靳 浩
(酒鋼集團榆中鋼鐵有限責任公司,甘肅 蘭州 ７３０１０４)
摘 要:主要介紹了榆鋼燒結通過梳理內部混合料加水工藝存在的問題,綜合考慮所使用的各種物料的親水性、生石灰與水反應的原理、各種物料表面的屬性、各種物料的比重搭配等因素,以混合料混勻、造球為目標,對榆鋼燒結混合料加水系統進行進一步的優化改造,實現固體燃料消耗降低和燒結礦產量提高的目的。
關鍵詞:燒結;混合料水分;制粒;親水性;料溫
０ 引言
燒結混合料加水是燒結生產中一個重要的工藝環節。 混合料水分在燒結過程中起到制粒、傳熱、潤滑、助燃等作用。 適宜、穩定的混合料水分能夠保障燒結生產的穩定和技術指標的優化。 燒結合適的加水工藝取決于不同的生產條件和物料結構。 榆鋼燒結存在原料粒級組成不合理、親水性較差、除塵配比較高、生石灰消化不充分、混合料料溫偏低等問題, 結合以上問題對混合料加水系統進行改造,為燒結機提產降耗創造條件。
１ 榆鋼燒結影響混合料系統加水混勻、造球制粒的因素
１.１ 原料粒級組成不合理
榆鋼燒結含鐵原料主要以進口粉礦為主,其中巴西混粉粒度偏粗, ＋ １０ ｍｍ 含量占比為 １５％ ~ ２０％,對混合造球不利,粒度不均勻。 酸返、堿返粒度控制偏大,內返中＋５ ｍｍ 含量在 ２０％ ~ ２５％以上, 高爐返礦＋５ ｍｍ 含量為 ２５％ ~ ２６％,酸返中＋８ ｍｍ含量為 １０％ ~１５％,造成混合料粒級偏差大,影響燒結生產過程的均勻性,同時燒結過程加熱面積小,對燒結礦強度影響較大。
１.２ 設備及工藝操作
榆鋼燒結自 ２０１２ 年投產后,設備逐步老化。 配料系統生石灰消化器及除塵灰加濕器老化淘汰,生石灰加水不能充分消化,造成燒結礦成品中白點較多,除塵灰無潤濕效果;混合機加水管老化,漏點較多,水壓不穩定,對生產穩定造成一定影響。 此外, 各加水點布局不合理,造成混合料加水不均勻、成球性差。
１.３ 系統內部物料使用
燒結在生產過程中配加親水性較差的自混料(由燒結內部產生的除塵灰,煉鋼、軋鋼過程中產生的粒鐵粉、氧化鐵皮等按照一定比例混勻后參與配料),同時配加鐵鋼除塵灰、堿返礦等物料,以上物料在使用前得不到充分潤濕,后期生產中因加水不足造成混合料水分波動,影響混勻制粒效果。
１.４ 混合料料溫
榆鋼燒結除生石灰消化放熱外,無其他有效預熱混合料的措施。 特別在冬季生產中,料溫對燒結生產的限制較明顯。 目前,榆鋼燒結冬季混合料料溫在 ３５~４５ ℃ ,燒結過程中過濕層增加,影響料層透氣性,制約了燒結礦產量的提高。 此外,混合料料溫低,需要更多的燃料來保持燒結熱量,導致固體燃料消化指標居高不下。
２ 潤濕措施
２.１ 強化自混料提前潤濕和混勻措施
燒結生產過程中產生的除塵灰不直接參與配料室配料。 每天對系統產生的除塵灰運輸至燒結小料場,將除塵灰在蓄水池進行浸泡,次日通過挖機進行預混,再與氧化鐵皮、粒鐵粉等物料按照一定比例進行混料。 其他物料按照料場庫存,結合各物料成分, 通過測算按照一定比例進行混料調整,對自混料成分進行預算,利用工程機械進行混料,崗位人員按照分廠規定進行混料監督,控制自混料混勻后水分在７％ ~８％,實現除塵灰等物料的提前潤濕,減輕除塵灰因親水性差對混勻制粒的影響。
２.２ 燒結配加鐵鋼除塵灰和堿返礦提前加水潤濕措施
２.２.１ 鐵鋼除塵灰提前加水潤濕
針對燒結配加鐵鋼除塵灰、白灰除塵灰親水性差,下料不穩定等問題,利用 １４＃倉分料器將料分開,中間形成料溝;再對 １６＃倉(白灰除塵灰倉)、１７＃倉(鐵鋼除塵灰)下料不穩定的問題,對下料口進行改造,制作安裝漏斗式下料口[１] ,下端對準料溝,保證物料落料點不跑偏,能順利落入料溝。 在 １７＃倉后設置加水點,對兩種除塵灰進行加水潤濕,加水后利用合料器將料溝合起,保證物料在料溝能最大限度地進行潤濕。
