太钢高产低耗清洁烧结生产
太钢通过装备技术开发、工艺优化、革新控制模式等措施，实现高效、低耗、清洁烧结生产。成功解决了烧结机提产、降耗和使用低价劣质原料引起的烧结矿转鼓强度下降、粒度组成变差、粉末增加、还原性降低等一系列技术问题，在稳定烧结矿质量和节约能耗的前提下，大幅提高了烧结机生产效率，生产的产品质量稳定，高炉用户满意，达到了预期的效果。
1 前言
随着钢铁工业的飞速发展，市场竞争越来越激烈，市场的竞争就是装备水平、技术水平、成本能耗指标的竞争，而烧结是钢铁企业能耗第三大户，是提高企业市场竞争力的基础和首要环节。
国内外大型烧结机含铁原料大都以富矿粉为骨架（富矿粉比例超过90％），已有相对成熟的富矿粉烧结技术。太钢受资源和成本的制约，450m2烧结机使用50％高比例精矿粉为骨架的含铁料，无可借鉴的操作技术，且受原料场建设面积小，混匀矿造堆能力有限的影响，变堆频繁，生产稳定性差，部分工艺参数和设备选型存在缺陷，烧结矿转鼓强度和粒度组成不理想，生产满足4350m3大型高炉的烧结矿存在技术难题。随着高炉冶炼指标和产能的提高以及发展精料方针，要求450m2烧结机利用系数达到1.4 t/m2.h以上，超设计水平10%以上，且在增产的同时保证烧结矿质量指标不降低，要求50%高精粉率原料条件下，实施低硅烧结，控制烧结矿SiO2含量5%以下，同时为了提高入炉比控制烧结矿R1.9～1.95，转鼓强度不低于77%。太钢450m2烧结机生产实践中，暴露出增产带来转鼓强度下降、粉率增多的质量问题以及一系列工艺和技术问题。
2 初始工艺弊端及解决方案
太钢450m2烧结机设计台车挡板高700mm，台车宽5m，利用系数1.26 t/m2.h。布料装置采用梭式布料机——圆辊给料机——九辊布料器联合布料装置。配置雷达测厚仪，机头配置四电场除尘器。预留烧结烟气脱硫脱硝工艺接口，设计燃料分加工艺。使用碱性熔剂生石灰和酸性熔剂蛇纹石两种熔剂，设计一个熔剂加工系统，生石灰使用密封罐车和管道输送两种方式，生石灰配比高达10%，为国内外最大配比。使用铁料为太钢自产精矿尖山粉、巴西粉和哈粉，配矿研究和改善原料结构受到严重制约，且铁料中50％是-325目占85%以上的极细磁铁精矿尖山粉，对于大型烧结机生产满足4350m3大型高炉冶炼要求的烧结矿是一个极具挑战性的技术质量难题。
在认真总结生产实践经验和深刻分析工艺设备配置的基础上，制定出太钢450m2烧结机实现优质高产低耗清洁生产的具体技术方案。
2.1 布料新技术的开发
2.1.1 液压伺服布料自动控制系统的开发应用
对烧结机布料系统进行了液压自动伺服控制改造，实现了高精度远程自动布料。其中扇形主闸门改进内容：利用液压传动所具有的快捷、精准及液压系统的稳定性等优点，增设一套大行程液压缸系统调节扇形结构，使其具有中控远程手动调节和现场电位器调节两种功能，并实现无扰切换。辅助闸门改造内容：增设六套小行程液压缸系统，实现自动调节辅助闸门开度功能，通过电位器给定、远程手动给定、远程自动给定三种闸门开度控制信号来源，运用自如地实现正常生产或检修模式下或异常波动下的良好布料效果。
2.1.2 梭式布料器料流改向装置的应用
梭式布料器在布料过程中，由于料流抛洒方向为向前的抛物线状，当物料入仓时会出现一端物料前抛时经混合料仓仓壁反射落入仓内，贴近仓壁处，形成正常的偏析，而另一端物料抛洒至接近料仓中心线部位堆积后，落向仓壁端，形成端部粒度大的有害偏析。为了解决以上问题，在梭式布料器落料口处安装料流控制装置，由特制的轨道与梭式布料器的运动驱动料流控制装置，以改变料流方向至合理位置，解决有害偏析的问题。
2.2 配料技术的改进
2.2.1 燃料熔剂联合外配工艺
太钢450m2烧结机原设计有燃料分加工艺，投产后，该系统运行正常，面对4350m3高炉提出的高强度烧结矿、高稳定性SiO2及R的要求，结合当今行业最新的研究，利用现有燃料外配流程和设备，进行适当改造后，自主开发了熔剂外配工艺，并进行了蛇纹石外配和蛇纹石、焦粉联合外配的工业性试验，起到了改善烧结矿品质的作用。
