天鋼焦炭系統(tǒng)增加一次篩分實(shí)踐

楊 宇，李宏飛

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵廠(chǎng)，天津 300301）

1 引言

焦炭篩分是高爐煉鐵生產(chǎn)工藝過(guò)程中的一個(gè)重要組成部分，其目的是為了提高入爐焦炭的粒度，減少焦炭入爐粉末，提高高爐的利用系數(shù)，對(duì)高爐順行有著非常重要的意義。

2 焦炭系統(tǒng)存在的問(wèn)題

隨著高爐產(chǎn)量、質(zhì)量及冶煉強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)的不斷提高，對(duì)入爐焦炭的質(zhì)量特別是粒度要求越來(lái)越高，篩分效率不好會(huì)對(duì)高爐整體的透氣性有較大影響。從表1 可以看出焦炭質(zhì)量的變化對(duì)高爐煉鐵的影響是比較大的。

天津鋼鐵集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)天鋼）沒(méi)有焦化廠(chǎng)，所有焦炭全部外購(gòu)，因此焦炭的質(zhì)量參差不齊。外購(gòu)焦炭存在的主要問(wèn)題包括焦粉及水分含量高、粒度級(jí)別差距較大，僅僅依靠礦槽的篩分不能滿(mǎn)足入爐焦炭的粒度要求。隨著高爐冶煉強(qiáng)度的增加，原設(shè)計(jì)焦炭篩分系統(tǒng)能力已經(jīng)不能滿(mǎn)足目前高爐的生產(chǎn)工藝要求。由于焦槽槽下篩分設(shè)備安裝空間的限制，靠增加篩分設(shè)備的規(guī)格和能力是行不通的，因此必須異地設(shè)計(jì)一套篩分系統(tǒng)，用于在焦炭進(jìn)入焦槽系統(tǒng)前，先對(duì)焦炭進(jìn)行一次篩分，提前將一部分小顆粒焦炭和粉末篩除，然后篩上的焦炭通過(guò)皮帶運(yùn)至焦槽，再通過(guò)槽下焦炭篩分系統(tǒng)進(jìn)一步篩分，以取得良好的篩分效果。

表1 焦炭質(zhì)量對(duì)高爐主要指標(biāo)的影響（來(lái)源）

3 增加一次篩分系統(tǒng)方案的提出

天鋼焦槽槽下篩分設(shè)備自投入使用到目前已運(yùn)行五六年。一方面，原設(shè)計(jì)焦炭篩分設(shè)備篩分能力有所下降；另一方面，由于高爐產(chǎn)量、質(zhì)量及高爐冶煉強(qiáng)度的增加，對(duì)于相關(guān)各項(xiàng)指標(biāo)要求越來(lái)越高，尤其對(duì)焦炭的含粉量及粒度要求很高。而原設(shè)計(jì)篩分系統(tǒng)的設(shè)備能力，已經(jīng)不能滿(mǎn)足目前高爐的工藝要求。因此，迫切需要對(duì)焦炭篩分系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行改造。為了提高篩分效果，我們決定提前進(jìn)行一次篩分，將大部分小顆粒焦炭和粉末篩除。篩后的焦炭再進(jìn)入原焦炭篩分系統(tǒng)，進(jìn)行二次篩分，以獲得最佳的篩分效果，促進(jìn)高爐穩(wěn)定順行，不斷改善高爐生產(chǎn)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