２.２.２ 堿返礦提前加水潤濕
因上道工序制約,燒結堿返礦不能提前打水潤濕,干料進倉后直接參與配料。 為解決此問題,在堿返礦倉(１８＃倉、１９＃倉)給料小皮帶上設置兩處加水點:一是在距倉體出料口 ３０ ｃｍ 處設置加水點,制作安裝扇形加水盒 １ 個,對堿返礦進行一次加水;二是在給料小皮帶末端距下料口 ２０ ｃｍ 處設置加水點, 制作安裝扇形加水盒 １ 個,在給料小皮帶上對堿返礦二次加水潤濕。
為了保證燒結堿返礦在進入一次混合機前充分潤濕,在 １８＃倉和 １９＃倉體落料點后再設置堿返礦加水潤濕點,制作安裝扇形加水盒兩處。 根據實際生產情況,單倉或雙倉配加堿返礦時均能及時對堿返礦加水潤濕,同時經過技術改造降低了內返量,改善了堿返礦粒度組成。
２.３ 燒結生石灰加水消化措施
⑴針對燒結生石灰加水消化不良,燒結礦白點多的問題,改造作業現場現有設備設施。 一是在配料室一混－１ 皮帶兩個生石灰倉落料點前(９＃倉前、１４＃倉前)制作安裝分料器兩個,在 ９＃倉落料點后和１７＃倉落料點后制作安裝合料器;二是對各生石灰倉下料口進行收口,調整落料點位置,確保生石灰落料點在分料器后的料溝內。
⑵為了使燒結生石灰加水能夠充分消化,在 ９＃倉落料點后和 １０＃倉落料點前分別設置加水點,制作安裝扇形加水盒 ２ 個。 根據 ９＃倉生石灰配比計算加水量,滿足生石灰消化的需要;在 １４＃倉落料點前和 １７＃倉合料器前分別設置加水點,制作安裝扇形加水盒 ２ 個;根據 １４＃或 １５＃倉生石灰配比計算加水量,滿足生石灰消化的需要。
⑶燒結混合料系統安裝分料器,如圖 １ 所示,使一混－１ 皮帶上物料形成一條料溝,便于后續輕燒白云石、生石灰、熔劑除塵灰、鐵鋼除塵灰等物料直接下到料溝加水。 在分料器后設置合料器,如圖 ２ 所示,加水后利用合料器將物料合住,起到消化生石灰,潤濕其他物料的作用。 在合料器后設置加水點, 主要作用是合料器處加水點對輕燒白云石、生石灰、熔劑除塵灰、鐵鋼除塵灰等物料二次加水消化潤濕。
３ 燒結混合料系統加水點布置和加水量的分配
根據燒結生產實際情況和燒結機對混合料水分的工藝要求,各種物料的實際配比,合理計算分配配料室和一次混合機的加水量。 為使各種物料能夠提前加水潤濕,最大限度保證生石灰消化,在 １９＃倉設置加水點 ３ 個,后續加水調整,穩定混合料水分。 根據不同物料配比,上料量等生產實際情況,滿足一次混合機加水要求。 為了更好穩定混合料水分,控制各加水點的加水量,在各加水管道上安裝流量計,通過控制系統將各點加水量數據實時傳送到崗位電腦,電腦崗位操作人員對各點的加水情況能夠及時掌握,結合混合料水分情況可隨時進行調整,穩定混合料水分,滿足燒結機對混合料水分的工藝要求。
４ 燒結提高混合料料溫加水的措施
４.１ 燒結配料室 １＃水池優化改造
在燒結配料室 １＃水池(污水)通入公司總管網蒸汽預熱水,供配料室 １７＃倉、１８＃倉、１９＃倉體及 １９＃倉體后各加水點加水。 拆除原有廢舊、老化銹蝕管道,合理布局水路走向和各控制閥門和流量計,實現數字化、可控化操作[２] 。
４.２ 燒結配料室 ３＃水池優化改造
一是配料室 ３＃水池(生產水)通入思安預熱發電飽和蒸汽預熱水,通過蒸汽加熱提高水溫。 二是將思安發電冷凝塔冷凝水經過環冷機加熱器再次加熱后引到配料室 ３＃水池,再次提高 ３＃水池水溫。 將經過加熱后的通到一次混合機和配料室 ９＃倉處加水點。 以加熱水的方式加速生石灰的消化。 通過一次混合機加熱水和生石灰加水消化放熱有效提高了混合料料溫,具體見表 １。
５ 提高燒結混合機加水制粒方式
５.１ 優化燒結混合機加水制粒方法
