汪 晶，熊 濤，李曉峰，保善山
( 甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司 煉鐵廠(chǎng)，甘肅 嘉峪關(guān) 735100)
摘 要: 以酒鋼本部 1#、2#燒結(jié)機(jī)固體燃料消耗為背景，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際重點(diǎn)參數(shù)控制、主要設(shè)備摸索研究，深入分析了固體燃料消耗偏高的幾點(diǎn)主要影響因素。闡述了酒鋼燒結(jié)在現(xiàn)有配料基礎(chǔ)上，經(jīng)技術(shù)改進(jìn)及參數(shù)控制調(diào)整后的固體燃料消耗應(yīng)用，結(jié)果表明: 在燒結(jié)機(jī)主管溫度控制技術(shù)、松料器改造、平料器改型提升、環(huán)冷機(jī)熱廢氣“回?zé)犸L(fēng)”等技術(shù)調(diào)整后，燒結(jié)固體燃料消耗明顯下降，達(dá)到合理使用能源的目的，同時(shí)為提質(zhì)降耗及高爐生鐵成本降低奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞: 固體燃料消耗; 主管溫度控制; 松料器; 平料器; 鐵礦燒結(jié)
1 引言
因原料及設(shè)備影響，酒鋼本部 1#、2#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦固體燃料消耗控制偏高，與國(guó)內(nèi)同行相比處于平均落后水平，面對(duì)鋼鐵行業(yè)能耗指標(biāo)嚴(yán)控的嚴(yán)峻形勢(shì)，做為高爐主要原料的保供單位，燒結(jié)在保證燒結(jié)礦質(zhì)量的前提下，須通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新對(duì)固體燃料的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用進(jìn)行研究，使固體燃料合理分布，達(dá)到能源使用優(yōu)化，為提質(zhì)降耗及高爐生鐵成本降低奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)［1］。
2 制約瓶頸及存在問(wèn)題分析
⑴酒鋼本部燒結(jié)機(jī)核心控制參數(shù)主管溫度控制方式為事后控制模式，方式為手動(dòng)調(diào)節(jié)，沒(méi)有合理的調(diào)整依據(jù)及調(diào)整模型，生產(chǎn)穩(wěn)定性較差，對(duì)固體燃料合理使用造成負(fù)面影響。
⑵酒鋼本部在目前提質(zhì)降耗厚料層燒結(jié)的需求下，燒結(jié)機(jī)采用平行排列松料器模型，提高料層透氣性的同時(shí)，風(fēng)量分布易形成管道漏風(fēng)的情況，燒結(jié)自動(dòng)蓄熱功能發(fā)揮效果差［2］。
⑶酒鋼本部燒結(jié)機(jī)料面的平料方式為九段平料板，實(shí)際調(diào)整過(guò)程復(fù)雜，平板之間相互匹配困難; 平料板間隙大，易造成料面平整性差，影響風(fēng)量分布，燒結(jié)礦產(chǎn)能與固體燃料消耗之間矛盾凸顯。
⑷1#、2#燒結(jié)機(jī)環(huán)冷機(jī)余熱發(fā)電后形成的熱廢氣，未進(jìn)行系統(tǒng)的研究及策劃利用，資源 利用不充分。
3 技術(shù)原理及方案
3．1 燒結(jié)機(jī)主管溫度控制技術(shù)
酒鋼本部 1#、2#燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)的核心控制參數(shù)“燒結(jié)終點(diǎn)”，采用人工觀(guān)察機(jī)尾斷面燒透情況，調(diào)整燒結(jié)參數(shù)，控制嚴(yán)重滯后，造成燒結(jié)終點(diǎn)溫度控制穩(wěn)定性差。根據(jù)燒結(jié)理論研究，燒結(jié)預(yù)熱帶觸底點(diǎn)位置與燃燒帶觸底點(diǎn)位置會(huì)發(fā)生同向變化，即通過(guò)燒結(jié)預(yù)熱帶觸底點(diǎn)風(fēng)箱廢氣溫度的變化情況，可提前預(yù)判燒結(jié)終點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)提前調(diào)整控制，確保燒結(jié)終點(diǎn)穩(wěn)定。
3．2 松料器改造
酒鋼本部 1#、2#燒結(jié)機(jī)采用平行排列的松料器模型，厚料層燒結(jié)過(guò)程中松料器插入料面的點(diǎn)易形成管道漏風(fēng)，無(wú)法滿(mǎn)足厚料層燒結(jié)，燒結(jié)自動(dòng)蓄熱功能發(fā)揮效果差。為確保風(fēng)量合理分布，經(jīng)研究及論證采用水平方向松料桿平行，但不在同一垂直面的新型松料器，平行套管間距約 20 cm，垂直方向交錯(cuò)排列，套管長(zhǎng) 50 cm，松料桿長(zhǎng) 250 cm，充分發(fā)揮厚料層燒結(jié)自動(dòng)蓄熱功能對(duì)能源的推進(jìn)作用［3］。
3．3 平料器改型提升研究