方案組成。通過(guò)對(duì)焦炭輸送路由的全面考察和分析，設(shè)計(jì)在原料廠(chǎng)J6 皮帶機(jī)東側(cè)，原料廠(chǎng)3#除塵器北側(cè)，增加一套篩分系統(tǒng)。該焦炭篩分系統(tǒng)主要設(shè)備包括三條固定式帶式輸送機(jī)、兩臺(tái)振動(dòng)篩（一用一備）和一條擺動(dòng)帶式輸送機(jī)。所增加的篩分系統(tǒng)的工藝流程：焦炭由J6 皮帶機(jī)上的固定卸礦車(chē)及溜槽輸送到1#皮帶機(jī)上，1#皮帶機(jī)直接將焦炭輸送至振動(dòng)篩上方的下料溜槽后，經(jīng)振動(dòng)篩進(jìn)行篩分。合格的焦炭（即篩上物）通過(guò)下料溜槽送到2#皮帶機(jī)上，2#皮帶機(jī)再將合格焦炭輸送至J6 皮帶機(jī)上方的下料溜嘴，最后一次篩分合格的焦炭返回到J6 皮帶機(jī)上，與原系統(tǒng)對(duì)接。經(jīng)振動(dòng)篩篩分下來(lái)的不合格焦炭即小顆粒焦炭及焦粉（也稱(chēng)為篩下物），通過(guò)3#皮帶機(jī)經(jīng)溜槽輸送至擺動(dòng)式皮帶機(jī)上，篩下物通過(guò)擺動(dòng)式皮帶機(jī)均勻的堆放在原料廠(chǎng)指定的卸料處。歸納起來(lái)，該焦炭一次篩分系統(tǒng)主要由固定式卸料機(jī)，帶式輸送機(jī)，振動(dòng)篩及相關(guān)的配套設(shè)施等組成。

4 主要設(shè)備的技術(shù)參數(shù)及投資概算

4.1 固定式卸礦車(chē)

主要由固定平臺(tái)、皮帶機(jī)架、上下改向滾筒、平衡架、閘板閥、溜槽體、除塵系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)組成。

4.2 1#皮帶機(jī)

主要由機(jī)架、電機(jī)、傳動(dòng)滾筒、改向滾筒、托輥、膠帶、拉緊裝置、清掃裝置、除塵及電氣控制系統(tǒng)組成。

膠帶機(jī)型號(hào)：10063；輸送能力500 t/h；帶速2.5 m/s。

電動(dòng)滾筒型號(hào)：WO2-37-2.5-630X1000S；膠帶型號(hào)：cc-56；帶寬1 000 mm；機(jī)長(zhǎng)53 m；提升高度：3.115 m。

4.3 2#皮帶機(jī)

主要由機(jī)架、電機(jī)、傳動(dòng)滾筒、改向滾筒、托輥、膠帶、拉緊裝置、清掃裝置、除塵及電氣控制系統(tǒng)組成。

膠帶機(jī)型號(hào)：10063；輸送能力500t/h；帶速2.5 m/s。

電動(dòng)滾筒型號(hào)：WO2-37-2.5-630X1000S；膠帶型號(hào)：cc-56；帶寬1 000 mm；機(jī)長(zhǎng)5.95 m；提升高度：8.615 m。

4.4 3#皮帶機(jī)

主要由機(jī)架、電機(jī)、傳動(dòng)滾筒、改向滾筒、壓帶輪、托輥、膠帶、拉緊裝置、清掃裝置、除塵及電氣控制系統(tǒng)組成。

膠帶機(jī)型號(hào)：6550；輸送能力150 t/h；帶速1.25 m/s。

電動(dòng)滾筒型號(hào)：WO2-11-1.25-500-650s；膠帶型號(hào)：cc-56；帶寬650 mm；機(jī)長(zhǎng)40.8 m；提升高度：3.115 m。

4.5 4#擺動(dòng)式皮帶機(jī)

4#擺動(dòng)式皮帶機(jī)可旋轉(zhuǎn)角度為120°。主要由機(jī)架、電機(jī)、傳動(dòng)滾筒、擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、改向滾筒、托輥、膠帶、拉緊裝置、清掃裝置及電氣控制系統(tǒng)組成。（機(jī)械部分利舊）。

4.6 振動(dòng)篩

型號(hào)：XBSFJ245X520-I，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 焦炭振動(dòng)篩技術(shù)參數(shù)

4.7 自動(dòng)控制系統(tǒng)