一次混合機采用前后兩段加水,前段為 ８ ｍｍ柱狀水加水眼,加水距離 ８ ｍ,布置 ７０ 個加水眼;后段采用霧化噴頭加水,加水距離 ６ ｍ,布置 ９ 個霧化噴頭。 此次優化改造后全部為霧化噴頭加水,共設計兩路水:一路沿混合機長度從進料端２.５ ｍ處開始加水,沿混合機長度共設置 ２８ 個霧化加水噴頭,間距 ６０ ｃｍ 為一混主加水。 另一路在出料端,加水長度 ６ ｍ,設置 １３ 個霧化加水噴頭,主要輔助加水,作為一混水分調整加水。 二次混合機沒有設置加水點,通過優化改造后設置 ９ 個霧化噴頭加水,沿混合機長度從進料端 ２.５ ｍ 處開始加水,加水長度 ８ ｍ。經過優化改造,混合料水分明顯降低,制粒效果有效提高。 制作的霧化噴頭如圖 ３ 所示,霧化效果如圖４ 所示。
５.２ 采用新材料改善制粒防止混合機粘料
采用新型混合機襯板改變混合機襯板鑄造材料,并改進襯板擋料立筋的構造,增加混合機內壁對混合料的附著力,有效改善混合料制粒效果。 通過采用新型混合機襯板改善混合料混勻制粒,有效解決了混合機筒體粘料的問題。
６ 取得的成效
⑴通過對燒結自混料、堿返礦、除塵灰的提前加水潤濕,有效解決了因自混料混料不均勻、除塵灰親水性差、水分波動大、下料不穩定的問題,實現了堿返礦提前加水潤濕的目的,消除對混合料系統加水混勻制粒的影響。通過技術改造, 燒結內返中＋５ｍｍ含量由前期的 ２３％ ~ ２５％降低至 １５％以下,減少了成品礦浪費,實現均質燒結。
⑵通過對燒結混合料系統各加水點重新設置布局,各加水點的加水量更加合理,混勻效果提高明顯。 生石灰消化也得到有效改善,燒結礦中白點基本消除。 混合料制粒效果明顯提升,混合料粒度組成均勻,粒級 ３ ~ ８ｍｍ 含量由前期的 ４５％ ~ ５０％提高到目前的 ６０％以上。
⑶燒結混合料料溫明顯提高。 改造前配料室１＃水池水溫由 ３５~４０ ℃提升至 ５０ ℃以上。 配料室 ３＃水池水溫由 ４５ ℃ 提升至 ６５ ℃ 以上,夏季混合料料溫由前期的 ４５~５０ ℃提升至 ６０ ℃以上。 冬季混合料料溫達到 ５０ ℃以上,冬季混合料料溫由前期的 ３５~４０ ℃提升至 ５０ ℃以上,冬季混合料料溫達到 ５０ ℃以上,保證了燒結因溫度不足影響燒結礦質量。
⑷通過對燒結混合料系統加水改造,混合料水分趨于穩定,波動減少,燒結機實現了厚料層燒結, 料層達到７００ ｍｍ,有效降低固體燃料消耗,固體燃料消耗完成５１.９３ ｋｇ / ｔ,環比降低３.０１ ｋｇ / ｔ。２０２３ 年１—７ 月,固體燃耗持續呈明顯下降趨勢,由年初的５３.９８ ｋｇ / ｔ 降低至 ７ 月份的 ４９.９８ ｋｇ / ｔ。
⑸燒結崗位操作實現了數字化、可視化操作,調整更加準確、及時,操作更加方便,崗位人員能夠及時有效地做出預判和調整。
７ 結語
⑴通過對榆鋼燒結長期以來對燒結混合料系統加水系統的現狀進行分析,并對影響因素逐項進行技術攻關,燒結工藝條件強化,混合料水分穩定,混合料制粒有效改善,燒結固體燃料消耗降低明顯。根據 ７—８ 月份的生產狀態,燒結固體燃料消耗較前期降低了 ５ ｋｇ / ｔ,有效降低了燒結礦成本及燒結碳排放。
⑵通過對燒結內部技術改造,引用思安余熱發電的飽和蒸汽和汽輪機冷凝水有效實現了混合料料溫的提高,同時思安冷凝水得到最大化的利用,一方面實現了能源的綜合利用,另一方面減少了費用處理的費用,達到了雙贏的效果。
⑶通過燒結加水改造技術攻關,榆鋼燒結固體燃料消耗進步明顯,但是距離鋼業內標桿水平還存在一定差距,主要在料層厚度和返礦率方面,仍然是榆鋼燒結降低固體燃料消耗的工作重點。
參考文獻:
[１] 范勤芳.唐鋼 ２６５ｍ２ 燒結機工藝設計及設備特點[Ｊ]. 燒結球團,１９９９(０６):５-７.
[２] 宋 婕,吳 蔚,苗 青.濟鋼燒結生產過程控制系統的開發與應用[Ｊ].冶金自動化,２００４(０１):６６-６８.