周建灃，岳宏亮，錢澤正，李 超，王春來，辛 越
(北京首鋼股份有限公司 煉鐵作業(yè)部燒結(jié)作業(yè)區(qū)，河北 唐山 064404)
摘要: 針對首鋼遷鋼新建 360 m2 燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)門調(diào)整頻繁，運(yùn)行不穩(wěn)，導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)篦條糊堵嚴(yán)重，燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量波動較大的情況，借鑒他人研究結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，從堵塞物成分、糊堵機(jī)理、堵塞物來源分析了篦條糊堵的原因，并提出了解決措施。通過減少燒結(jié)過程中濕帶厚度、提高混合料溫度、控制終點(diǎn)位置、平衡固廢、安裝篦條震打裝置等措施，燒結(jié)機(jī)篦條糊堵問題明顯減輕，燒結(jié)礦較鼓強(qiáng)度提升 1． 25% ，成品率上升 2． 7% 。
關(guān)鍵詞: 燒結(jié)機(jī); 篦條; 糊堵; 濕帶厚度; 料溫; 終點(diǎn)控制; 震打裝置
0 引言
隨著鋼鐵行業(yè)競爭日趨激烈，燒結(jié)工序不斷開發(fā)和應(yīng)用節(jié)能降耗技術(shù)，同時(shí)國家對環(huán)保要求愈發(fā)嚴(yán)格，燒結(jié)工序的環(huán)保技術(shù)也得到重視和發(fā)展，大型燒結(jié)機(jī)的應(yīng)用是發(fā)展的必然趨勢。首鋼遷鋼360 m2燒結(jié)機(jī)自 2021 年 2 月試車投產(chǎn)以來，遇到諸多前所未有的問題制約著生產(chǎn)，其中篦條糊堵問題最為突出，嚴(yán)重影響燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量，是迫在眉睫需要解決的問題。本文從燒結(jié)技術(shù)和工藝層面，對篦條糊堵的成因進(jìn)行剖析，并理論聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，一步步摸索出對應(yīng)的解決措施，為今后燒結(jié)生產(chǎn)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
1 燒結(jié)機(jī)篦條糊堵問題
篦條是燒結(jié)機(jī)臺車的關(guān)鍵部件之一，在混合料粉塵和有害元素的侵蝕作用下造成糊堵，影響篦條的使用壽命和燒結(jié)機(jī)的正常生產(chǎn)。
在實(shí)際燒結(jié)生產(chǎn)過程中，燒結(jié)機(jī)篦條糊堵( 圖1) 主要是指篦條及隔熱架上逐步粘料，料越粘越多，導(dǎo)致篦條和隔熱架活動間隙變小，篦條活動困難，逐漸使整塊臺車篦條糊死［1，2］。具體表現(xiàn)為:
( 1) 燒結(jié)機(jī)由北向南運(yùn)行，篦條從兩端或東側(cè)開始糊堵，逐漸往中間延伸，最終導(dǎo)致整個(gè)臺車篦條糊堵，且篦條間隙小、密，糊堵加劇;
( 2) 篦條與篦條之間沾滿料;
( 3) 篦條兩端和隔熱架之間沾滿料;
( 4) 臺車粘結(jié)有白色的物質(zhì)，兩個(gè)隔熱架之間的縫隙粘料。
清理篦條糊堵難度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，導(dǎo)致燒結(jié)產(chǎn)量下降，質(zhì)量也受到嚴(yán)重影響。因此，解決篦條糊堵對提高燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量十分重要。
