河钢乐亭2 台360 m2 烧结机工艺设计特点

2020-05-07董洪旺范勤芳

河南冶金 2020年1期

刘洋董洪旺范勤芳

（唐钢国际工程技术股份有限公司）

0 前言

为适应环保要求和国家发展需要，河钢集团在唐山市乐亭县临港工业园区内建设了河钢乐亭有限公司（以下简称“乐钢”）。乐钢是一个集原料、焦化、石灰、烧结、球团、炼铁、炼钢、轧钢为一体的现代化全流程钢铁企业。其中，烧结车间建设了2 台360 m2烧结机。这两条烧结机生产线集成了行业最前沿的技术，包括自动配料技术、混合料自动加水技术、烟气循环技术等。工序流程从原料接受开始到成品输出到高炉矿槽结束，包括燃料破碎系统、配料系统、混合系统、烧结冷却系统、成品筛分及贮运系统等。

1 烧结生产规模

为满足高炉生产的需求，拟建2 台360 m2烧结机，其利用系数设计为1.25 t/（m2·h），年作业时间为8 160 h，年产高碱度烧结矿775.2 万t。产品为温度小于120 ℃的冷烧结矿，粒度5～150 mm，小于5 mm 的含量＜5%，碱度2.1。烧结矿的主要化学成分见表1。

表1 烧结矿性能指标

2 工艺车间组成

车间主要生产系统包括：燃料破碎系统（煤缓冲仓、燃料破碎室、转运站及通廊）、配料系统（配料室、转运站及通廊）、混合系统（混合机、制粒机、加水泵站、转运站及通廊）、烧结冷却系统（烧结主厂房、环冷机、转运站及通廊）、烧结风机系统（主抽风机室、烟气循环系统）、成品筛分系统（成品筛分室、转运站及通廊）、成品输出系统（皮带机、转运站、成品仓）、能源介质接入系统及相关公辅设施。

2.1 燃料破碎系统

烧结用固体燃料为焦粉和无烟煤，焦粉来自高炉返焦和焦化厂粉焦，无烟煤来自料场，在煤缓冲仓储存后输出，燃料由胶带机运输至烧结区域燃料破碎室，经破碎后送至配料室参与配料。

（1）煤缓冲仓。烧结用无烟煤由原料系统经皮带输送至煤缓冲仓，进缓冲仓的皮带机输送能力为1 000 t/h，2 个煤缓冲仓单仓储量约为460 t，以保证烧结煤的供应稳定。每个仓下设有手动闸板，仓下设拖拉皮带，变频调速控制，给料能力为200 t/h，煤经仓下皮带运送至燃料破碎室。

（2）燃料破碎室。这里共设置4 个破碎系列，2 个系列破碎焦粉，1 个系列破碎煤，1 个系列备用。燃料经由皮带机，通过犁式分料器送至4 个破碎系列的中间仓，单个料仓的储量约为100 t。每个破碎系列由1 台Φ1 200 mm×1 000 mm 对辊破碎机和1 台Φ1 200 mm×1 000 mm 四辊破碎机串联组成。燃料经两段破碎后，0～3 mm 部分占90% 以上，经破碎后的燃料由胶带机送至配料室。

2.2 配料系统

参与配料的原燃料包括混匀矿、燃料、熔剂等。各种含铁原料在料场与石灰石、白云石、除尘灰等混匀配料后，作为混匀矿由料场转运站分出，运送至烧结厂区配料室参与配料。高炉返矿由高炉区域转运站分出，送至烧结厂区配料室。熔剂有生石灰、轻烧白云石、石灰石、白云石等，进厂粒度均为0～3 mm。生石灰、轻烧白云石采用罐车运输，气动输送至配料室矿仓；石灰石、白云石在料场混匀配料槽加入，作为混匀矿运至配料室的混匀矿槽。

配料室采用双列布置，每列17 个矿仓：混匀矿仓6 个，燃料仓3 个，生石灰、高炉返矿、烧结返矿仓各2 个，轻烧白云石、除尘灰仓各1 个。配料均为自动重量配料。各种原料均自行闭环定量调节，再通过总定系统与逻辑控制系统，组成自动重量配料系统。

2.3 混合系统

配好的各种原料经胶带机运至混合机进行混匀，设2 台Φ 4 200 mm×18 000 mm 圆筒混合机，每台烧结机对应一台混合机。筒体转速为6 r/min，安装角度为2.5°，混合时间为2.8 min，填充率为11.1%～12.9%。混合料加水润湿混匀后，由胶带机运至制粒机。

混匀好的混合料经胶带机运往制粒机，设2台Φ 4 500 mm×22 000 mm 圆筒制粒机，每台烧结机对应一台制粒机。筒体转速为6 r/min，安装角度为2.2°，制粒时间为3.69 min，填充率为10.22%～11.84%。圆筒制粒机排料后由胶带机运往烧结机室。

