郝建海

（河鋼樂亭鋼鐵有限公司）

0 引言

河鋼樂亭鋼鐵有限公司項目是依托河鋼產(chǎn)業(yè)升級及宣鋼產(chǎn)能轉(zhuǎn)移而成立的大型鋼鐵項目，于2017年4月13日正式立項，公司主廠區(qū)坐落于河北樂亭經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，設計兩臺360 m2燒結(jié)機，立足于“綠色化”、“智能化”、“品牌化”、“高效化”的理念要求，全力打造河鋼集團的未來工廠。

燒結(jié)項目屬于總承包工程，由唐鋼設計院負責設計安裝、施工，為建設一個環(huán)保、節(jié)能、高效的低投資、低成本燒結(jié)廠，采取全新的管理模式，并采用了一些新工藝、新設備和新技術(shù)。這些新工藝、新設備和新技術(shù)包括：（1）低碳燒結(jié)集合技術(shù)，主要有燒結(jié)機高效密封技術(shù)、偏析布料技術(shù)、松料技術(shù)、厚料層燒結(jié)技術(shù)、煙氣循環(huán)技術(shù)、新型節(jié)能型環(huán)冷機；（2）采用煙氣循環(huán)技術(shù)，降低了系統(tǒng)煙氣排放流量，節(jié)約運行成本及費用；（3）氣力輸灰技術(shù)，減少了粉塵倒運、減少二次污染、回收含鐵廢料；（4）高效燒結(jié)環(huán)冷機技術(shù)，可大幅降低設備漏風率，節(jié)省設備投資和運營費用；（5）集成式環(huán)保篩分技術(shù)，可采用豎向布置，設備體積小，節(jié)省基建投資和運營費用；（6）應用燒結(jié)專家系統(tǒng)，實現(xiàn)了系統(tǒng)控制自動化、智能化，提高了燒結(jié)生產(chǎn)效率，使燒結(jié)生產(chǎn)工藝更穩(wěn)定；（7）主抽風機采用高壓變頻啟動和運行。

1 燒結(jié)新工藝

1.1 燒結(jié)機煙氣循環(huán)技術(shù)

河鋼樂亭燒結(jié)機煙氣循環(huán)系統(tǒng)由北京科博思創(chuàng)環(huán)境工程有限公司負責籌建施工，根據(jù)工程經(jīng)驗及類似燒結(jié)機煙氣實測數(shù)據(jù)，可以推斷河鋼樂亭360 m2燒結(jié)機風箱參數(shù)如圖1、圖2所示。

圖1 CO與O2含量

圖2 NOX與SO2濃度

目前，河鋼樂亭360 m2燒結(jié)機尚未投產(chǎn)運行，因此無準確可用燒結(jié)煙氣數(shù)據(jù)。從圖1、圖2可以推斷，新建燒結(jié)機的SO2濃度最高值出現(xiàn)在中后風箱左右，煙氣溫度峰值大概出現(xiàn)在機尾風箱處。根據(jù)燒結(jié)機本體參數(shù)，遵循燒結(jié)煙氣循環(huán)風箱制定三原則（進入密封罩內(nèi)的煙氣含氧量＞18%；大煙道煙氣溫度應為（130±10） ℃；煙氣循環(huán)率不低于18%），最終確定5個風箱煙氣參與循環(huán)，并額外增加2個風箱煙氣，根據(jù)燒結(jié)運行工況及檢修需求進行調(diào)配使用，以保證系統(tǒng)的正常運行。

由于選取循環(huán)風箱的煙氣含氧量一般控制在18%以下，根據(jù)熱量平衡、風氧平衡可計算出需要兌入的環(huán)冷煙氣量，混合后的煙氣含氧量滿足燒結(jié)機生產(chǎn)需求。5個風箱煙氣匯聚至主煙道后進入多管旋風除塵器進行降塵處理。通過循環(huán)風機后與環(huán)冷第三段熱煙氣進行混合，混合后的煙氣經(jīng)煙道引入密封罩內(nèi)，進行熱風燒結(jié)。