2 篦條糊堵原因分析
2． 1 燒結(jié)終點(diǎn)位置的判斷對篦條糊堵的影響
360 m2 燒結(jié)機(jī)試車投產(chǎn)過程中，存在以下影響燒結(jié)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的問題:
( 1) 經(jīng)配料室圓盤配料后，進(jìn)入強(qiáng)混機(jī)對混合料進(jìn)行混合，然后進(jìn)入二次配料混合料倉，由于混合料水分大，倉體粘料頻繁蓬倉，導(dǎo)致下料量不穩(wěn)，混合料含碳量波動較大;
( 2) 煙氣溫度高且波動大，主抽風(fēng)門調(diào)整頻繁;
( 3) 二配倉頻繁蓬倉，無法進(jìn)行倉位高控和蒸汽通入;
( 4) 混合料溫度提高手段單一;
( 5) 白灰質(zhì)量差，影響料層透氣性;
( 6) 燒結(jié)終點(diǎn)和溫度控制不好。
以上問題會導(dǎo)致燃燒不充分、紅層厚，嚴(yán)重時(shí)下層出現(xiàn)生料，未燃燒的燒結(jié)料會粘附于篦條表面和縫隙，此時(shí)篦條溫度較低，有利于堿金屬物質(zhì)在篦條間隙“冷凝”，加劇篦條的糊堵。
燒結(jié)機(jī)長期運(yùn)轉(zhuǎn)，20#、21#風(fēng)箱之間隔板( 圖2) 損壞，造成煙氣循環(huán)風(fēng)機(jī)和主抽風(fēng)機(jī)搶風(fēng)嚴(yán)重，從料面通過的風(fēng)量減少。同時(shí) 20 #、21 #風(fēng)箱溫度降低，造成主機(jī)參數(shù)頁面中相應(yīng)風(fēng)箱位置出現(xiàn)假終點(diǎn)( 圖3) 。對終點(diǎn)位置的判斷出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致真實(shí)燒結(jié)終點(diǎn)滯后，機(jī)尾燒結(jié)餅紅層較厚，甚至底部會出現(xiàn)生料，故終點(diǎn)長期滯后是燒結(jié)機(jī)篦條糊堵的根本原因。
2． 2 混合料粒度、溫度、水分對篦條糊堵的影響
燒結(jié)過程中，混合料主要由鐵精礦、熔劑、燃料、返礦、固廢等組成。白灰在燒結(jié)混合制粒過程中起粘附作用，白灰質(zhì)量差會導(dǎo)致粘附效果不佳，同時(shí)二、三混混合機(jī)加水不合理使得燒結(jié)混合料中 1 mm 以下物料比例增多。小粒級混合料布到燒結(jié)機(jī)臺車后，隨著燒結(jié)過程的進(jìn)行，在干燥帶、過濕帶形成大量粉塵，同時(shí)抽風(fēng)通過篦條間隙，加劇了糊堵程度［1］。
目前，二混混合后混合料溫度 55 ℃ 左右、礦槽溫度 53 ℃。前期生產(chǎn)實(shí)踐表明，混合料料溫提高到露點(diǎn)以上可以減少料層中水汽的冷凝，消除過濕層［3］。當(dāng)過濕層消除后，料層下部含水量降低，改善了混合料透氣性，減少了粉塵在篦條上的粘結(jié)量。混合料水分來自以下幾個(gè)方面: 混合料本身自帶水分、一次配料室加水、強(qiáng)混混合機(jī)混勻、二次混合機(jī)加水混勻制粒、三次混合機(jī)強(qiáng)化制粒、蒸汽等。
混合料水分大，導(dǎo)致燒結(jié)過程中過濕層厚，是篦條糊堵形成的一個(gè)重要原因。
2． 3 高爐瓦斯灰、除塵灰對篦條糊堵的影響
