吳 坡，王 巋

（湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司，湖南 湘潭 411101）

摘 要：對(duì)湘鋼煉鐵廠新建450 m² 燒結(jié)機(jī)配套項(xiàng)目燃料預(yù)篩分工藝改造及其生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行分析總結(jié)，通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝，節(jié)省投資及運(yùn)營(yíng)成本近千萬元；提高燃料供給能力到130萬噸/年以上；降低總?cè)剂?~0.5 mm粒度占比約2.3%，提高燃料利用效果，解決燃料過粉碎和能源浪費(fèi)等問題。同時(shí)，對(duì)整個(gè)燃料供應(yīng)生產(chǎn)工藝流程的變化進(jìn)行了詳盡的說明，對(duì)前后燃料粒度進(jìn)行了對(duì)比分析。

關(guān)鍵詞：燃料預(yù)篩分；供料能力；燃料過粉碎；燃料粒度

湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵廠燒結(jié)工序有360 m² 燒結(jié)機(jī)2臺(tái)、180 m² 燒結(jié)機(jī)1臺(tái)、105 m² 燒結(jié)機(jī) 1 臺(tái)，其使用的燃料包括自產(chǎn)焦粉（廠焦）、外購(gòu)焦粉（局焦）、煤粉。每年消耗燃料 60 萬噸以上。因公司發(fā)展需要，于 2021 年新建一臺(tái)450 m² 燒結(jié)機(jī)，而配套燃料供給因?yàn)槠扑槟芰Σ粔蛐枧涮仔律仙a(chǎn)線。根據(jù)傳統(tǒng)思維，一般采取“新建破碎料線”工藝，即新建2臺(tái)對(duì)輥破碎機(jī)和3臺(tái)四輥破碎機(jī)以及配套完整的除塵系統(tǒng)。由于增加了大型設(shè)備，必須新建兩臺(tái) 16 噸的檢修橋式吊車，同時(shí)，四輥破碎機(jī)和對(duì)輥破碎機(jī)屬于擠壓破碎，對(duì)設(shè)備損耗很大，日常維修成本高，而且工藝控制難度大。該工藝不僅一次性投資大，而且生產(chǎn)運(yùn)行成本高。經(jīng)煉鐵廠的管理和技術(shù)人員多次探討和分析，以及與湘鋼設(shè)計(jì)院人員在現(xiàn)場(chǎng)勘察，綜合考慮成本及燃料過粉碎等方面原因，決定增加燃料預(yù)篩分工藝生產(chǎn)線，即翻卸過來的燃料經(jīng)預(yù)篩分系統(tǒng)后，篩上物進(jìn)入煤倉(cāng)走之前破碎線，篩下物進(jìn)入筒倉(cāng)緩沖倉(cāng)，直接經(jīng)皮帶機(jī)供給燒結(jié)機(jī)。可節(jié)省投資及運(yùn)營(yíng)成本近千萬元。

1 湘鋼燒結(jié)使用燃料現(xiàn)狀

1.1 燃料供給能力

湘鋼 2020年燃料年消耗約 62萬噸，燃料供給能力主要受四輥破碎機(jī)限制，按作業(yè)率 50% （包含倒料線、變品種、日常檢修維護(hù)）、每臺(tái)50 t/h 生產(chǎn)量計(jì)算，年供給能力為：50×3×24×50%×365=65.7 萬噸。原有小燃料預(yù)篩分系統(tǒng)因橫梁斷裂，設(shè)備檢修頻發(fā)，投入使用少，生產(chǎn)供給能力不大，約 10萬噸/年。新建 450 m² 燒結(jié)機(jī)預(yù)計(jì)需耗燃料約 30萬噸/年，故必須配套提升燃料供給能力。

1.2 對(duì)燃料粒度的要求

燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐和研究表明，燃料最適宜的粒度為 0.5~3.0 mm，但生產(chǎn)中要避免 0~0.5 mm的粒度很難，所以一般燒結(jié)廠只要求燃料粒度在 0~3 mm 范圍內(nèi)^［1］ 。粒度過細(xì)也會(huì)帶來多種不良影響，如降低料層的透氣性、燃燒速度過快使得燃燒帶過薄、降低燒結(jié)強(qiáng)度等，因此也需限制過粉碎料的占比^［2］ 。在生產(chǎn)實(shí)際中，由對(duì)輥機(jī)和四輥破碎機(jī)組成的開路破碎系統(tǒng)僅能有效保證燃料粒度的上限，很難控制 0~0.5 mm 粒度燃料的含量，由此，一般燒結(jié)工序只要求 0~3 mm燃料占比情況。廠焦0~3 mm的粒度占比為66%~74%、 局 焦 0~3 mm 的 粒 度 占 比 為 71%~79%。但由于原有小燃料預(yù)篩分系統(tǒng)設(shè)備檢修頻發(fā)，投入使用相對(duì)較少，四輥?zhàn)鳂I(yè)率一直偏高，過粉碎現(xiàn)象一直存在，0~0.5 mm燃料含量無法得到有效控制。表1為焦粉在未破碎前的粒度組成。

