烧结机扩容后产能提升的生产实践

周茂军

王跃飞

〔宝钢股份宝钢分公司炼铁厂，上海

202141〕

摘要：宝钢烧结机扩容后，仍面临工序对应紧张的生产格局，烧结工序已经成为公司生产组织的物料瓶颈。文章分析了宝钢烧结在烧结机扩容后产能提升所面临的生产组织现状和物料、设备、工艺等方面的问题与形势，有针对性地在稳定与优化原燃料结构、完善和优化设备性能、厚料层烧结深入开展等方面采取了改良措施，优化烧结生产工艺，从而使得烧结矿产量三年来逐年攀升。并由此提出了大型烧结机提高产量或运转率的措施与技术思路。

关键词：烧结

扩容

生产率

运转率

前言

宝钢分公司炼铁厂历时三年，利用年修时间完成了对三台烧结机的扩容改造。三台烧结机面积均由450m2扩容为495m2，从根本上提高了烧结工序产能。但是，随着2005年4月份新建四号高炉的投产以及2006年12月份二号高炉大修扩容完成，高炉工序对烧结矿的需求量进一步提升。烧结与高炉之间形成了“三对四〞的工序对应格局，烧结工序已经成为公司生产物流组织上的一个瓶颈。因此，烧结工序需要在烧结机扩容后继续挖掘产能潜力。

烧结机扩容后两年多以来，宝钢烧结克服用矿条件变差、设备高负荷运转等困难，适时优化生产工艺，完善设备管理、诊断与改良，实现了烧结矿年产量逐步提升的新局面。

烧结机扩容后现状与形势

2.1

原燃料条件劣化

2.1.1

褐铁矿配比大幅提高

世界范围内钢铁行业的快速开展促进了铁矿业的开展和扩张，而传统优质赤铁矿资源日渐贫乏又促进了褐铁矿资源的开发。褐铁矿储量丰富，替代赤铁矿成为烧结行业主要铁矿石资源已成必然趋势。与赤铁矿相比，褐铁矿铁品位低、硅含量高、烧损较大，烧结性能不佳。但是，褐铁矿本钱优势对降低宝钢配矿本钱具有重要意义。因此，褐铁矿使用比例逐年增加。

宝钢烧结用矿中褐铁矿配比在2001年首次超过30%，2005年该比例近38%。2006与2007年，烧结使用褐铁矿配比分别为47.3%和46.5%。大量配入褐铁矿后，烧结工序曾在较长时期内出现透气性变差、成品率偏低、固体燃耗较高等问题，从而导致生产率难以改善。

2.1.2

生石灰质量不稳定

烧结工序使用的生石灰有自产与外购两个来源。外购生石灰由宝钢外部小型冶金辅料厂进行加工，其原料质量不高，工艺简单，故其CaO含量较低。再加上需经过较长距离运输，故活性度也较低，远低于自产生石灰。自产生石灰由厂内加工，原料质量好，工艺稳定，保证了较高CaO含量水平，活性度较高。

2.1.3

固体燃料结构不稳定

烧结使用固体燃料包括粗焦和无烟煤。炼焦工序的焦炭产量及其强度影响着粗焦发生量，由天气变化引起无烟煤水分变化影响其破碎作业，从而影响无烟煤使用量。因此，固体燃料结构不稳定，焦粉与煤粉的比例常有变化，容易导致热量投入产生频度较高的异常波动。

随着产能的提升，一二烧结共用的粗粉焦加工系统运转时间增加，运转率已高达90%以上。棒磨机装棒频度也随之升高，出口粒度不够稳定。焦粉与煤粉槽位稳定度低，易产生粒度偏析。三烧结设有独立的粗粉焦加工系统，但是粗焦筛与粉焦筛均只有一台，在煤焦共用时系统能力较为紧张，也影响到固体燃料槽位稳定。