由表 1、表 2 數(shù)據(jù)可知，除塵灰中含有 30% 左右的堿金屬、氯離子，且親水性差，混合過程中達(dá)不到潤濕的目的，不利于混合和制粒。瓦斯灰成球性差，產(chǎn)生的粉末多。由表 3 中篦條粘結(jié)物的成分可以看 出，鉀、氯、鈉 含 量 較 高，分 別 達(dá) 到 7． 34% 、9． 36% 和 2． 04% ，鉀鈉與氯的摩爾數(shù)之比為 1∶ 1，說明存在大量堿金屬氯化物。由于堿金屬熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低( 表4) ，混合料中焦粉燃燒形成的還原性氣氛有利于堿金屬化合物還原成金屬狀態(tài)。在經(jīng)過燒結(jié)燃燒帶時(shí)，由于燃燒帶溫度一般在 1 300 ℃ 以上［4］，高于 K、Na 的沸點(diǎn)，堿金屬則以氣態(tài)的形式隨燒結(jié)煙氣下移。在此過程中，氣態(tài)堿金屬與混合料接觸被冷卻，到達(dá)篦條位置時(shí)溫度低于 500 ℃，堿金屬與煙氣中的粉塵、水氣、Cl － 以及微細(xì)粉塵發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，形成固態(tài)化合物，附著在篦條附近的各個(gè)表面［4，5］。持續(xù)的堿金屬富集會導(dǎo)致篦條之間的間隙、隔熱架之間填滿附著物，最終形成堅(jiān)硬的糊堵物，造成篦條糊堵。
2． 4 鋪底料粒度對篦條糊堵的影響
鋪底料的作用，一是防止混合料直接接觸燒結(jié)機(jī)臺車篦條而發(fā)生堵塞，以及小顆粒物料產(chǎn)生漏料情況; 二是保護(hù)臺車篦條，使其減輕或免受燒蝕。由于成品振篩篩板的原因，鋪底料粒度偏細(xì)，鋪底料罐倉下料偏析造成東側(cè)粒度偏細(xì)，鋪底料小顆粒夾在篦條中間無法活動，隨抽風(fēng)而來的混合料粉塵更容易粘在篦條之間，導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)糊堵嚴(yán)重［6，7］。
3 控制措施及效果
3． 1 降低混合料水分，提高混合料溫度，減小過濕層厚度
減少過濕帶厚度，必須嚴(yán)格控制水分［8］，使燒 結(jié)布料圓輥處混合料水分由( 7． 8 ± 0． 2) % 降低至( 7． 0 ± 0． 2) % 。采取以下措施:
( 1) 將測水儀改到強(qiáng)混下道工序，穩(wěn)定進(jìn)入二次配倉混合料水分，保證二次配料倉不粘料下料穩(wěn)定。
( 2) 提高燒結(jié)工、混合工的操作技能，要求先估測，再實(shí)際測量，并不斷進(jìn)行對比，提高崗位判斷水分的技能，人為合理低控混合料水分。
( 3) 采用自動加水技術(shù)，生產(chǎn)過程中要避免燒結(jié)機(jī)速大加大減，確保二配料層的穩(wěn)定性。降低混合料水分，減少過濕層冷凝水量，在一定程度上抑制篦條糊堵現(xiàn)象。另外，由表 5 可知，采用二混加水、三混少量補(bǔ)充的方式，可降低混合料中1 mm以下粒度的占比，改善混合料透氣性。由于自身工藝流程的缺陷，混合料倉無法通入蒸汽提高混合料溫度，因此采用二混水箱通入蒸汽的方式提高水溫。
( 4) 外購白灰質(zhì)量波動大，廠內(nèi)白灰窯升級改造投入生產(chǎn)后，產(chǎn)量、質(zhì)量無法滿足生產(chǎn)需要，后期制定進(jìn)廠白灰質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、管控措施，提高白灰質(zhì)量，減少主機(jī)生產(chǎn)的波動。
3． 2 合理控制高堿、高氯物料的配比
堿金屬和氯元素是造成篦條糊堵的根源［9，10］。 由于堿金屬、氯離子的存在，要盡量避免終點(diǎn)靠后或出現(xiàn)生料的情況發(fā)生，減少堿金屬在篦條的富集。正常生產(chǎn)時(shí)，燒結(jié)過程中的終點(diǎn)位置控制在 69～ 75 m 左右，提高燒結(jié)終點(diǎn)溫度，有利于提高篦條溫度，降低物料在篦條上的凝結(jié)幾率，同時(shí)也將未完全制粒的除塵灰、固廢粉末進(jìn)行融合，減少吸入到篦條之間的粉塵含量。
3． 3 合理配加固廢量
