰配料仓顶选用1台DMC～32B型脉喷单机袋除尘器，生石灰消化器下料口采用湿法除尘。

  设备间接冷却水经冷却塔冷却后循环使用。在防噪声污染上，采用消声器，隔音装置等，在环冷机冷却风机、助燃风机等人口处安装有消声器，在主抽风机外壳敷设隔音层。

5    结语

  本着“先进，合理，经济，实用和节能降耗”的原则，吸取国内现有烧结厂的生产经验，充分优化本项目的工厂和设备设计，工艺布置合理、工艺流程及车间物流顺畅。采用成熟、稳定、实用可靠的工艺流程和设备，自动化控制水平高，注重环境保护，使烧结机总体工艺装备水平达到国内先进水平。265m²烧结机的投产，将改善八钢高炉炉料结构，进一步降低生铁成本，提高企业竞争力。