1.3 燃料生產(chǎn)工藝情況

湘鋼燒結(jié)原有燃料預(yù)篩分破碎工藝示意圖如圖1所示，燃料經(jīng)對(duì)輥破碎機(jī)后經(jīng)皮帶進(jìn)入單層圓振式弛張篩（正常采用 5 mm×25 mm 篩板可視燒結(jié)要求進(jìn)行調(diào)整），占比約70%左右的+5mm粒度的燃料進(jìn)入四輥破碎機(jī)參與破碎后與占比 30% 左右粒徑-5 mm 的篩下燃料搭配送往燒結(jié)車間配料室使用。但由于原有單層圓振式弛張篩因橫梁斷裂，設(shè)備檢修頻發(fā)，投入使用少，所以大都還是直進(jìn)四輥破碎后送燒結(jié)使用。

在此工藝條件下，按燒結(jié)燃料要求，送燒結(jié)燃料粒度組成情況如表 2 所示，燃料中 0~0.5 mm的粒度占比大約 30% 左右，0~3 mm燃料粒級(jí)占比為廠焦67%左右、局焦77%左右。

2 燃料預(yù)篩分工藝改造

燒結(jié)混合料中燃料的燃燒速度及燃燒料層的厚度與燃料顆粒的直徑、氣流的流速和料層的透氣性有關(guān)^［3］ ，在其它條件一定時(shí)，粒度的大小就成為燒結(jié)過程的決定性因素^［4］ 。在燃料粉末增加時(shí)，粉末燃料在抽風(fēng)負(fù)壓下容易被氣流抽走，同時(shí)燃燒速度過快熱量不能被有效利用，造成固體燃耗升高^［5］ 。為保證燃料的供給，減少燃料中粉末占比，減輕燃料過粉碎現(xiàn)象，穩(wěn)定燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，降低固體燃耗，提出新增燃料 預(yù)篩分系統(tǒng)，在翻卸與煤倉(cāng)之間增加燃料預(yù)篩分工藝，采用 FFBS馳張振動(dòng)篩，其篩板為聚氨酯材質(zhì)，組成燃料預(yù)篩分開路破碎系統(tǒng)。

2.1 馳張振動(dòng)篩特點(diǎn)

馳張振動(dòng)篩主要由分料器、篩框、固定梁、浮動(dòng)篩框、剪切彈簧、底托、激振器、傳動(dòng)部分、收料斗、減振彈簧等部分組成，篩框與橫梁、加強(qiáng)梁采用鉚接方式，激振器由兩組強(qiáng)迫同步稀油潤(rùn)滑激振器組成，兩組激振器通過萬向軸聯(lián)接實(shí)現(xiàn)直線振動(dòng)，浮動(dòng)篩框通過剪切彈簧進(jìn)行了二次加速運(yùn)動(dòng)，篩網(wǎng)在振幅差的形成過程中彈出了卡孔物料，此篩機(jī)有效解決了粘濕物料的堵孔問題，具有處理量大，不粘堵性能。

2.2 新工藝實(shí)施方案

在翻卸與煤倉(cāng)之間增加燃料預(yù)篩分工藝生產(chǎn)線，即翻卸過來的燃料經(jīng)預(yù)篩分系統(tǒng)（正常采用 7×25 mm篩板，可視燒結(jié)要求進(jìn)行調(diào)整） 后，占比約 65% 左右的+7 mm 粒度的篩上物進(jìn)入煤倉(cāng)走之前破碎線，占比 45% 左右粒徑-7 mm 的篩下物進(jìn)入筒倉(cāng)緩沖倉(cāng)，經(jīng)皮帶機(jī)直接供給燒結(jié)車間配料室使用。同時(shí)，在預(yù)篩分系統(tǒng)檢修時(shí)，可以走直進(jìn)流程供料。新增預(yù)篩分系統(tǒng)后示意圖如圖2所示。

3  燃料預(yù)篩分系統(tǒng)生產(chǎn)效果

3.1 燃料供給量大幅提升

自 2022 年 2 月中旬預(yù)篩分系統(tǒng)投產(chǎn)后，產(chǎn)量逐步增加，后期基本穩(wěn)定在2萬噸/月（日平均作業(yè)率20%左右），按日作業(yè)率50%計(jì)算，具備2×12×50/20=60萬噸/年的生產(chǎn)能力。燃料篩下率一般在46%左右，具體趨勢(shì)如圖3所示。