生產(chǎn)實(shí)踐表明，瓦斯灰親水性差，不利于造球，燒結(jié)生產(chǎn)過程中易被風(fēng)抽走，粘結(jié)在篦條縫隙間，造成篦條糊堵。當(dāng)瓦斯灰配比達(dá)到 3% 時(shí)，篦條糊堵快且嚴(yán)重，不可控制; 當(dāng)配比降至 1% 時(shí)，篦條糊堵明顯改善，但如果不及時(shí)處理也會有發(fā)展的趨勢; 當(dāng)不配加瓦斯灰時(shí)，篦條糊堵可明顯緩解。所以，首先應(yīng)該采取分批次小比例配吃的原則，避免集中配吃; 其次，劃分承包區(qū)，檢修期間組織人員清理，將糊堵嚴(yán)重的篦條進(jìn)行更換。
3． 4 控制燒結(jié)終點(diǎn)位置
燒結(jié)機(jī)大修后，將 20 #和 21 #風(fēng)箱隔板恢復(fù)，主抽風(fēng)機(jī)和耐熱風(fēng)機(jī)搶風(fēng)情況明顯緩解，通過增加料面的有效風(fēng)量，20 #和 21 #風(fēng)箱終點(diǎn)溫度恢復(fù)正常，燒結(jié)機(jī)終點(diǎn)位置明顯，如圖 5 所示。
3． 5 改善燒結(jié)鋪底料粒度、厚度
前期由于篩板間隙小，導(dǎo)致粒度小于 10 mm 的燒結(jié)礦偏多，鋪底料粒度偏細(xì)，通過改善篩板，有效減少 10 mm 粒度以下燒結(jié)礦占比，從而減少了篦條間夾雜的鋪底料，減輕了篦條糊堵現(xiàn)象。
3． 6 增加篦條震打裝置
組織篦條清理的過程中，使用釬子敲打篦條可以將篦條之間的粘料震下去，使用類似于電震的震打裝置可以有效降低篦條粘料的速度。通過對燒結(jié)機(jī)篦條進(jìn)行不間斷地震打，對篦條間隙中的小顆粒燒結(jié)礦和粉塵進(jìn)行清理，可增加篦條間隙面積。萊鋼已經(jīng)在其燒結(jié)機(jī)上安裝震打裝置，取得了一定效果; 首鋼 360 m2 燒結(jié)機(jī)大修改造期間已經(jīng)安裝了篦條震打器( 圖 6) ，使用過程中可以有效減緩篦條糊堵，保證燒結(jié)生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。
4 改善效果
通過提高混合料溫度、混合料粒度、合理控制水分、穩(wěn)定二配下料、配吃本廠白灰、修復(fù)風(fēng)箱隔板等手段，穩(wěn)定終點(diǎn)位置，燒結(jié)機(jī)篦條糊堵問題得到明顯緩解。表 6 所示為改善前后燒結(jié)礦質(zhì)量。可知，料厚由 700 mm 提高到 790 mm，燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量及生產(chǎn)穩(wěn)定指標(biāo)得到明顯改善，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度均值上升 1． 25% ，10 mm 以下粒級降低 6． 02% ，平均粒徑提高 1． 56% ，成品率上升2． 7% ，燒結(jié)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。
5 結(jié)語
篦條糊堵一旦形成會造成透氣性變差，終點(diǎn)位置后移進(jìn)一步加劇篦條糊堵現(xiàn)象的形成，最后導(dǎo)致整塊臺車篦條全部糊死，燒結(jié)過程不能均勻正常進(jìn)行，嚴(yán)重影響燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量。通過對機(jī)尾密封板材質(zhì)、構(gòu)造進(jìn)行升級強(qiáng)化，加強(qiáng)生產(chǎn)工藝控制，實(shí)施低水、低碳操作，提高白灰質(zhì)量，穩(wěn)定固廢配加量，保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
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