2.2

主线设备高负荷运转

2.2.1

主抽风系统

三台烧结机均配有两台主排风机。受产量提升影响，主排风门开度均较高，低者60%，高者已近全开。主排气负压高时均可达19KPa及以上，高于设计值。其中，二烧结主排启动装置整体劣化，启动成功率低，影响定修开机和生产稳定。二烧结主排风门开度已达上限，电流已较高，其主抽风系统漏风率也最高。

2.2.2

冷却与整粒系统

烧结机扩容改造时，环冷机未进行同步改造。烧结矿产量提高后，环冷机负荷增大，冷却效果变差。环冷出口处的成品温度升高，曾一度达180℃以上，对皮带损伤较大。

2.2.3

原料系统

原料系统的综合输送量已达1100t/h以上，混合机填充率升高。混匀矿槽壁附料增加，断料现象频发，导致原料系统停机增加，影响烧结矿产质量。

2.3

厚料层工艺突破难

2.3.1

高褐铁矿配比烧结厚料层试验

宝钢曾于2006年初进行高褐铁矿配比烧结工艺参数优化的烧结锅试验研究。试验在Φ300×800的烧结锅上进行，料层厚度600~800mm。原料取自烧结用混匀矿，褐铁矿配比为50%。该试验摸索了最正确烧结配水、配碳等工艺参数，并在此根底上探索料层厚度变化对烧结生产的影响。试验结果说明，在高褐铁矿配比条件下，700mm以上厚料层烧结生产将受限。

2.3.2

厚料层烧结探索

宝钢烧结在褐铁矿配比提高至51%水平时，对一号和二号烧结机的层厚与机速调整幅度较大。料层厚度的增加对烧结生产率的负面影响较为明显，对成品率影响程度较小，对折算焦比影响的正面影响较为显著，对FeO含量与TI影响不大。除固体燃耗明显降低外，其它效果均难以表达。分析认为，层厚提高带来的料层透气性恶化以及烧结温度下褐铁矿快速同化进而脆化是两条主要原因。

2.4

机组间差异大

受用料、设备等多方面因素影响，三台烧结机之间的差异也较大。三烧结产能最高，层厚较高，过程较稳定；二烧结过程不稳定，台时产量较低；一烧结风箱平均负压与主抽风系统负压偏高，层厚难以提高，产能水平居中。

主要改良措施及效果

针对以上种种问题，宝钢烧结采取了一系列改良措施。

3.1

稳定与优化原燃料结构

3.1.1

以减小堆间差异促配矿结构稳定

褐铁矿同化性好，混匀矿中配比高时，烧结过程中“爆裂〞现象多发，影响烧结热态透气性。考虑同化性等烧结性能，配矿过程中对矿种搭配进行优化，尽量减小其影响，同时还注意保持堆间平稳过度。

一二期混匀矿输出与堆积能力吃紧，原料工序增建了三期混匀矿供一二烧结的皮带机，以平衡两个混匀矿系统的作业与检修。现在一二烧结均固定接收局部三期混匀矿〔如图3〕，正常配比为15~20%。

3.1.2

以合理配置资源促生石灰质量稳定

三台烧结机过程稳定性和设备条件有所不同，对生石灰质量的适应性也不同，可据此调整生石灰资源配置结构。过程稳定性较高、配有生石灰消化器的一烧结可大比例使用外购生石灰，产能及其稳定性高的三烧结保持全部使用自产生石灰，而过程稳定性与产能稳定性均较差的二烧结要确保提高自产生石灰使用量。再考虑资源条件，适时提高生石灰配比。截止2007年底，一二烧结使用生石灰比例均为4.20%，三烧结为3.80%。