燒結(jié)機共有22個風箱，根據(jù)測試數(shù)據(jù)和理論計算，為了使取出的風箱煙氣在溫度、含氧量和污染物濃度方面進行匹配，選取5個風箱進行循環(huán)，額外增加2個風箱煙氣進入循環(huán)系統(tǒng)。煙氣循環(huán)率為23.8%，單側(cè)循環(huán)風箱煙氣量為32 500 m3/h。綜合考慮燒結(jié)機的實際工況波動等因素，循環(huán)煙氣設計含氧量為16.5%，兌入環(huán)冷煙氣量為176 000 m3/h，含氧量以21%計。單側(cè)總循環(huán)煙氣量為500 000 m3/h，含氧量高于18%。密封罩覆蓋在燒結(jié)機中部風箱，覆蓋風箱數(shù)量共計12個，大煙道煙氣溫度為（135±10） ℃，循環(huán)煙氣溫度根據(jù)實際生產(chǎn)而定。

1.2 蒸汽預熱裝置

新式燒結(jié)機為提高混合料溫度，設計采取混合料倉蒸汽預熱裝置，安裝在燒結(jié)機混合料倉上，從而能夠消除燒結(jié)過程中的過濕層，提高料層的透氣性。設計理念：為充分提高蒸汽的熱效率，通過設置在料倉邊部的射流蒸汽噴頭，將蒸汽從射流噴頭噴入，形成高速蒸汽射流射入混合料內(nèi)部，在混合料內(nèi)部將熱量傳給燒結(jié)混合料，蒸汽與燒結(jié)混合料的傳熱方式為對流傳熱，熱效率高達95%以上，從而為后期實行厚料層燒結(jié)技術(shù)、強化燒結(jié)過程、增產(chǎn)降耗提供有力的保障。

1.3 環(huán)冷機水密封

燒結(jié)環(huán)冷機上水密封技術(shù)由旋轉(zhuǎn)的環(huán)形臺車和位于臺車上方并與臺車固定的環(huán)形水槽組成。密封裝置由內(nèi)、外兩個相對獨立的環(huán)形槽組成，內(nèi)部注水。固定于環(huán)冷機回轉(zhuǎn)體下部的環(huán)形密封板插入環(huán)形水槽中，以此來切斷冷卻風與大氣之間的通道，達到密封的目的。

上、下部都采用水密封，漏風率≤10%，設置蒸汽伴熱管、清污口、檢修人孔，以及防止物料、灰塵落入水槽的裝置，避免出現(xiàn)因污泥卡堵?lián)p壞水封裝置的問題。補水管多點加入，防止補水飛濺，沿圓周方向均布置內(nèi)外各4個泄水閥，以保障密封裝置的使用壽命。

1.4 采用集成式環(huán)保篩分技術(shù)

篩子篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)為雙層棒條型，并設計清掃裝置，防止篩孔堵死，受料點選用耐磨鋼板，避免物料直接沖擊影響篩網(wǎng)的壽命。入口溜槽襯板、成品出料口溜槽襯板采用積料臺形式，并考慮溜槽內(nèi)部應留有較大的維修空間。其余襯板采用高耐磨襯板。為減小因料流沖擊對皮帶磨損的加劇，除二次篩篩上物料溜槽外，其余溜槽全部采用底部封堵、側(cè)面開孔的設計方式（與皮帶運行方向一致）。篩體和各部溜槽要求密封嚴密，振動部與固定部的聯(lián)接采用耐用的波狀橡膠軟聯(lián)接，避免有物料和粉塵外溢的情況出現(xiàn)。

成品篩分室由環(huán)保型懸臂振動篩垂直串聯(lián)組成，該立式組合篩裝置具有高效、節(jié)能、環(huán)保等突出特點。共3個系列，每臺燒結(jié)機對應1個系列，2個系列工作，1個系列備用。各燒結(jié)系統(tǒng)冷卻后的燒結(jié)礦經(jīng)車式三通分料器通過三條皮帶機供至3個篩分系列。