2.2.2 高配比生石灰稳定配加和生石灰流化技术
太钢450m2烧结机使用含铁原料中精矿粉比例达50%，生石灰配比在9.5%左右。由于生石灰具有较高的CaO含量和很高的活性度，在实际生产时频繁发生仓内悬料导致生石灰断配或出料口喷灰导致瞬时流量异常增大等问题。这些问题轻则导致混合料水份大幅波动，影响布料以及烧结终点的控制。严重时导致湿料堵塞后部系统料嘴或干料压皮带等问题，以至形成生产事故，同时还给烧结矿质量稳定，尤其是化学成份的稳定带来不利的影响。
解决方案：
1） 在料仓上部增加进料导流板，当物料被气力输送至料仓顶部下落的过程中，受到导流板的阻挡，物料减速并靠自重下落，由此降低来料对仓内物料的冲击速度。
2） 在料仓的两个锥斗部分设置流化板，由流化风机供气，流化气经过干燥净化处理后，由加热装置加热到150℃，干燥的热空气不但可以降低物料颗粒之间空气的相对湿度，而且可以增加物料颗粒之间的空气量，增加物料的流动性。流化空气在输送落料和料仓放料的过程中始终处于开启状态，由于料仓下方是螺旋输送出料，下方出口不是密闭的系统，所以流化板安装在锥斗靠上的位置，防止流化风从螺旋输送机泄漏。安装流化装置后完全解决生石灰仓的粘料问题，取得良好效果。
2.3 改善边缘气流的技术
2.3.1 阻风盲篦条的开发应用
为了有效降低烧结过程的边缘漏风，促进抽风过程的气流均匀分布，采用自主开发的新型边缘阻风炉篦条，结合布料过程中边缘压入量的曲线控制技术，使烧结过程通过料层的有效风量增加，并且分布更加均匀。
2.3.2 烧结机滑道恒定漏风率控制方法
大型烧结机的固定滑道与台车浮动游板之间接触紧，为滑动摩擦，特别是在安装初期，摩擦力大，极容易造成烧结机过流，所以磨损也快。而烧结机台车轮与道轨之间为滚动摩擦，摩擦力小，磨损慢。以上二者的磨损程度和磨损速度不同步，必然导致固定滑道与台车浮动游板之间因摩擦过快而及早产生缝隙，有缝隙便是漏风点。同时加剧了烧结机台车轮与道轨之间的摩擦力，影响烧结机整体不在一个水平面上，对烧结机系统的安全平稳运行危害极大。为此发明一种新方法，使二者缝隙的大小同步一致，保证固定滑道和台车浮动游板间的缝隙最小，漏风最小。杜绝因固定滑道与台车浮动游板磨损快而及早产生缝隙形成漏风无法补救的缺陷，无需设备改造投资便能有效防止漏风，较好满足烧结工艺所要求的设备功能精度，进而降低固定滑道与台车浮动游板间的漏风。
2.4 过程控制技术的开发
2.4.1 烧结过程BRP/BTP联合诊断技术
传统的烧结优化控制软件，一般仅对BTP（烧透点）进行控制和调整，以追求产能最大化，而对料层的燃烧点（BRP）较少关注，无法很好地控制料层的横向均匀布料，燃烧带的下移速度不一，容易造成烧结矿品质均匀性差。
为了有效预测烧结终点位置，采用BRP诊断技术，即在风箱温度上升拐点附近前后两个风箱沿台车宽度方向增加测温点，形成纵横的温度场检测。监测数据通过诊断软件处理后得出BRP位置，为BTP控制提供可靠依据。
2.4.2 主抽风门模式化操作
为了有效减少抽风过程中的风量浪费，合理利用资源，对烧结机烟道卸灰系统进行改造。实践并采用密封良好的汽缸式卸灰阀减少漏风，同时加强烟道的放灰管理，减少积灰，保证气流通畅。改造机头布料系统，调整松料棒的布局，增加料面平料板与压料辊，保证料面平整，保证烧结过程气流的均匀分布，为主抽风机风门控制模式化操作创造条件。通过理论计算与长期实践的总结，对主抽风门调整实行模式化控制，将烧结机机速范围、料层厚度、负压与主抽风门开度范围进行合理的、严格的对应，保证风量与机速的最佳匹配。避免了主抽风机始终在能力过剩工况下运行的情况，节省了能源。
2.5 烧结清洁生产技术
2.5.1 烧结烟气脱硫、脱硝、除尘技术
太钢综合国内外各种烧结烟气脱硫方法和生产实践的利弊，在450m2烧结机上实施活性炭移动层脱硫、脱硝、除尘技术，是处理烧结烟气最先进的技术，在世界上有许多成功范例，如：澳大利亚BSL钢铁厂、新日铁大分和名古屋、韩国浦项等均有运行实例。实践证明活性炭移动层脱硫、脱硝、除尘是一项应用成熟、运行稳定的技术。
