湘鋼低水燒結生產實踐

史 磊 湯樂云

(華菱鋼鐵集團公司湘潭鋼鐵有限公司煉鐵廠，湖南 湘潭 411100)

0 引言

混合料水分是燒結生產工藝的核心參數，適宜均勻的水分是生產過程穩定順行的先決條件，它直接影響著燒結速度、質量和成品率?；旌狭纤诌^大，圓輥下料不暢，料層變薄，燒結速度過快，燒結礦質量和成品率降低，成本消耗增加；混合料水分過小，透氣性變壞、總管負壓升高，燒結速度慢，生產率低，過程控制難度加大導致穩定性變差。

在2015年以前，湘鋼燒結混合料水分普遍按6.8%～7.5%組織，與國內其他燒結廠差異不大，燒結礦轉鼓強度僅76.5%，內返礦率高，成品率低，年產量在900萬t以下。隨著國內鋼廠燒結競爭日益提高，且湘鋼高爐生產不斷取得進步，對燒結礦產質量有了更高的要求，低水厚料層生產成為行業發展大勢所趨。

1 低水燒結理論基礎

低水燒結和厚料層是相輔相成的，厚料層燒結的意義是減少玻璃質多、強度低的表層燒結礦占比，充分利用燒結過程自蓄熱作用強化燒結高溫反應，提高燒結礦強度和成品率；同時降低FeO控制，從而降低固體燃料消耗，改善還原性。但隨著料層厚度提升，過濕帶厚度也逐漸增加，過程阻力增大，透氣性惡化，進而導致水分控制失常，生產惡性循環，嚴重時甚至造成爐條大面積板結，極大地制約了燒結生產的長周期順行。

實施厚料層燒結生產，推進低水燒結勢在必行。低水燒結對提質提產和降低能耗都有積極作用。低水燒結的優勢在于降低物料堆密度，強化物料顆粒表面接觸，促進固相反應進行，且有效減少過濕層。

2 低水燒結生產實踐

2.1 概述

低水燒結的前提保證和根本措施是在實現混合料水分控制的精準性及穩定性的同時，通過強化制粒和減少過濕層影響來改善料層透氣性。

2.2 混合料水分精準穩定控制

2.2.1 強化在線水分監測

混合料水分的精準檢測控制是燒結生產舉足輕重的環節。單憑人工經驗判斷，無論從時效性還是準確性上均無法滿足生產需求，嚴重時會因水分失常釀成生產事故。為系統監測水分，湘鋼燒結在早期就分別在出混合機和制粒機后的膠帶加設MM710e紅外線測水儀。因認識和維護工作不到位，測水儀最初使用僅僅起到參考作用，對生產的指導作用沒有得到充分發揮。

近些年湘鋼對計器計量儀表設備的重要性認識大幅提高。通過開展針對性攻關，減輕紅外線測水儀運行的各項影響因素干擾，具體包括加裝犁頭等平料裝置平衡探測距離，對儀器移位、增加擋盒密封、軸流風機等輔助設施來改善儀表工作環境，且原料配比變更后及時校準，減少光照、料面蒸汽、物料顏色、粒度及環境粉塵等變化影響，見圖1。當前紅外線測水儀數據的真實性和指導性大大提高，能夠及時預警水分變化異常，明確操作調整方向。

2.2.2 改進加水系統

湘鋼燒結設有混合機和制粒機，生產加水點最初集中在混合機和制粒機。隨著生產模式擴大，原有的加水模式已無法滿足生產有效加水，故對加水管道重新系統梳理走線，同時將單點加水改為分段加水，分段加水點包括混合機前混-1膠帶加水點、原混合機及制粒機加水點、制粒機和混合料倉通蒸汽水及外接清水補充點等，見圖2。

圖2 加水管道重新走線

改善加水流量控制系統，確保加水量精確調控。生產中加水量調節常采用流量閥開度控制和流量控制兩種控制方式，兩者各有優缺點。前者配加水量的精確度不夠，易受水壓、水管通暢情況影響，后者加水量精確，但閥管小容易堵塞。實現分段加水后，將多處電動調節閥均改為精密流量閥，加水量穩定性顯著改善，最終實現加水流量自動調控。蒸汽使用方面，增設了蒸汽排水器、管道自改沉積水容器排水，如圖3、蒸汽穩壓閥等設備設施，有效過濾掉蒸汽中所含的液態冷凝水，同時在蒸汽主管道設蒸汽壓力和流量表，納入聲控報警系統。使用余熱發電自產蒸汽的燒結機須確保生產工藝平穩。

