天鋼聯合特鋼1 000 mm超厚料層燒結生產實踐

闞永海

（天津天鋼聯合特鋼有限公司，天津301500）

1 前言

厚料層燒結技術是在鐵酸鈣固結理論和自動蓄熱作用基礎上發展起來的先進燒結技術［1-2］。隨著燒結料層厚度的提高，自蓄熱作用隨之增強，配碳量隨之降低；燒結礦的強度和成品率有所提升，從而提高燒結礦的質量［3-5］；燒結煙氣中的氮氧化物和硫氧化物的排放量下降，降低燒結煙氣脫硫脫硝負荷，節約生產成本［4-6］。厚料層燒結技術仍然是各大企業現在以及未來一段時間內的主要發展方向［7］。

天鋼聯合特鋼自2011年投產以來，燒結機的布料厚度由最初的700 mm逐漸提升至800 mm；2013年經過一系列的改造，成功將料層厚度提升至910 mm［8］；2015年11月至今，經過各項技術和設備的改造，將兩臺230 m2燒結機的布料厚度提升到了1 000 mm。通過天鋼聯合特鋼人員不斷提高工藝技術水平、加強管理、提高料溫、改善料層透氣性等措施，兩臺燒結機實現長時間保持1 000 mm的超厚料層燒結作業，天鋼聯合特鋼的燒結生產指標不斷提高，獲得了較為顯著的經濟和社會效益。

2 發展厚料層燒結的難點

1）隨著天鋼聯合特鋼燒結料層厚度的提高，料層的阻力會隨之增加，導致垂直燒結速度下降，甚至有可能會造成利用系數降低，使燒結礦的產量下降。2）燒結行業有著“風量就是產量”的說法。提高燒結料層厚度，料層阻力增大。天鋼聯合特鋼兩臺230 m2燒結機的主抽風機未進行改造，再加上漏風率較高，嚴重影響了燒結產量。3）燒結料層的提高會加劇“過濕效應”，過濕帶加厚，嚴重影響燒結過程的透氣性，造成燒結礦質量下降等問題。

3 實現1 000 mm超厚料層燒結的措施

3.1 提高料層透氣性

3.1.1 原料粒度

天鋼聯合特鋼1 000 mm超厚料層燒結工藝，針對燒結原料粒度進行嚴格控制，盡量減少因原料粒度問題造成的波動。1 000 mm超厚料層燒結前后所采用的外礦粒度如表1、表2所示。分析看出，厚料層燒結后，為改善礦粉初始粒度組成，提高料層透氣性，增加了PB粉、埃米爾粉這樣粒度較大的礦粉，并且紐曼粉的粒度組成也進行了改善，＞8 mm粒級的占比由11.90%提高到了19.30%，＜1 mm粒級占比由41.80%降低至30.40%，改善了礦粉的初始粒度，確保料層厚度增加后還能保證較好的料層透氣性。

表1 實行1 000 mm料層燒結前礦粉粒度組成 %

表2 實行1 000 mm料層燒結后礦粉粒度組成 %

3.1.2 強化制粒

天鋼聯合特鋼1#燒結機二次混合機于2018年進行改造，筒體襯板采用了錐形逆流螺旋狀紋路，即螺旋方向與筒體轉動方向相反，更有利筒體中混合料的均勻分布，有效抑制粘料問題，使得制粒效果更好［9］。圓筒混合機筒體經過改造后，提高了造球率，避免了積料現象的發生，延長了生石灰的消化時間?；旌舷到y改造前后混合料中粒級組成比較如表3所示，改造后混合料＞3 mm粒級從57%提升至59%，改善了混勻料的粒級分布，從而有效改善燒結料層的透氣性。

表3 混合系統改造前后混合料中粒級組成比較 %

3.2 降低漏風率

對天鋼聯合特鋼燒結機的漏風率因素進行排查，對造成燒結臺車漏風的主要原因進行分析，尋找對策，結果如表4所示。

表4 燒結漏風主要原因及措施

通過改造，將燒結機漏風率由55%降低至34.68%，實現了燒結抽風過程“側封中通”的策略，降低臺車側壁擋板漏入無效風，讓有效風從臺車料面上方進入，為超厚1 000 mm料層燒結工藝打下了堅實的設備基礎。