酒鋼本部 1#、2#燒結(jié)機(jī)平料板實(shí)際調(diào)整過(guò)程復(fù)雜匹配性較差，且平料板間隙造成料面平整性差，影響風(fēng)量分布，燒結(jié)礦產(chǎn)能與固體燃料消耗之間矛盾凸顯。經(jīng)分析將平料器改造為三段圓輥平料輥，對(duì)配重進(jìn)行調(diào)整，避免料層的虛化，確保平料器之間無(wú)間隙，為提高均質(zhì)燒結(jié)、降低表層返礦奠定基礎(chǔ)［4］。
3．4 環(huán)冷機(jī)熱廢氣“回?zé)犸L(fēng)”應(yīng)用
開(kāi)展回?zé)犸L(fēng)在燒結(jié)過(guò)程中的狀態(tài)及分布的研究工作，分析了酒鋼本部 1#、2#燒結(jié)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中回?zé)犸L(fēng)在“干燥段”、“保溫段”運(yùn)行參數(shù)，采用大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)核算回?zé)犸L(fēng)不同風(fēng)量分布對(duì)燒結(jié)機(jī)重點(diǎn)參數(shù)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的貢獻(xiàn)，確定以回?zé)犸L(fēng)全部供給“干燥段”的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)模式［5］。
4 技術(shù)方案實(shí)施及效果
4．1 燒結(jié)機(jī)主管溫度控制技術(shù)及效果
4．1．1 溫度控制技術(shù)方案
燒結(jié)機(jī)主管溫度變化與燒結(jié)終點(diǎn)位置變化趨向基本一致，酒鋼 1#、2#燒結(jié)機(jī)各配置 20 臺(tái)風(fēng)箱， 根據(jù)燒結(jié)機(jī)實(shí)際生產(chǎn)中風(fēng)箱溫度曲線(xiàn)分布趨勢(shì)， 找出燒結(jié)預(yù)熱帶觸底點(diǎn)風(fēng)箱，該風(fēng)箱與燒結(jié)終點(diǎn)溫度具有相關(guān)性，稱(chēng)為拐點(diǎn)風(fēng)箱，并確定為14#風(fēng)箱(圖 1) 。
通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析燒結(jié)機(jī)廢氣溫度控制在 110 ±10 ℃ 時(shí)，燒結(jié)終點(diǎn)溫度控制正常。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)及收集相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，建立 14#風(fēng)箱廢氣溫度與燒結(jié)機(jī)機(jī)速之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，見(jiàn)表 1，拐點(diǎn)風(fēng)箱廢氣溫度與燒結(jié)機(jī)機(jī)速正相關(guān)，燒結(jié)機(jī)機(jī)速設(shè)定為變量 Y，14#風(fēng)箱廢氣溫度設(shè)定為變量 X，則存在如下線(xiàn)性關(guān)系: Y= 0．004 7 X+1．261 5。
4．1．2 實(shí)施后效果
燒結(jié)機(jī)主管溫度可提前進(jìn)行預(yù)判調(diào)整，整體主管溫度穩(wěn)定性變好。燒結(jié)終點(diǎn)溫度控制實(shí)施后，主管溫度總體波動(dòng)次數(shù)顯著降低，與改造前對(duì)比，1#燒結(jié)機(jī)主管溫度波動(dòng)次數(shù)平均下降了 15 次/月; 2#燒結(jié)機(jī)主管溫度波動(dòng)次數(shù)平均下降了 18 次/月，生產(chǎn)穩(wěn)定性顯著提高，見(jiàn)表 2。
4．2 松料器改型研究及效果
4．2．1 松料器技改方案
采用上、下兩排松料桿相互平行但不在同一垂直面的新型松料器，上排套管之間相互平行在同一 平面上，下排套管之間相互平行在同一平面上，平行套管間距為 20 cm，上排套管和下排套管互平行但垂直方向交錯(cuò)排列，套 管 長(zhǎng) 50 cm，松 料 桿 長(zhǎng)250 cm。改造示意如圖 2 所示。
4．2．2 改造后效果
新型松料器使用后，避免了料層垂直方向透氣性不一致現(xiàn)象，使得料層中的燃料能夠完全燃燒放熱，提高燃料燃燒效率，上下排松料桿交錯(cuò)排列防止粘料現(xiàn)象，杜絕燒結(jié)料層拉鉤，料層厚度明顯提高，充分發(fā)揮燒結(jié)過(guò)程自動(dòng)蓄熱功能。
4．3 平料器改進(jìn)
4．3．1 平料器改型方案
原燒結(jié)機(jī)平料器采用 9 塊 200 mm×400 mm 平料板(圖3) ，配重不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，平料板之間間隙過(guò)大，實(shí)際點(diǎn)火面強(qiáng)度差，混合料水平方向燃燒不一致，垂直方向過(guò)燒與燒不透矛盾凸顯。經(jīng)分析將平料器改造為三段圓輥平料輥(圖4) ，并且對(duì)配重進(jìn)行調(diào)整，避免料層的虛化并確保平料器之間無(wú)間隙。
