王軼韜， 王建鵬， 孫 寧， 陰瑞強(qiáng)， 鄧 波
（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司， 陜西 勉縣 724200）
摘 要：漢鋼燒結(jié)廠通過將生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)提煉成五類提質(zhì)降本指標(biāo)，通過工藝優(yōu)化、設(shè)備升級(jí)、技術(shù)進(jìn)步、標(biāo)準(zhǔn)化模型操作等方面措施，確保了燒結(jié)各項(xiàng)指標(biāo)的進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：燒結(jié) 生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo) 均質(zhì)化 返礦率 固體燃料消耗
當(dāng)前，鋼鐵行業(yè)正在由規(guī)模發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，競(jìng)爭(zhēng)力將成為決定企業(yè)生存發(fā)展的首要因素。要追求企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，通過提質(zhì)降本高效完成生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)就成了鋼鐵企業(yè)的核心要素。生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)的完成是通過各類指標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)來支撐。陜鋼漢鋼燒結(jié)圍繞年度生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)，確定了“燒結(jié)礦成分均質(zhì)化”、“降低返礦率”兩個(gè)提質(zhì)指標(biāo)及“降低熔劑成本”、“降低固燃單耗”、“降低煤氣成本”三個(gè)降本指標(biāo)，支撐生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)的完成。
1 燒結(jié)礦成分均質(zhì)化
1.1 實(shí)施自動(dòng)堆料操作
根據(jù)堆料過程中堆料流量、堆料機(jī)行走速度、混勻礦安息角、混勻礦堆比重四個(gè)參數(shù)，實(shí)施自動(dòng)堆料操作，隨著堆料層數(shù)的增加，變起點(diǎn)、變終點(diǎn)向內(nèi)收縮的距離從大變小，實(shí)現(xiàn)混勻礦堆料起點(diǎn)、終點(diǎn)自動(dòng)化化調(diào)整，減少混勻礦在端部的偏析，從而提升混勻礦質(zhì)量，同時(shí)也助推燒結(jié)礦指標(biāo)窄區(qū)間控制。
1.2 優(yōu)化加水工藝
通過對(duì)不同粒度混合料取樣化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同粒度下混合料小球的成分均存在不同差異（見表 1）[2]。
結(jié)合生產(chǎn)節(jié)奏及原料結(jié)構(gòu)變化，對(duì)近幾年來燒結(jié)加水方式不斷總結(jié)，對(duì)加水管路不斷進(jìn)行優(yōu)化，目前在混合機(jī)內(nèi)安裝三路水管，分別應(yīng)對(duì)不同原料條件下階段性的加水需求（見表 2）；同時(shí)根據(jù)含鐵料在混合機(jī)內(nèi)落料點(diǎn)的變化及揚(yáng)起角度，對(duì)加水管水眼布局再次調(diào)整，提高水分穩(wěn)定性，穩(wěn)定混合料平均粒徑，減少混合料粒度不穩(wěn)定造成的成分偏析。
1.3 偏析布料操作
通過不斷摸索布料操作，最終調(diào)整九輥布料器角度為 38°，輥間距由 3- 3- 3- 5- 5- 5- 7- 7 mm 調(diào)整為 1- 1- 1- 2- 2- 2- 3- 3 mm，燒結(jié)礦中 w（CaO）層級(jí)差由 2.41%縮小至 0.43%；燒結(jié)料層從上至下 w（C）由 3.34%降低至 3.18%（見表 3）。
1.4 建立標(biāo)準(zhǔn)化管控模型
圍繞燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)的窄區(qū)間控制，先后摸索試驗(yàn)建立了“自動(dòng)上料模型”，根據(jù)倉距、皮帶秤速度、皮帶速度情況，制定工藝要求，自動(dòng)化編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)順序啟停，降低了給二次配料上料或停料時(shí)的波動(dòng)影響；“物料倉儲(chǔ)模型”，對(duì)混勻礦、生石灰粉、焦末、返礦庫存定量區(qū)間管理，從倉位的穩(wěn)定上為配料設(shè)備穩(wěn)定下料創(chuàng)造了條件，減少了下了波動(dòng)后皮帶秤的反饋調(diào)整；“皮帶秤校稱模型”，針對(duì)不同配料秤的設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行時(shí)間以及原料特性，制定配料秤校驗(yàn)管理制度，定期對(duì)配料秤校驗(yàn)，并對(duì)校稱后皮帶秤系數(shù)、頻率的變化形成物料調(diào)整模型；“質(zhì)量控制模型”，主要根據(jù)原燃料及返礦的質(zhì)量、循環(huán)時(shí)間變化建模，精確指導(dǎo)調(diào)整。