采用可編程控制器（PLC）對(duì)整個(gè)篩分系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。

4.8 電氣部分、鋼結(jié)構(gòu)及土建部分（略）

以上總投資約180 萬(wàn)元。

5 工藝流程

焦炭由J6 皮帶機(jī)上的固定卸礦車(chē)，經(jīng)溜槽將焦炭輸送到1#皮帶機(jī)上，1#皮帶機(jī)直接將焦炭輸送至振動(dòng)篩上方的下料溜槽，焦炭送入振動(dòng)篩上進(jìn)行篩分。兩臺(tái)振動(dòng)篩（開(kāi)一備一）分列在篩分車(chē)間兩側(cè)，兩振動(dòng)篩中間位置為振動(dòng)篩的工作位。篩分系統(tǒng)工作時(shí)，一臺(tái)振動(dòng)篩移到工作位進(jìn)行篩分作業(yè)，另一臺(tái)振動(dòng)篩備用。經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩的篩分，合格的焦炭（即篩上物）通過(guò)下料溜槽送到2#皮帶機(jī)上，2#皮帶機(jī)再將合格的焦炭，經(jīng)2#皮帶機(jī)上方的下料溜槽輸送回J6 皮帶，與原系統(tǒng)對(duì)接。經(jīng)振動(dòng)篩篩分下的不合格小顆粒焦炭（即篩下物），通過(guò)3#皮帶機(jī)輸送至擺動(dòng)式皮帶機(jī)上，篩下物通過(guò)擺動(dòng)式皮帶機(jī)，均勻的堆放在原料廠(chǎng)指定的卸料處，再用裝載機(jī)運(yùn)至配料處進(jìn)行回收利用。

5.1 自動(dòng)控制流程

啟動(dòng)時(shí)：當(dāng)原料場(chǎng)J6 啟動(dòng)時(shí)，整個(gè)預(yù)篩分系統(tǒng)才可進(jìn)行自動(dòng)化操作。此時(shí)為PLC 控制，按下系統(tǒng)起動(dòng)按鈕后，2#皮帶機(jī)、3#皮帶機(jī)、4#皮帶機(jī)同時(shí)起動(dòng)2#皮帶機(jī)正常起動(dòng)后，延時(shí)10 s，振動(dòng)篩自動(dòng)起動(dòng)；同時(shí)4#皮帶機(jī)在起動(dòng)后延時(shí)15 s，擺動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)起動(dòng)在振動(dòng)篩正常運(yùn)轉(zhuǎn)10 s 后，1#皮帶機(jī)起動(dòng)在1#皮帶機(jī)正常起動(dòng)10 s 后，卸料車(chē)二通漏斗旁側(cè)閘板閥開(kāi)啟，同時(shí)中間下料閘板閥關(guān)閉，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，從J6 皮帶機(jī)輸送來(lái)的焦炭就可以正常進(jìn)入篩分系統(tǒng)進(jìn)行篩分了。

5.2 停機(jī)時(shí)

5.2.1 正常人為停機(jī)

首先，在電控室內(nèi)按下系統(tǒng)停止按鈕。固定式卸料車(chē)二通漏斗旁側(cè)閘板閥關(guān)閉，同時(shí)中間下料閘板閥開(kāi)啟。當(dāng)二通漏斗旁側(cè)閘板閥關(guān)閉時(shí)間超過(guò)15 s 時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)其它設(shè)備全部自動(dòng)停止正常旁側(cè)閘板閥關(guān)閉到位后，延時(shí)10 s，1#皮帶機(jī)停止1#皮帶機(jī)停止后，延時(shí)10 s，振動(dòng)篩自動(dòng)停止振動(dòng)篩電機(jī)停止，延時(shí)10 s，2#皮帶機(jī)、3#皮帶機(jī)和4#皮帶機(jī)同時(shí)停止4#皮帶機(jī)停止延時(shí)15 s 后，擺動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止。

