匡夜霖 王澤有 王振寬 浦生龍
(通化鋼鐵股份有限公司煉鐵事業部 吉林省 通化市 134003)
摘要:通鋼煉鐵目前有兩臺360m2燒結機正常運行,在長期生產實踐中,篩下粉含量過高以成為一個突出的問題。本文旨在探討通鋼燒結生產提強度降篩下粉單耗工藝技術改造實踐,具體包括混合料智能加水系統升級、點火溫度恒溫控制系統升級、抑制臺車邊緣效應措施綜合應用以及實施配料精細化管理等。通過這些技改實踐,提升燒結生產過程的智能化、高效化,降低生產成本,提高產品質量,實現燒結高效可持續發展。
關鍵詞:燒結機;混合料;改造;實踐
通鋼現有兩座2680m3高爐,由兩臺360m2燒結機為其提供燒結礦。在長期的高爐生產實踐中,篩下粉含量過高以成為一個突出的問題。該問題在2021年尤為顯著,噸鐵產出篩下粉量高達242.15千克,這一現象對鐵成本產生了巨大負擔。因此針對這一問題,結合生產實際進行了深度分析。基于分析結果,制定出了切實有效的技改措施,并實施了一系列的改進策略。這些措施提高了燒結礦的強度,為確保高爐的穩定與高效運行提供了堅實的基礎,有效減輕了篩下粉含量過高帶來的成本壓力。
1 生產工藝中存在的問題
1.1 混合料水分波動較大
(1)水壓波動:由于混合料和配料生石灰消化器共用一臺水泵,導致加水過程中水壓、水量相互干擾,影響混合料水分的穩定性。
(2)調節精度不足:混合機內加水噴頭設計不合理,無法根據料流變化精確調整加水量,導致混合料水分出現跑稀或跑干現象。
(3)生石灰消化器堵料:生石灰消化器加水控制依賴人工經驗,雨季時尤為明顯,易導致下料不均甚至堵料情況,進一步影響混合料水分的穩定性。
(4)物料混合不均勻:生石灰消解后與其他物料混合不充分,形成團塊,導致混合料水分不一致。
1.2 點火溫度波動時間較長
點火溫度的穩定性和快速響應性對燒結過程至關重要。當前工藝中點火溫度波動時間較長,可能影響燒結礦的均勻性和強度。
1.3 臺車邊緣效應
燒結臺車邊緣效應導致邊部物料欠燒,形成“夾生料”層,嚴重影響燒結礦的強度和整體質量。
1.4 原料配比及使用方式不合理
原料如生石灰、煙道灰、除塵灰等的配比和使用方式不合理,缺乏科學的配比標準和標準化的管理流程,影響燒結礦的質量和性能。
1.5 設備性能與操作問題
(1)混合機加水系統不精準:導致混合料水分不均勻,影響制粒效果和燒結礦質量。
(2)混合機出料口粘料:影響出料的順暢性和均勻性,加劇燒結礦質量的不穩定。
2 技改方案與實施
針對生產工藝現狀中提出的問題,實施以下技術改造。
2.1 軟硬件安裝和程序調試,降低混合料水分波動
(1)解決水壓變化問題:一是將原來共用一臺水泵改為專機專泵,避免互相干擾;二是將原來加水管路上其他用水點全部剔除;三是在程序設計中對于水壓波動做出調節變頻,調整水泵轉速的補償辦法。由此,因加水水壓不穩帶來的水分波動得以消除,提高了混合料水分的穩定性。
(2)解決調節精度問題:為保證調節精度,決定將一次混合機內的加水管分為三根,每根長約2米,分別安裝3個噴頭,再用調節閥分別控制。加減料時根據測定的料流變化時間逐段調水,做到了精準加水,以此提高了混合料水分的穩定性。
(3)解決生石灰消化器堵料問題:經過充分論證后,取消生石灰消化器,將生石灰消解用水統一在一次混合機內進行,從根源上解決了生石灰消化器下料不穩甚至造成堵料的現象。