3.3 高料溫技術

3.3.1 全活性生石灰熔劑結構

天鋼聯合特鋼選擇100%高活性的生石灰作為鈣質熔劑，高活性的生石灰反應性好、消化好，在消化過程中能夠釋放大量熱量，對混合料料溫的提高有著重要意義［10］。天鋼聯合特鋼所采用的生石灰包含外購生石灰與自產的生石灰。兩種生石灰化學成分如表5所示。燒結原燃料混合過程中，生石灰的加入有利于其料溫的提升，并且天鋼聯合特鋼加入的是高活性石灰，其CaO含量較高，放出的熱量也較多，所以全高活性生石灰配比對混合料料溫的提升作用是較為明顯的。

3.3.2 制粒過程全加溫

燒結混合料料溫的提升，需要從燒結混料開始。天鋼聯合特鋼在燒結一混裝置中加入熱水，進行混合預熱。一混熱水的熱量來源于燒結煙氣脫硝廢水預熱利用，不單獨產生熱水，經濟環保，不用增加物耗和能耗。在燒結一混裝置和二混裝置之間通過燒結皮帶輸送燒結混合料。為了減少燒結混合料在燒結皮帶上的溫降，天鋼聯合特鋼實施在燒結皮帶上噴加熱水，以維持燒結混合料的料溫，盡量減少燒結混合料的溫降。

表5 天鋼聯合特鋼燒結所用生石灰化學成分

為了充分利用蒸汽，同時提高燒結混合料的料溫，天鋼聯合特鋼直接將外網管道的飽和蒸汽引入到燒結二混裝置中，使燒結混合料在二混滾筒的制粒過程中與蒸汽產生熱交換，在強化制粒的過程中進一步升高溫度。

通過制粒全過程加溫技術，天鋼聯合特鋼燒結廠把燒結混合料溫提高到了76～82℃，最高可達91℃，而普通燒結的露點溫度一般在65℃左右［11］，有效消除了燒結料層中的過濕層帶來的不良影響。

4 厚料層燒結實施效果

4.1 冶金性能

天鋼聯合特鋼實施1 000 mm超厚料層燒結后的燒結礦，其低溫還原粉化試驗按照GB/T 13242—91檢驗方法進行檢測，不同燒結礦的低溫還原粉化檢測結果如表6所示。可以看出，實施1 000 mm超厚料層燒結后燒結礦的低溫還原粉化指數均＞73.00%。一般而言，優質燒結礦的低溫還原粉化指數要求＞72%，天鋼聯合特鋼實施1 000 mm超厚料層燒結后的燒結礦從低溫還原粉化指數角度分析均屬于優質燒結礦，平均達到74.60%。

表6 超厚料層燒結后燒結礦低溫還原粉化結果 %

4.2 生產指標

天鋼聯合特鋼實施1 000 mm超厚料層燒結后，其生產指標發生了較大改變，燒結的固體燃耗由改造前的53.08 kg/t降低至現在的41.85 kg/t；燒結外網電耗由26.72（kW·h）/t降低至19.24（kW·h）/t；利用系數也從改造前的1.38 t/（m2·h）增加到了1.87 t/（m2·h）。從數據可以看出，實施1 000 mm超厚料層燒結后，天鋼聯合特鋼的燒結礦產量有了大幅提高，燒結工序的能耗大幅降低。

5 結論

5.1 天鋼聯合特鋼通過改善料層透氣性、降低漏風率以及提高料溫等技術措施，成功在兩臺230 m2燒結機上實施了1 000 mm超厚料層燒結，且經過提高工藝技術水平，加強管理等措施，使得兩臺燒結機可長時間保持1 000 mm的超厚料層燒結作業。

5.2 天鋼聯合特鋼1 000 mm超厚料層燒結生產實踐表明，實施超厚料層燒結，燒結礦產量可以得到較大提升，固體燃耗和外網電耗等能耗指標大幅降低，進一步降低了燒結工序的生產能耗，從而節約了生產成本。