5.2.2 非正常停止

為保證設(shè)備和人身安全，當(dāng)原料場(chǎng)J6 皮帶機(jī)停機(jī)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)全部停止；另外當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)皮帶機(jī)拉繩拉動(dòng)、皮帶機(jī)嚴(yán)重跑偏以及系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)全部停止。

6 新增篩分系統(tǒng)改造后的使用效果及經(jīng)濟(jì)效益

新增焦炭篩分系統(tǒng)投入使用后，篩分后的焦炭粒度組成更加合理，入爐焦炭的質(zhì)量得到了很大的提高，有效降低了焦比。同時(shí)篩分下的焦粉返回原料廠(chǎng)，送往燒結(jié)廠(chǎng)進(jìn)行再利用，提高了焦炭的利用率，取得最大的使用價(jià)值。篩分后的焦炭促進(jìn)了高爐穩(wěn)定順行，高爐利用系數(shù)明顯提高，同時(shí)改善了生鐵質(zhì)量及各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。篩分系統(tǒng)自2010年2月投入使用后，天鋼兩座高爐綜合月產(chǎn)量和利用系數(shù)如表3 所示。

由此我們可以看出，焦炭預(yù)篩分系統(tǒng)自投入使用以后，高爐產(chǎn)量及利用系數(shù)明顯提高，鐵水產(chǎn)量多次刷新天鋼日產(chǎn)記錄和月產(chǎn)記錄。入爐焦比、燃料比等指標(biāo)有明顯改善，與2009年相比，所獲得的經(jīng)濟(jì)效益顯著。燃料比降低17 kg/tFe，焦比降低53 kg/tFe，煤比上升26 kg/tFe，焦炭每月消耗減少1 700 元×0.053 t/tFe ×7 710 t=69.47 萬(wàn)元，煤比增加1 000 元×0.026 t/tFe ×7 710 t=20 萬(wàn)元，每月可節(jié)省49.47 萬(wàn)元，每年可產(chǎn)生效益49.47 萬(wàn)元×12=593.64 萬(wàn)元，每年產(chǎn)生的效益遠(yuǎn)大于設(shè)備投入。

一次篩分系統(tǒng)各設(shè)備目前運(yùn)行良好，對(duì)焦炭的預(yù)篩分效果明顯，使進(jìn)入高爐貯焦槽的焦炭粒度得到明顯提高。并且我們根據(jù)不同季節(jié)焦炭的濕度及粒度的不同，采用了不同形式的篩棒形式，最大限度的發(fā)揮振動(dòng)篩的功能，提高了篩分效率，改善了高爐的順行情況，爐況在2010年1月以后一直穩(wěn)定順行，高爐煉鐵成本不斷下降，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)不斷優(yōu)化。

表3 焦炭篩分系統(tǒng)投產(chǎn)前后高爐主要指標(biāo)對(duì)比

7 結(jié)論

新增焦炭篩分系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來(lái)，設(shè)備運(yùn)行良好，平穩(wěn)可靠。

焦炭篩分系統(tǒng)投入使用以來(lái)，經(jīng)過(guò)篩分的焦炭粒度組成更加合理，入爐焦炭的質(zhì)量得到了很大的提高，入爐粉末明顯降低，有效降低了焦比，提高煤比，減低燃料比。同時(shí)篩分下的焦粉返回原料廠(chǎng)送往燒結(jié)廠(chǎng)進(jìn)行再利用，提高了焦炭的利用率，取得最大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

新增焦炭篩分系統(tǒng)自2010年2月投入使用后，促進(jìn)了高爐的穩(wěn)定順行和利用系數(shù)的提高，同時(shí)改善了生鐵質(zhì)量及各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，天鋼兩座高爐綜合月產(chǎn)量大幅提高，大大降低了生產(chǎn)成本。

焦炭篩分系統(tǒng)投入使用對(duì)提高高爐產(chǎn)量、降低成本，節(jié)能降耗，起到了積極作用，達(dá)到預(yù)期效果。

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