2 降低返礦率
2.1 超厚料層燒結(jié)操作
在生產(chǎn)過程中，隨著料層厚度的增加，強(qiáng)度差的所占的比重相應(yīng)降低，成品率相應(yīng)提高，返礦率下降[1]。2019 年漢鋼燒結(jié)利用燒結(jié)機(jī)大修機(jī)會(huì)，將欄板高度由 750 mm 提升至 1 000 mm，同時(shí)對(duì)臺(tái)車動(dòng)靜滑道、頭尾密封、燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱、大煙道等部位集中治理漏風(fēng)，有效降低漏風(fēng)率。大修后燒結(jié)機(jī)采用“定料層、調(diào)機(jī)速、變流量”的操作方針，實(shí)現(xiàn)了 1 000 mm 的超厚料層燒結(jié)，形成漢鋼燒結(jié)特有的工藝操作控制模型。
2.2 降低燒結(jié)機(jī)邊緣效應(yīng)
結(jié)合礦槽內(nèi)部混合料儲(chǔ)存狀態(tài)下存在的粒度自然偏析，調(diào)整梭式布料小車行程，將大粒度混合料沿拋物線反彈至礦槽中部區(qū)域，并通過通過改造寬皮帶兩側(cè)出料口，提升寬皮帶兩側(cè)出料量和料層高度，采用壓料輥將兩側(cè)物料壓實(shí)。改造后，兩側(cè)料層較中部厚 50～80 mm，保證了料面平整性的同時(shí)也降低了兩側(cè)料層透氣性，有效的抑制了燒結(jié)過程的邊緣效應(yīng)。
2.3 強(qiáng)化焦末粒度管控
通過對(duì)焦末緩沖料倉改造，控制進(jìn)對(duì)輥破碎機(jī)料層厚度＜50 mm，破碎后燃料＜3 mm 比例按 75%～ 78%、＞5 mm 比例按小于 5%控制；同時(shí)根據(jù)內(nèi)返焦末、外購焦末不同粒度差異，確定混合比例，穩(wěn)定焦末平均粒徑在（2.1±0.1）mm，使料層中焦末均勻分布燃燒，確保了燒結(jié)過程熱量分布均勻（見表 4）。
2.4 改善料層透氣性操作
將片狀松料器更換為圓鋼棒條松料器，增加了松料器與混合料的接觸面積，料層松散程度加強(qiáng)，不僅透氣性較之前提高，還可以通過對(duì)松料器棒條數(shù)量和位置的調(diào)整來調(diào)節(jié)料層的透氣性。同料層厚度下，大煙道負(fù)壓能降低 0.5～1.0 kPa 左右。
2.5 自動(dòng)化升級(jí)改造
對(duì)工藝銜接的環(huán)節(jié)實(shí)施自動(dòng)化，實(shí)施了板礦機(jī)速度與倉位匹配自動(dòng)調(diào)整、中間倉倉位自動(dòng)控制等措施，打通了工藝與智能化的通道，有效減輕了燒結(jié)礦摔打，降低返礦率。
3 降低熔劑成本
3.1 熔劑生料比攻關(guān)
因石灰石粉與生石灰粉有較大的價(jià)差，降低熔劑成本的主要手段就是在確保燒結(jié)礦生產(chǎn)及質(zhì)量穩(wěn)定的前提下，最大程度提高熔劑生料比例。根據(jù)原料結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)節(jié)奏、堿度控制的變化，漢鋼燒結(jié)研究并形成三個(gè)生料比匹配模型（見表 5）。當(dāng)條件發(fā)生變化時(shí)，調(diào)整石灰石粉配加比例，降低生石灰粉消耗，有效降低了熔劑成本。
3.2 生石灰粉質(zhì)量預(yù)判調(diào)整
受進(jìn)購石灰石塊質(zhì)量差異的影響，漢鋼燒結(jié)用的生石灰粉 CaO 含量 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 在 70%～85%波動(dòng)。當(dāng)質(zhì)量波動(dòng)調(diào)整不及時(shí)，會(huì)造成燒結(jié)礦堿度超出目標(biāo)范圍，從而造成熔劑浪費(fèi)。為減少該部分浪費(fèi)，漢鋼燒結(jié)總結(jié)出根據(jù)生石灰粉質(zhì)量預(yù)判調(diào)整模型，制定出一套檢測(cè)生石灰粉消化時(shí)間的方法，規(guī)范員工統(tǒng)一操作，根據(jù)每班定期檢測(cè)生石灰粉消化時(shí)間的變化，提前對(duì)生石灰粉配加量進(jìn)行調(diào)整。該方法使用后，燒結(jié)礦堿度±0.05 穩(wěn)定率提升 8.2%。
4 降低固體燃料消耗
4.1 蒸汽的高效使用