混合机、制粒机进、出料口设除尘设施，混合机厂房经皮带通廊至梭式厂房前设置自然通风设施，如排风口或通风帽，梭式皮带上方密封罩安装自然通风设施，将热气排至厂房外。

为实现混合机、制粒机平稳自动加水，设置独立的加水系统，实现主控集中控制。在混合机入料口皮带、混合机出料口皮带、制粒机出口设置水分自动检测装置，混合机制粒机自动加水装置。混合、制粒共用一个加水泵站，包括泵房、储水池，水池与泵房连体共建。每台混料设备分别设置供水泵组，由储水池加压供水。供水干管设流量调节阀，水泵采用变频电机，与工艺水分测定仪连锁，实现自动控制加水。

2.4 烧结冷却系统

共有2 台烧结机，每台烧结机的有效面积为382.5 m2，台车宽4.5 m，长度为1.5 m，烧结机的有效抽风长度为85 m，台车栏板高800 mm，料层厚度为780 mm。

设置一个主控楼作为集中控制室和电气室，实现集中操作管理。采用先进的烧结控制技术，实现自动化生产。主控楼连接两个烧结机主厂房。

烧结采用铺底料工艺。铺底料粒度为10～20 mm，铺底料由皮带机从成品烧结矿筛分室运到烧结室的铺底料矿槽贮存，经过铺底料矿槽下的给料闸门和摆动漏斗，将铺底料均匀布到烧结机上。铺底料矿槽采用压力称重传感器式料位装置。

混合料经点火后进行抽风烧结，点火燃料为高炉煤气，设引火装置，引火介质为焦炉煤气，助燃空气从环冷机引热风，满足点火温度（1 100±50）℃的工艺要求。

在烧结机尾部，烧结饼经Φ2 400 mm×4 800 mm单辊破碎机破碎至0～150 mm。单辊破碎机采用卷扬机移动式篦床，主轴和篦板通水冷却。

烧结机降尘管的灰尘经电动重锤式刀口阀和烧结机下的小格散料卸至皮带机收集，并作为成品由皮带机运到冷烧结矿皮带机，系统实现自动放灰。

采用烟气循环技术，按18%～23%的烧结烟气进行循环设计，每台烧结系统各配置2 台循环风机、2 台高温多管除尘器及附属设施。循环方式为内循环，选取烧结机大烟道头尾部分风箱的风量和环冷机三段热风混合，混风后通过风机引入烧结机料面，循环烟气要求含氧量≥18%，电除尘器入口废气温度≥130 ℃，循环风温≥200 ℃。

每台烧结机设2 台四电场静电除尘器和2 台风量为16 500 m3/min（工况）的主抽风机，抽风机进口全压17 500 Pa。在抽风机出口设有消声器。

破碎后的烧结矿进入环冷机，冷却面积为415 ㎡，处理能力达850 t/h。中心环直径为Φ 44 m，台车栏板的高度为1.6 m，料层厚度为1.5 m，台车宽3.5 m，有效冷却时间为60～120 min。台车上、下部密封均采用水密封形式。保证夏季环冷后的烧结矿温度在120 ℃以下，冷却后的烧结矿经环冷机下板式给矿机卸到排料皮带机上，运到成品筛分室整粒。

共有2 台环冷机，每台配套选用离心通风机5台，风机进、出风口设置膨胀节，每台风机全压3 400 Pa，流量为368 000 m³/h，夏季工作时，可4号风机全开，5 号风机变频，冬季工作时，可4 号风机变频，5 号风机不开，4 号、5 号风机共用一套变频器。

2.5 成品筛分室

成品筛分室由185 mm×700 mm和185 mm×600 mm环保型悬臂振动筛垂直串联组成，该立式组合筛装置具有高效、节能、环保等特点。串联振动筛共3 个系列，每台烧结机对应1 个系列，2 个系列工作，1 个系列备用。各烧结系统冷却后的烧结矿经车式三通分料器通过三条皮带机供至3 个筛分系列。

一次筛分机筛上为10～20 mm 粒级和大于20 mm粒度的成品矿，筛下粒度小于10 mm的进入二次筛；一次筛分能力为730 t/h。其中，10～20 mm 粒级经铺底料皮带机（双机共用）输送至烧结机铺底料矿槽，作为铺底料使用，铺底料采用自溢三通出料，筛下铺底料皮带采用变频电机驱动，实现由主控远程变频调速控制铺底料流量。皮带输送能力为200 t/h。

经二次筛分后，分出0～5 mm 和5～10 mm 粒级成品矿，筛分能力为550 t/h。其中，0～5 mm 粒级作为冷返矿，经各自系统的皮带机分别运至配料室返矿矿仓参加配料，返矿单系统输送能力为350 t/h，5～10 mm 粒级作为小成品与大于10 mm 粒级合，经各自成品皮带输送至高炉。

筛分效率≥85%，烧结矿中小于5 mm 级别的含量≤5%。