3.2 筒倉(cāng)燃料送料情況

燃料經(jīng)預(yù)篩分后，篩下燃料進(jìn)入4個(gè)筒倉(cāng)儲(chǔ)存，燃料筒倉(cāng) 1# 、2# 槽為篩下自產(chǎn)焦粉，3# 、4#為篩下外購(gòu)焦粉。根據(jù)廠部要求燃料筒倉(cāng)的自產(chǎn)焦粉送往新 450 m² 燒結(jié)機(jī) 10# 槽，當(dāng)新 450 m²燒結(jié)機(jī)自產(chǎn)焦保供不足時(shí)，由四輥破碎供料來滿足和平衡。外購(gòu)焦粉送往新450 m² 燒結(jié)機(jī)的9#槽，當(dāng)新 450 m² 燒結(jié)機(jī)外購(gòu)焦粉消耗不完時(shí)，將外購(gòu)焦粉送往了新二燒 7# 槽，以確保燃料筒倉(cāng)的生產(chǎn)平衡。

3.3 筒倉(cāng)燃料粒度分布情況

新燃料預(yù)篩分工藝系統(tǒng)投產(chǎn)后，通過有效控制篩孔直徑來控制燒結(jié)機(jī)對(duì)燃料粒度要求， 燃料中 0~3 mm占比在廠焦 69%左右、局焦 85%左右，燃料中 0~0.5 mm 的粒度占比廠焦在 25% 左右、局焦30%左右。具體分布見表3。

450 m² 燒結(jié)機(jī)共有 3個(gè)燃料槽，其中 8# 為四輥破碎后廠焦，9# 為篩下筒倉(cāng)局焦，10# 為篩下筒倉(cāng)廠焦，后期生產(chǎn)實(shí)踐證明，上表粒度分布焦粉能滿足燒結(jié)工藝需求，且對(duì)減少爐條消耗有益。對(duì)比之前工藝廠焦0~0.5 mm粒度占比下降了4.6%，局焦0~0.5 mm粒度占比下降了1.8%。

3.4 改善四輥破碎燃料粒度分布

經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，預(yù)篩分工藝系統(tǒng)整體穩(wěn)定，對(duì)比投入前后連續(xù)一個(gè)月的四輥破碎后0~0.5 mm粒度平均值，結(jié)果如表4所示。

通過新建預(yù)篩分系統(tǒng)前后過四輥燃料中 0~0.5 mm 粒度占比數(shù)據(jù)對(duì)比分析，燃料預(yù)篩分工藝改造后 0~0.5 mm 粒度燃料有所降低，平均降低了 1.4%。綜合篩下焦粉折算總?cè)剂狭６?0~ 0.5 mm含量降低2.3%。

3.5 存在問題

新建燃料預(yù)篩分系統(tǒng)配備了 4 個(gè)緩沖筒倉(cāng)，合計(jì)儲(chǔ)備能力約 1 000 t 左右，分廠焦、局焦兩個(gè)品種各 500 t左右，緩沖能力偏小。為防止露天儲(chǔ)存燃料造成水分波動(dòng)大，一般存至煤倉(cāng)或筒倉(cāng)。因鐵路局來車不穩(wěn)定，有時(shí)一次就是數(shù)十個(gè)車皮，有時(shí)幾天無車皮，這就造成筒倉(cāng)時(shí)空時(shí)滿。滿倉(cāng)了則需要走直進(jìn)料線進(jìn)入煤倉(cāng)，這樣就降低了篩下率，增加了四輥破碎的壓力，同時(shí)增加了生產(chǎn)組織的難度。

4 結(jié) 論

（1） 新建燃料預(yù)篩分系統(tǒng)在提升燃料供給能力的同時(shí)節(jié)省了投資及運(yùn)營(yíng)成本，使燃料供給能力達(dá)到 130 萬噸/年以上，完全滿足當(dāng)前湘鋼燒結(jié)機(jī)的燃料需求，此次工藝改造是有效的、合理的。

（2） 燃料預(yù)篩分系統(tǒng)篩下焦粉能滿足燒結(jié)工藝需求，且燃料粒度廠焦 0~0.5 mm 粒度占比下降了 4.6%，局焦 0~0.5 mm 粒度占比下降了1.8%，有利于燒結(jié)機(jī)降低固體燃耗。。

（3） 篩上焦粉經(jīng)四輥破碎后，燃料粒度略有改善，0~0.5 mm含量降低1.4%左右，

（4） 燃料預(yù)篩分系統(tǒng)筒倉(cāng)緩沖能力偏小，對(duì)平衡生產(chǎn)組織有一定影響。

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