4．3．2 改造后效果
燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火面強(qiáng)度正常，同時(shí)改造后的平料板重量較改造前大幅增加，料面的平整度及虛化現(xiàn)象得到明顯改善，表層返礦量明顯減少。
4．4 回?zé)犸L(fēng)使用摸索
4．4．1 回?zé)犸L(fēng)研究方案
燒結(jié)環(huán)冷機(jī)熱廢氣高溫段經(jīng)余熱發(fā)電進(jìn)行回收，低溫段廢氣( 即“回?zé)犸L(fēng)”) 通過(guò)管道供給至燒結(jié)機(jī)Ⅰ段干燥預(yù)熱段及Ⅱ段保溫段。Ⅰ段主要對(duì)燒結(jié)混合料進(jìn)行干燥預(yù)熱; Ⅱ段主要對(duì)混合料點(diǎn)火后進(jìn)行保溫。回?zé)犸L(fēng)溫度一般為 200 ～ 300 ℃，回?zé)犸L(fēng)供給保溫段對(duì)生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)促進(jìn)作用不明顯，通過(guò)將干燥預(yù)熱段開(kāi)度逐步調(diào)整至 100%后，相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的改善和進(jìn)步，見(jiàn)表 3。將Ⅱ段保溫段回?zé)犸L(fēng)管道閘閥關(guān)閉，回?zé)犸L(fēng)全部供給Ⅰ段干燥預(yù)熱段進(jìn)行充分使用，如圖 5 所示。
4．4．2 改造后效果
實(shí)施后，在混合料進(jìn)入點(diǎn)火器之前，最大程度的將混合料水分蒸發(fā)并提高料溫，從燒結(jié)機(jī)機(jī)尾斷面觀(guān)察，料層整體透氣性良好，機(jī)尾斷面整齊，氣孔分布均勻，燒結(jié)礦強(qiáng)度提高，達(dá)到穩(wěn)定的均質(zhì)燒結(jié)目的，改善了成品礦強(qiáng)度。
5 技術(shù)關(guān)鍵或技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)介紹
⑴操作上形成了專(zhuān)有技術(shù)“一種燒結(jié)終點(diǎn)溫度自動(dòng)控制方法”，內(nèi)容為通過(guò)燒結(jié)預(yù)熱帶觸底點(diǎn)風(fēng)箱廢氣溫度的變化情況，提前預(yù)判燒結(jié)終點(diǎn)的位置，確保燒結(jié)生產(chǎn)穩(wěn)定。
⑵經(jīng)論證實(shí)踐對(duì)燒結(jié)機(jī)松料器實(shí)施改造，形成專(zhuān)有技術(shù)“一種燒結(jié)錯(cuò)層松料器”，可避免料層垂直方向透氣性不一致，使料層中的燃料完全燃燒放熱，提高燃料燃燒效率。
⑶平料器改造實(shí)施有效解決了燒結(jié)料層上部虛化，并確保平料器之間無(wú)間隙，形成提高點(diǎn)火面強(qiáng)度、降低表層返礦的有效技術(shù)方法。
⑷通過(guò)對(duì)酒鋼本部 1#、2#燒結(jié)機(jī)回?zé)犸L(fēng)使用的摸索，回?zé)犸L(fēng)對(duì)干燥預(yù)熱段與保溫段提升效果對(duì)比分析找到相關(guān)性，形成了以回?zé)犸L(fēng)全部供給干燥預(yù)熱段使用的技術(shù)方法，降低能源損失。
6 結(jié)語(yǔ)
⑴經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐，1#、2#燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)可穩(wěn)定在1．35 t /( m2 ·h) 以上，與國(guó)內(nèi)同規(guī)模單臺(tái)燒結(jié)機(jī)技經(jīng)指標(biāo)相比，利用系數(shù)較為先進(jìn)，部分改進(jìn)項(xiàng)目已經(jīng)在本部 3#、4#燒結(jié)機(jī)推廣應(yīng)用。
⑵固體燃料經(jīng)濟(jì)應(yīng)用的實(shí)施將為酒鋼后期燒結(jié)機(jī)建設(shè)項(xiàng)目的快速達(dá)標(biāo)提供技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，可推廣應(yīng)用到燒結(jié)行業(yè)。
⑶燒結(jié)終點(diǎn)溫度控制技術(shù)的應(yīng)用改變了目前燒結(jié)終點(diǎn)控制理念，由事后控制變?yōu)槭虑翱刂疲刂频木珳?zhǔn)度和及時(shí)性明顯提升。對(duì)燒結(jié)機(jī)設(shè)計(jì)工作起到借鑒作用，燒結(jié)機(jī)重點(diǎn)參數(shù)控制更加完善合理。
⑷錯(cuò)層松料器技術(shù)改造適用于精礦燒結(jié)工藝，可供使用粒度偏細(xì)、粘性大的鐵精礦原料燒結(jié)廠(chǎng)家借鑒。
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