(4)解決物料混合不均勻問題:對于取消生石灰消化器后,生石灰消解和與其他物料充分混勻問題,采用在一次混合機進料端6米不加水,作為混合機強混段,使進入混合機內的物料在此段反復的上拋下落過程中,充分混合。在混合均勻的物料進入到加水段時,生石灰與添加的熱水接觸后,迅速反應消解,在較短的時間內(5-10秒)放熱并黏結物料成均勻的混合料小球,從而使混合料成分更加趨于一致,有利于燒結礦化學成分和物理質量上更加穩定。
通過以上四個方面改進措施,影響混合料水分波動的所有因素全部在可控范圍內。為實現智能加水打下了基礎,同時徹底改變了依賴測水儀帶來的滯后性及不準確性。
2.2 點火溫度恒溫控制系統升級
自主創新升級程序,通過壓力波動預調、適度增加空氣調整死區等程序優化。縮短點火溫度波動調整時間,恒溫點火系統的應用更好地滿足了工藝要求。
2.3 抑制臺車邊緣效應的措施
(1)梭式小車“U”型布料
原梭式小車布料行程和往復速度不合理,小車布料后混合料倉中形成堆尖。大顆粒礦粉向混合料倉堆角滾落,導致燒結臺車上布料偏析不均,大顆粒礦粉集在靠燒結臺車欄板兩側,加劇燒結機臺車邊緣效應。為了實現梭式小車的均勻布料,采取了以下措施。
梭式小車皮帶頭輪位置前安裝擋料板,抑制下料的拋物軌跡,保證混合料垂直落到混合料倉里。外延梭式小車行程,確保落料點能夠到達混合料倉左右倉壁。將梭式小車兩側往返停留時間由原來的3秒增加到8秒,在混合料倉內形成兩側料面高于中間料面,大顆粒混合料自然滾落到料倉中間,形成中間顆粒多于邊緣狀態,增加臺車中部混合料透氣性,同時利用兩側混合料粒徑較小的特點抑制臺車邊部效應。此措施,要求混合料倉位控制在1/2倉至2/3倉,以避免出現虧料現象。
附表1:布料車改造前后圓輥兩側和中間+3mm粒級混合料比例對比
對比 |
取樣編號 |
左 |
中 |
右 |
改造前 |
1 |
62.42 |
59.31 |
63.04 |
2 |
63.11 |
58.45 |
62.97 |
|
3 |
63.26 |
58.16 |
63.52 |
|
4 |
62.97 |
57.97 |
63.06 |
|
5 |
63.38 |
58.66 |
64.01 |
|
改造后 |
1 |
57.31 |
63.11 |
58.34 |
2 |
57.94 |
62.94 |
58.29 |
|
3 |
58.13 |
62.56 |
57.26 |
|
4 |
57.44 |
63.27 |
58.34 |
|
5 |
58.32 |
63.51 |
58.94 |
(2)鋪底料“凸”型布料
燒結機鋪底料一直采用40mm厚度平鋪方式布在燒結機臺車上。為增大燒結邊緣氣流阻力,降低靠燒結臺車欄板處混合料透氣性,針對鋪底料布料進行改造:在鋪底料倉出料口兩邊各焊接一塊20*400mm的鋼板,降低臺車欄板側鋪底料厚度,形成兩端400mm寬低于中間20mm厚的凸型鋪底料布料,利用混合料粒徑小于鋪底料(5-17mm)以填充減薄的鋪底料空間。降低燒結臺車邊緣透氣性,達到抑制臺車邊緣效應目的。
(3)優化鋪底料粒度偏析
調研時發現,10-20mm鋪底料經過皮帶進入鋪底料倉時,會自然形成堆尖,大顆粒鋪底料滾落到倉壁處,布料時落到燒結機臺車欄板處,臺車靠近欄板鋪底料粒徑明顯大于中部,加劇了臺車邊部效應。為此在鋪底料料倉上,鋪底料皮帶機落料點下方安裝了均粒裝置,克服鋪底料進倉后形成堆尖,減少臺車邊緣大顆粒鋪底料數量,以抑制邊緣效應作用。
附表2:鋪底料均粒裝置安裝前后臺車兩側和中間+16mm粒級鋪底料比例對比