圖3 沉積水容器排水

2.2.3 上料系統零停機攻關

每次停機停料對燒結過程穩定性帶來的巨大沖擊，直接制約著燒結礦產質量，湘鋼燒結區域對將上料系統零停機作為生產管控的重要目標達成了共識。主要改進措施如下：一是做設備穩定順行攻關、嚴抓備件驗收和檢修質量，升級電氣自動化系統，以此避免設備事故停機；二是通過定修對上料系統膠帶托輥、擋皮、清掃器檢查更換，對拐點承壓托輥改型提質，推進下托輥在線更換改造攻關；三是縮短臺車輪檢修周期，對隔熱件改型加厚延長使用壽命，減少臺車在線更換次數；四是在工藝上嚴把核心參數管控，平衡各物料緩沖倉槽位，避免工藝調整不當或可控事故所導致的非必要停機。

2.3 改善厚料層透氣性

2.3.1 強化制粒

強化制粒保證厚料層燒結透氣性，以滿足燒結過程需求。生產實踐中通過提高熟熔劑配比、熟熔劑提前消化、制粒機加水點改霧化水、燒好返礦循環等措施，不斷改善混合料粒級組成。

熟熔劑有效鈣、活性度及粒度質量跟蹤保證，將熟熔劑配比從30%～40%升高至70%。并通過提前在混合機前混-1膠帶加水和分段加水，確保充分提前消化，從而避免消化不完全影響制粒、預熱和混合料的水分均勻，減少“白點”產生。

混合料中球核多，霧化水為球核表面提供毛細水，毛細力將球核和顆粒糅合一起造球，故霧化水制粒效果比滴狀水好。在原設施的基礎上加裝了壓縮空氣管，將制粒機筒體內的若干螺旋噴頭更換成水汽混合霧化噴頭，不斷調整霧化噴頭角度和水汽混合比，達到較好的霧化效果，見圖4。

追求均衡適宜的燒結氣氛和全過程穩定，推進集中曲線控制和標準化作業，大數據積累分析與生產操作相互印證，從而持續改進。確保返礦循環持續向好，保證返礦溫度、粒度、成分均勻，對達成良好的制粒效果起到積極作用。

綜上，對制粒性能攻關后，出制粒機的混合料>3 mm粒級占比提高了約10%，如圖5所示。

1—壓縮空氣管；2—進水管；3—制粒機；4—霧化噴頭

圖5 攻關前后物料粒級對比

2.3.2 減少過濕層

提高混合料溫是減少過濕層的核心措施，具體方式有蒸汽預熱、熱返礦、白灰消化、熱清水、余熱熱風利用等預熱方式。燒結從余熱發電或動力主網接入蒸汽，分別通往制粒機和混合料倉，蒸汽能夠均勻加熱通過的混合料。返礦溫度的控制要求由低于50 ℃提高到60～80 ℃控制。此外熟熔劑消化后極大地提高物料濕容量，也是減少過濕層的重要保障。以上措施實施后，泥輥給料機處的下料溫度由50～60 ℃提高至70～80 ℃，見圖6，遠高于“露點”溫度。

圖6 混合料料溫

3 低水厚料層推進效果

經以上系列設備工藝改造，從表1中可看出，從2016年開始逐漸推行低水厚料層燒結以來，水分控制逐階段不斷降低，燒結料層厚度增漲幅度達到200 mm，燒結機機速降低近0.3 m/min。燒結礦產質量持續突破歷史最高，其中返礦率降低約2%，燒結機利用系數提高0.2 t/m2·h以上，轉鼓強度逐步接近并超過80%，燒結礦年產量突破1 000萬t大關，保持強勁提升勢頭。同時固體燃料成本顯著降低，單耗降低2.5 kg/t，見圖7。

表1 各階段整個燒區工藝參數和燒結礦產質量對比

圖7 2014～2021年固體燃料單耗變化

4 結語

1)低水和厚料層相輔相成，是密不可分的組合生產操作理念，兩者共同推進才能實現優質高產高效的燒結生產模式。

2)低水厚料層燒結初期會面臨一系列難題。通過穩定上料系統、改善布料系統和抽風系統，改善料層透氣性，突破固相反應瓶頸，促進燒結過程均勻和結晶充分，有力地支撐了超厚料層生產。

3)經過近6年生產實踐摸索，湘鋼燒結已達成并穩定在年產超千萬t，轉鼓強度79.5%以上的生產平臺。

4)低水厚料層燒結生產仍有很多實際性問題，需要去不斷探索完善，在系統負荷適應、設備運行穩定率提升、工藝改進、生產智能化等方面須持續改進。