表1

生石灰资源配置结构改良

烧结机

改良前

改良后

一烧结

“70%自产+30%外购〞至“全自产〞

“30%自产+70%外购〞至“全外购〞

二烧结

“30%自产+70%外购〞至“全外购〞

“70%自产+30%外购〞至“全自产〞

三烧结

“全自产〞

“全自产〞

3.1.3以粗焦物料平衡促固体燃料结构稳定

烧结生产过程中，固体燃料结构稳定至关重要。宝钢烧结以粗焦物料平衡为切入点，动态稳定无烟煤使用量。粗焦发生量多时，可筛分小块焦供高炉使用，筛下粗焦落地贮存在原料场。粗焦发生量与使用量平衡时，那么停止粗焦外排。发生量少时，可补进落地粗焦。为保证固体燃料供给，除落地粗焦保有一定贮存量外，原料场还备有不低于平安库存量的事故焦粉。另外还利用原料输出系统与破碎系统的相关设备，开发了备用煤粉生产工艺，在料场上储藏了备用煤粉。以上多重措施确保了固体燃料结构稳定，缓解了固体燃料加工工序紧张的问题。

考虑煤焦共用因素，将煤粉槽与焦粉槽相对固定，可分别设置和调整配比，以防止贮矿槽中煤焦混装，减小热量投入波动。

对三期粗粉焦加工系统进行改造，增设一台粉焦筛及相应皮带机，根本实现煤焦分破分装要求，缓解系统能力紧张问题。

3.2

完善和优化设备功能

3.2.1

提高烧结机运转率

要提高产量，必须要稳定和优化设备，提高运转率。烧结设备技术人员借助检修工程范围变更控制系统优化、作业活动分解与界定、工程集成方案等工程管理技术与工具，合理协调与平衡检修人力资源、交叉作业与关联工程的关系，在保证作业平安与检修质量的前提下缩短检修时间，压缩施工进度，优化设备检定修管理，不断改良烧结机定修的范围与进度控制模型。日常设备管理方面，实行状态管理与周期管理相结合，加强设备隐患与功能缺陷的消除工作，以有效控制烧结非方案停机时间与次数。设备保障系数提高后，烧结机日历作业率也随之提高。2005~2007年，烧结平均作业率分别为98.99%、99.10%、99.40%，呈逐年上升趋势。2006年三台烧结机的日历作业率均到达国内最好水平，如表2。2007年，在二烧结年修时间较长情况下，三台机平均日历作业率仍取得了97.26%的好水平，烧结综合有效作业率提升至98.29％〔不包括二烧结年修〕，为历史较好水平。

表2

国内大型烧结机2006年日历作业率与利用系数比照

厂家

编号

面积

（m2）

日历作业率

（%）

利用系数

（t/m2·h）

备注

宝钢烧结

一号机

495

98.26

1.407

二号机

495

97.58

1.354

三号机

495

96.49

1.429

含年修6.07天

鞍钢炼铁总厂

360

85.36

1.229

鞍钢东鞍山烧结厂

360

77.99

1.252

武钢烧结厂

435

90.43

1.326

两台中最高

沙钢集团

360

94.00

1.370

三台中最高

本钢炼铁厂

360

79.61

1.228

邯钢炼铁厂

400

95.06

1.240

安〔阳〕钢烧结厂

360

95.39

1.200

湘钢炼铁厂

360

95.35

1.170

韶〔关〕钢烧结厂

360

96.56

1.211

太钢炼铁厂

450

80.56

——

新投产

南〔京〕钢炼铁新厂

360

85.65

1.260

注：选取360m2以上烧结机相关指标进行比拟。

3.2.2

优化设备功能

〔1〕改良烧结布料

用矿结构变化后，混合料槽积料渐多。为减轻其影响，对混合料槽锥体局部两侧衬板进行了改良，将原钢制衬板更换为高分子衬板。为改良台车边缘布料，对布料主闸门内衬板和两侧小闸门衬板端部结构进行了改良。使横向布料趋于均匀，台车边缘效应有所减轻。

三台机的布料型式均为“圆辊给料机+反射板〞。反射板积料随用矿变化而增多，为此将其衬板改良为高分子材质，然后又改良了清扫器结构型式。为减少泥辊下方松料器两侧易粘料与疏料效果不佳的现象发生，对烧结料的松料器结构材质等也进行了改良，并且优化了松料器的长度、层间距和安装高度。