對比 |
取樣編號 |
左 |
中 |
右 |
改造前 |
1 |
31.14 |
15.35 |
30.25 |
2 |
32.22 |
16.47 |
31.47 |
|
3 |
31.42 |
16.84 |
31.85 |
|
4 |
31.53 |
15.96 |
32.46 |
|
5 |
32.28 |
17.23 |
31.77 |
|
改造后 |
1 |
19.84 |
35.26 |
20.54 |
2 |
21.61 |
34.73 |
21.36 |
|
3 |
22.35 |
33.84 |
22.89 |
|
4 |
21.54 |
34.13 |
22.75 |
|
5 |
20.68 |
33.97 |
21.08 |
(4)應用邊緣盲篦條
為進一步抑制燒結機臺車邊緣效應,利用更換磨損嚴重的臺車篦條時機,用三聯盲篦條替換靠欄板的普通篦條,通過減少邊緣抽風氣流,達到抑制臺車邊緣效應目的。
(5)應用新型防漏風臺車篦條壓銷
由于原來的臺車銷子圓柱形部分與臺車擋板插孔間存在一定的間隙,臺車銷子外部用墊片、簡易的開口銷子固定。生產過程中,由于存在間隙,造成燒結機臺車插銷部位漏風;同時,臺車篦條銷子外側使用開口銷子聯接鎖定,長期磨損和高溫下,開口銷子易破損脫落造成臺車銷子掉,導致臺車掉篦條,影響燒結礦質量和產量。為減少漏風,自行設計了“新型防漏風臺車篦條壓銷”,在兩臺燒結機上應用,減少壓銷處漏風。
圖1 舊壓銷
圖2 新壓銷
4.實施配料精細化管理
(1)新投用生石灰活性檢測儀
為科學檢測生石灰活性度,給生產提供指導,新投用生石灰活性檢測儀,以檢測生石灰活性度數據(溫升速率、消化時間、消化溫差等),用數據反映問題,發現異常立即采取相應處理措施,超前作為,避免了土法水化實驗肉眼判斷誤差大現象,為燒結礦生產穩順、質量穩定提供有利支持。
圖3 生石灰檢測儀檢測活性度 圖4 生石灰活性度判斷標準
(2)改變煙道灰配用方式
為避免煙道灰過多影響煙道過風面積,需要階段性排放煙道灰進入返礦倉配用。而煙道灰粒度組成、親水性均不利于混合料造球,進而惡化燒結透氣性。實際生產過程,在配用帶煙道灰的返礦時,一貫采用減料、降機速、減料層辦法克服透氣性不好對生產的影響,但不可避免對生產產生波動。為此,利用配料室兩個返礦倉的特點,實施了帶煙道灰返礦與正常返礦實現分倉儲存、連續配用措施。即:正常返礦進一個返礦倉,放煙道灰時,帶煙道灰返礦進入另一個返礦倉,配料時,帶煙道灰返礦小配比連續配用保證后續生產過程一致。原來帶煙道灰返礦集中配用時,靠減料、降機速保質現象徹底杜絕,進一步穩定了燒結生產秩序。
(3)不同品種燃料搭配使用標準化
燒結生產用的自產焦粉、焦化池子粉、無煙煤、外購焦粉等燃料,成分不同,熱值也不一樣。原來使用時,根據發生量隨意搭配,品種變化比較頻繁,造成燃料配比調整頻繁,成礦率參差不一。為此制定《不同品種燃料搭配使用管理規定》,規范列出各品種搭配辦法,規避了同時使用高、低熱值燃料對燒結成礦的不良影響。
(4)改造除塵灰格式給料機
燒結環境除塵灰使用格式給料機進行配用,而格式給料機原設計葉輪容積過大,單次給料量過多,而除塵灰配比低、用量少(0.6%配比,3-4.2t/h),導致格式給料機轉速過低,配用時料流斷斷續續,進而影響配料均勻穩定,透氣性也出現波動現象。為此,對格式給料機進行了葉輪縮小容積改造。經過改造,單次給料量大幅減少,給料機轉速提高,達到了料流均勻、連續,提高了配料穩定性。