一次篩分機分兩層，分別為10 mm與20 mm,篩上為10～20 mm粒級和大于20 mm粒度的成品礦，篩下粒度小于10 mm進入二次篩。其中10～20 mm粒級經(jīng)鋪底料皮帶機（雙機共用）輸送至燒結(jié)機鋪底料礦槽作為鋪底料使用，鋪底料采用自溢三通出料，篩下鋪底料皮帶采用變頻電機驅(qū)動，實現(xiàn)由主控遠程變頻調(diào)速控制鋪底料流量。

1.5 自動化控制系統(tǒng)

燒結(jié)自動化控制系統(tǒng)設計采取先進性、實用性、可升級、可擴展性相結(jié)合的原則進行。依據(jù)工藝特征的分配進行儀表和自動化設計，設立先決條件監(jiān)控、測量項目，以確保生產(chǎn)進程的穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，確保人員、設備安全，并增強原材料測量管理，達到節(jié)能目標，降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟效益。

自動化控制系統(tǒng)采用兩級控制，即基礎(chǔ)自動化及過程自動化?；A(chǔ)自動化（L1），系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)上考慮以EIC一體化設計、PLC為控制核心，具有數(shù)據(jù)采集處理、順序控制、過程控制、參數(shù)指示、超限報警、設備狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)存儲、生產(chǎn)報表打印等功能，構(gòu)成一個功能劃分合理、層次清晰，安全、高效、開放的自動化控制系統(tǒng)。

過程自動化（L2），通過過程數(shù)據(jù)的分析和處理，數(shù)學模型進行計算，使系統(tǒng)在最經(jīng)濟、最優(yōu)化的狀態(tài)下穩(wěn)定運行，減少中間操作影響。

2 應用效果

（1）采取煙氣循環(huán)系統(tǒng)后，煙氣循環(huán)風機抽取燒結(jié)機風箱煙氣，可有效降低燒結(jié)主抽煙氣的排放量，對污染物的排放治理起到積極的影響，具有顯著的社會效益；降低了燒結(jié)固體燃耗，因循環(huán)風機將含氧量高的熱風引入到燒結(jié)機臺面上，采取熱風燒結(jié)技術(shù)，可有效降低燒結(jié)機的固體燃耗，達到節(jié)能降耗的目的；降低了主抽風機的功率，因為循環(huán)風機抽取大煙道約200 000 m3/h風量到燒結(jié)機，所以在主抽風機的選型上可以降低主抽風機的功率，降低主抽風量，對燒結(jié)系統(tǒng)的節(jié)能具有良好的經(jīng)濟效益。

（2）通過采取環(huán)冷機水密封技術(shù)，環(huán)冷機的現(xiàn)場環(huán)境可以得到較好改善，環(huán)冷機煙氣經(jīng)過水密封后，可有效杜絕環(huán)冷機揚塵現(xiàn)象，具有良好的環(huán)保效應。

（3）通過集成式環(huán)保篩分技術(shù)，既可以改善燒結(jié)礦篩分效果，又可以達到節(jié)能、環(huán)保的效果，具有良好的經(jīng)濟效益。

（4）采用先進的燒結(jié)自動化控制系統(tǒng)，不僅可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，還可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本和能耗。

3 結(jié)論

河鋼樂亭鋼鐵燒結(jié)項目立足于公司高起點高站位，從“綠色化”、“智能化”、“品牌化”、“高效化”的理念要求出發(fā)，在燒結(jié)生產(chǎn)過程中，應用了煙氣循環(huán)系統(tǒng)、蒸汽預熱裝置、環(huán)冷機水密封技術(shù)、節(jié)能環(huán)保篩技術(shù)等新工藝、新技術(shù)、新裝備，大幅提升燒結(jié)過程能源效率，有效降低污染物排放總量，全面提升燒結(jié)生產(chǎn)經(jīng)濟技術(shù)指標，實現(xiàn)綠色燒結(jié)的預期目標，燒結(jié)區(qū)域環(huán)境顯著改善。

通過本項目的實施亦促進了燒結(jié)技術(shù)更新?lián)Q代，提升新技術(shù)、新工藝的應用水平，對于貫徹國家低耗、低排放的綠色發(fā)展理念具有重要意義。