利用水煤氣反應(yīng)機(jī)理（C+H2O=H2+CO）,在燒結(jié)機(jī)料面上噴灑蒸汽，使用焦末燃燒后的殘?zhí)己驼羝磻?yīng)生成 H2 和 CO 參與料層燃燒反應(yīng)，補(bǔ)充料層上部熱量。同時(shí)將 0.30～0.35 MPa 飽和蒸汽通過高效射流噴頭通至混合料倉下部，將料倉倉位控制在2/3，保證蒸汽與混合料換熱充分，將混合料溫度從57 ℃提升至 65 ℃，避免了過濕層的產(chǎn)生影響燒結(jié)過程透氣性，從而降低固體燃料消耗。
4.2 燒結(jié)料層梯度控溫預(yù)熱器改造
燒結(jié)料層梯度控溫預(yù)熱器主要由蒸汽分配器和透氣棒裝配兩部分組成。蒸汽分配器上設(shè)有汽源接口和疏水器接口。蒸汽分配器內(nèi)部設(shè)有自動(dòng)疏水裝置，可借用蒸汽的壓力將冷凝水自動(dòng)排出，在疏水器接口處直接連接疏水閥便可達(dá)到疏水的目的。透氣棒既有在布料過程中疏松燒結(jié)料的功能，又有向料層中持續(xù)釋放蒸汽的功能。伴隨臺(tái)車的前進(jìn)，透氣棒持續(xù)穩(wěn)定地將蒸汽釋放在燒結(jié)料層中，一般可將燒結(jié)料溫度提高 5～10 ℃。
4.3 回收物料配加優(yōu)化
根據(jù)除塵灰固定碳含量的差異性，將重力除塵灰與環(huán)境除塵灰分類堆放、分倉使用。同時(shí)根據(jù)重力除塵灰與氧化鐵皮的回收儲(chǔ)備情況分期不同時(shí)配加，確保不同配比料垛之間含鐵料原始 FeO 含量的穩(wěn)定，從而提高燒結(jié)礦 FeO 窄區(qū)間穩(wěn)定率，減少固體燃料消耗。
5 降低煤氣成本
5.1 預(yù)熱空氣助燃技術(shù)應(yīng)用
利用預(yù)熱空氣助燃點(diǎn)火可以提高煙氣中的氧含量，降低點(diǎn)火煤氣消耗[2]。將點(diǎn)火爐增加助燃空氣管道，預(yù)熱點(diǎn)火空氣至 80 ℃以上，為燒結(jié)過程補(bǔ)充熱量，改善上層燒結(jié)溫度水平，有效降低煤氣消耗。
5.2 空煤氣自動(dòng)調(diào)整操作
將燒結(jié)料面點(diǎn)火控制將人工操作經(jīng)驗(yàn)與傳統(tǒng)的理論算法結(jié)合起來，建立知識(shí)庫，并尋求由于爐況引起的空燃比修正系數(shù)，以確定實(shí)時(shí)的最佳空燃比。通過分析燒結(jié)點(diǎn)火爐溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)空、煤氣閥位，達(dá)到最優(yōu)點(diǎn)火溫度。實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)火溫度的優(yōu)化控制，其操作可手、自動(dòng)切換，可在監(jiān)控畫面上遠(yuǎn)程集中操作，能完成點(diǎn)火溫度的自動(dòng)采集、工藝參數(shù)優(yōu)化、回路調(diào)節(jié)及趨勢(shì)報(bào)表等功能，使得空煤氣調(diào)節(jié)過程各項(xiàng)工藝參數(shù)可追溯，大大提高了點(diǎn)火和燒結(jié)過程的穩(wěn)定性。
6 取得的效果（見表 6）
三年來，漢鋼燒結(jié)提質(zhì)降本成效顯著：
1）2020 年燒結(jié)礦堿度±0.05 穩(wěn)定率較 2018 年提升 11.21%，F(xiàn)eO±0.5 穩(wěn)定率較 2018 年提升 18.08%。
2）2020 年燒結(jié)礦返礦率 較 2018 年降低了7.44%，固體燃料消耗降低了 4.74 kg/t。
3）2020 年熔劑成本較 2018 年降低 3.04 元 /t，煤氣成本降低 2.13 元 /t。
7 結(jié)語
陜鋼集團(tuán)漢鋼公司燒結(jié)廠將生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)提煉成“燒結(jié)礦成分均質(zhì)化”、“降低返礦率”、“降低熔劑成本”、“降低固燃單耗”、“降低煤氣成本”五項(xiàng)提質(zhì)降本指標(biāo)，根據(jù)指標(biāo)解碼制定標(biāo)準(zhǔn)措施，分解細(xì)化到各級(jí)人員，形成責(zé)任網(wǎng)絡(luò)體系。各級(jí)人員以措施支撐指標(biāo)的完成，用指標(biāo)支撐生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有效助推了漢鋼燒結(jié)各項(xiàng)指標(biāo)的進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)
[1] 龍紅明.鐵礦粉燒結(jié)原理與工藝[M].北京：冶金工業(yè)出版社， 2016.
[2] 韋勝利.陜鋼漢鋼超厚料層均質(zhì)燒結(jié)技術(shù)工業(yè)實(shí)踐[J].山西冶金，2020，43（3）：116- 118.
[3] 馮二蓮.現(xiàn)代燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)[M].太原：興達(dá)科技出版社， 2018.