〔2〕改良过程检测

为稳定混合料水分控制，改良了添加水控制。一烧结的一混出口增设红外线水分仪，并试行一混添加水闭环控制。2007年5月，一二烧结还停止了OG泥喷浆，进一步稳定了添加水控制。

为了从废气成分获取更多信息，衡量固体燃料投入，分析烧结过程状态，三台机还分别增设了主排废气分析系统，可对废气中的O2、CO、CO2等成分进行实时分析。

3.3

系统漏风整治

经验说明：烧结机漏风率每降低1%，烧结矿电耗可降低0.12~0.15kwh/t-s。

烧结机头部与尾部漏风较甚，约占总漏风率的20~30%，其中尾部又更甚。宝钢烧结改良了机尾密封板结构，由连杆配重式双排密封板改良为弹簧式单排新型密封板，密封板自身平安性与机尾密封可靠性得以提高。通过实施“精密点检〞和“零等待焊补裂缝与破洞〞的设备维护方法，减少烧结机风箱、风箱支管、主排气管伸缩节、ESCS电除尘器本体等处的静点漏风。同时，还不断改善风箱滑道与台车滑板之间的动态密封。大烟道的双重放灰阀由锥形结构改良为平板结构。对效率较低的ESCS电除尘器进行了改造，既可提高除尘效率，又可减小风阻和漏风。

一系列措施实施后，二烧结漏风率由47.5%降低至28%左右，一烧结与三烧结均保持在35%左右。

3.4

厚料层烧结的深入开展

2005年，二号烧结机曾进行了为期近4个月800mm层厚生产试验。因该层厚不适应高生产率要求，故未能得以固化。但是，宝钢厚料层烧结深入开展的脚步没有停滞。近两年来，在高生产节奏条件下，料层厚度仍得以提升。三台机年平均层厚如表3。其中，受二烧结800mm层厚生产试验影响，其2005年层厚与工序平均层厚均较高。

表3

烧结厚料层开展

单位：mm

烧结机

2005年

2006年

2007年

一烧结

689

695

727

二烧结

723

685

696

三烧结

718

735

757

平均

710

705

727

在不断提高料层厚度期间，宝钢烧结采取了相应改善透气性的措施，包括上文中提到的优化原燃料结构、提高生石灰配比、改良布料、整治漏风等相关措施。还对混合机内衬板材质与结构进行了改良，以改善混合料制粒。为稳定环境除尘灰进入返矿的量和水分，对贮矿槽除尘和成品除尘的加湿机转速设置及其放灰制度进行了优化，减小了返矿质量和发生量变化引起的波动。对返矿槽采取了单槽切出低料位控制措施，以减小返矿温降，利用返矿余热增强生石灰的消化。不仅有利于烧结料混合与造球，还提高了混合料温度。

3.5

产能提升实绩

从物料、设备、工艺等方面采取措施后，宝钢烧结工序生产率与运转率均有所提高〔如图4〕，从而带动了年产量的进步〔如表4〕。图4中，2006年10月份与2007年11~12月份的运转率较低，是三烧结与二烧结年修所致。

表4

宝钢烧结生产实绩

工程

2005年

2006年

2007年

产量〔万吨〕

1709.52

1770.09

1795.19

生产率〔t/m2·d〕

32.93

33.51

34.05

运转率〔%〕

96.40

97.44

97.26

结语

〔1〕通过技术攻关与挖潜改造，宝钢烧结矿年产量逐年提升，现已到达1800万吨产能水平。

〔2〕产能提升的关键是提高设备运转率和生产率。宝钢烧结生产率到达34

t/m2·d以上，运转率到达97%以上，均为国内最好水平。

〔3〕优化和稳定原燃料结构是产能提升的根底，完善设备提高运转率是产能提升的保障，工艺措施改良是产能提升的助推力。

〔4〕提升产能的同时还要注重厚料层烧结的深入开展和系统漏风整治，这是烧结节能的两个重要方面。

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