5.改善混合機制粒效果
通過改變混合機加水噴頭角度,同時應用專利產品“新型防脫落噴頭”、在出料口加裝刮料板等辦法,改善混合機粘料,為充分混勻、均勻制粒奠定基礎。改造前后對比檢測數據顯示:混合料中+8mm顆粒減少14.49%,-1mm粒級減少0.53%,1-8mm顆粒增加15.02%。中間粒級的增加,在燒結過程中,有利于均質燒結,同時透氣性趨好,成礦率提高,燒結礦強度提高。
改造前舊噴頭加水角度斜下,噴頭易脫落,改造后加水角度平直并應用新型防脫落噴頭。
圖5 改造前 圖6 改造后
表3 應用前后混合料制粒效果對比
混合料粒度組成 |
≥8mm |
3-8mm |
1-3mm |
≤1mm |
改善前 |
30.53 |
29.07 |
30.23 |
10.17 |
改善后 |
16.04 |
41.64 |
32.68 |
9.64 |
差 |
-14.49 |
12.57 |
2.45 |
-0.53 |
3 技改效果評估
經過反復實驗改進升級混合料智能加水程序、點火器恒溫點火程序得以完整應用。鋪底料凸型布料、布料車U形布料、邊部盲篦條、新型防漏風壓銷、優化鋪底料粒度偏析等一系列抑制邊緣效應、提高均質燒結水平的措施,實現了“強化均質燒結,提高成品率和轉鼓指數”目標。
3.1 實施后效果
(1)燒結礦轉鼓指數、低粉指數得以提高,可以改善高爐操作條件,有利于高爐長期穩定順行、降低高爐燃料比、提高高爐利用系數、降低生鐵成本。
(2)高爐篩下粉量的降低,減少了倒運期間形成的二次揚塵,有利于保護環境。
3.2 經濟效益
(1)直接經濟效益
一系列的技術創新,在大幅度配用經濟物料,燒結內返率降低0.57%的條件下,燒結礦轉鼓指數提高0.14%,高爐噸鐵篩下粉由原來的242.15Kg/t,降低至209.09Kg/t,降低33.06Kg/t。依據高爐生鐵產量346.32萬噸計算,累計減少篩下粉11.45萬噸。按每千克篩下粉影響噸鐵成本0.07元,降低鐵成本801.5萬元。
(2)間接效益
燒結礦轉鼓指數、低粉指數的提高,可以改善高爐操作條件,有利于高爐長期穩定順行、降低高爐燃料比、提高高爐利用系數、降低生鐵成本。高爐篩下粉量的降低,減少了倒運期間形成的二次揚塵,有利于保護環境。
4 結語
近年來,通過深入開展生產工藝技術的改造與創新實踐。提升燒結生產過程的智能化、高效化,燒結機的生產效率和產品質量均得到了顯著提升。為高爐的長期穩定、高效運行提供有力保障。這些創新實踐還有效降低了生產成本,提高了企業的市場競爭力。
參考文獻
[1] 王蒙,陳國濤,徐禮鏡.青島特鋼燒結機項目的創新改造與實踐[J].燒結球團,2017,42(03)
[2] 呼建軍.提高360m2燒結機燒結礦堿度穩定率的研究[J].天津冶金,2022,(05)
[3] 甄常亮,趙凱,胡金波,等.唐鋼高爐燒結礦堿度大幅提升的操作應對[J].煉鐵,2020,39(06)
[4] 田巖松.降低燒結機系統漏風率的生產實踐[J].中國金屬通報.2021,(010)
[5] 范蘭濤,秦玉杰.河鋼唐鋼北區提高燒結轉鼓強度的生產實踐[J].河南冶金,2018(02)
[6] 朱德慶,姜濤,傅菊英,陳文忠,胡右明,俞光新.酸性球團礦燒結機焙燒新工藝[J].燒結球團,2000(01)
[7] 周旭清,徐農田.九鋼180m2燒結機達產實踐[J].礦業工程,2011(02)