太钢450m2和新450m2烧结机头烟气脱硫脱硝工程采用日本三菱商事（株）活性炭移动层脱硫脱硝除尘技术。其工艺具有集脱硫、脱硝、除尘三位一体的明显环保优势，其脱硫率≥95%，脱硝率≥80%，排尘≤20mg/Nm3，且脱除的SO2可再生为H2SO4，炭质粉末可应用于焦炉、烧结、高炉生产，实现零排放，是当今世界环保性能优异的工艺。烟气脱硫脱硝工程以控制污染物排放、提高环境质量为目的，为非盈利项目。
2.5.2 系统噪声治理
烧结系统是钢铁联合企业的污染大户，近年来烧结废气、粉尘的治理已见成效。而噪声治理也逐渐受到更多的关注，厂房、通廊的全封闭技术，风机、冷风吸入阀等安装消音装置等已普遍采用。环冷机隔离圈、主抽风机房通风隔音装置、主烟囱进口烟道低频吸收隔离系统等已在太钢烧结机噪声治理方面取得了很好的应用效果。
3 实施效果表1为国内大型烧结机技术经济指标。
表1 国内18家360m2～495m2大型烧结机技术经济指标
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机型，台 利用系数 工序能耗 TFe SiO2
数×m2 t/m2.h kgce/t % %
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企业1 3×495 1.387 55.50 57.94 4.75
企业2 1×450 1.466 56.97 58.11 5.03
企业3 3×435 1.336 59.82 56.76 5.18
企业4 1×400 1.130 58.02 56.83 4.82
企业5 400 / 360 1.09 57.87 56.74 5.22
企业6 3×360 1.293 55.98 56.87 5.18
企业7 2×360 1.311 58.39 57.60 4.95
企业8 2×360 1.129 57.77 55.95 5.21
企业9 1×360 1.160 62.25 56.73 5.22
企业10 1×360 1.157 57.12 57.42 5.23
企业11 1×360 1.207 56.70 53.66 5.45
企业12 1×360 1.290 49.61 56.38 5.27
企业13 1×360 1.179 76.30 56.24 5.28
企业14 1×360 1.072 58.16 52.32 6.13
企业15 1×360 0.654 77.78 52.76
企业16 1×360 1.268 58.56 56.04 5.64
企业17 1×360 1.375 68.28 53.55 6.02
企业18 1×360 1.020 51.56 53.08 6.56
太钢排名，位 1 6 1 4
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太钢通过高产低耗清洁烧结生产实践，提升了烧结机系统自动化控制水平，提高专家系统BTP控制精度，大幅提高生产率的同时有效降低了生产成本。产品质量优良，很好满足高炉需求。
通过开发液压伺服布料自动控制系统、梭式布料器料流改向装置等新装备、进行燃料熔剂联合外配等新工艺，采用阻风盲篦条和自密封挡板以及烧结机滑道恒定漏风率控制等新方法，革新烧结过程BRP/BTP联合诊断、主抽风门模式化操作、烧结烟气脱硫脱硝除尘技术、环冷余热回收利用、系统噪声治理、循环污水利用和污水零排放等清洁烧结生产措施，取得增产、节能、提质、清洁生产的良好效果。关键技术指标明显改善和提高，利用系数由1.286t/m2.h提高到1.466t/m2.h，工序能耗由59.4 kgce/t降低到56.97kgce/t。
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