燒結機的選用原則與新技術應用
2013-05-15 17:24:27 來源：北方爐窯協會
燒結機的選用原則與新技術應用
一 燒結的含義
將含鐵粉狀料或細粒料進行高溫加熱，在不完全熔化的條件下燒結成塊的過程。鐵礦粉燒結是一種人造富礦的過程，燒結礦是用于高爐冶煉的主要成品爐料，約占入高爐爐料的80-90%，燒結礦的質量影響著高爐操作的順行也決定了鐵水的品質高低。
二 燒結的方法
燒結礦的燒結方法一般有以下幾種方法：
（1）鼓風燒結：燒結鍋，平地吹；以及帶式燒結機。
（2）抽風燒結：
a：連續式：帶式燒結機和環式燒結機等；
b：間歇式：固定式燒結機，如盤式燒結機和箱式燒結機；
c：移動式燒結機，如步進式燒結機；
（3）在煙氣中燒結：回轉窯燒結和懸浮燒結。
燒結鍋及平地吹方法為“土法燒結”，產量極低，生產環境惡劣，無環保措施，生產成本也非常高，此類燒結機早已被國家明令取締。
箱式燒結機及環式燒結機因生產規模較小、設備不能大型化發展，生產成本高，生產利用系數低（0.8-1.2），該類設備燒結面積一般在18-40㎡范圍，目前日生產量一班都在1000噸以下，此類設備在2000年開始已經退出市場，國家也取締限制此類設備的使用。
鼓風燒結法因存在工藝缺陷及環保治理困難等原因極少有應用，目前應用*廣泛的為抽風式燒結，燒結機基本都是帶式燒結機及步進式燒結機兩類工藝設備。
三、新型燒結機的裝備選擇
1、帶式燒結機的選用原則與新技術應用：
帶式燒結機是冶金燒結作結礦作為一種優質的高爐原料，在國外已經有一百多年的生產歷史，在中國也有幾十年的生產歷史。燒結礦具有含鐵品位高，冶金性能好，適合較長時間儲存和遠距離運輸等商品化優勢。與球團礦搭配使用，可有效的降低高爐焦比和提高高爐產量，能使高爐爐料結構合理化，*終使高爐達到優質﹑低耗﹑高效之目的。
帶式燒結機是我國冶金鋼鐵企業使用*為廣泛，成熟的一種燒結機機型，其技術是先進的﹑可靠的﹑實用的。主要適用于大﹑中型規模的燒結廠對鐵礦粉的燒結處理。工藝設計先進﹑運行高效連續﹑配料潤滑系統使設備運行更加安全，并具有產品質量好﹑能耗低﹑污染小等特點。
帶式燒結機是冶金燒結作業中的主要設備，主要由燒結臺車﹑頭尾星輪﹑傳動裝置﹑混合料及鋪底料裝置﹑骨架﹑尾部移動裝置﹑點火裝置﹑風箱﹑端部密封裝置﹑灰塵排除裝置﹑干油集中潤滑裝置等組成。用于將不同成份粒度的精礦粉﹑富礦粉及其它原料燒結成塊，供高爐煉鐵使用。
唐山金泉冶金能源新技術開發有限公司與國內*大院設計的帶式燒結機近幾年在新技術應用上有了很大突破，在裝備設計制造領域在國內已經處于領先地位，新型帶式燒結機主傳動裝置采用兩嚙合柔性傳動或雙包絡蝸桿柔性傳動，混合料布料裝置采用耐磨圓筒給料機裝置和寬皮帶及九輥布料器等裝置，燒結臺車和滑道密封裝置采用柔性軟密封雙板簧全密封結構，臺車采用分體組合結構、頭尾端部密封采用多級連桿式和磁性柔性密封裝置等，混合料斗﹑鋪底料倉等設備設有自動稱重裝置，干油集中潤滑采用自動雙線端式干油潤或全智能控制干油潤滑。
燒結機的工藝生產配套技術也突破了原有生產模式，唐山金泉冶金能源新技術開發有限公司經過多年的研究與生產實踐，成功的開發了“逆波強化制粒厚料層燒結新技術”、“頭尾柔性密封裝置”“蓖式松料器”“新型輥式布料器”等獲得了多項專利技術。
“逆波強化制粒厚料層燒結新技術”的工藝特點是：通過改變混合機工藝參數及改變延長混合料在混合機內的有效滾動路程，通過改變襯板造粒結構，增加新式機內布料裝備，并向混合機加裝多角度可調式霧化噴頭，使混合機內的制粒效果和物料霧化效果得到*提高，使燒結混合料造成3mm以上小球大于80﹪以上，通過降低燒結機漏風率35-40﹪﹑增加蒸汽預料混合料裝置﹑多級松料器﹑偏析布料工藝﹑節能型點火爐技術、點火爐節能保溫技術﹑提高料層厚度等方法，實現厚料層﹑低溫﹑高氧化性氣份燒結。這種方法燒出的燒結礦質量均勻、燒結礦強度高﹑還原性好。燒結礦主要固結方式為：針狀﹑柱狀貼酸鈣固結。在多家生產廠生產實踐證明：“強化制粒厚料層燒結新技術”不但可提高燒結機產量，同時可降低燒結能耗﹑提高燒結礦質量。一般可提高燒結機產量5-15﹪，降低燒結固體燃料5-15﹪，提高燒結礦還原性3-5﹪（絕對值），提高燒結礦轉鼓1-3﹪（絕對值）。燒結礦中5-10mm粒級明顯減少。
目前唐山金泉冶金能源新技術開發有限公司設計制造的帶式燒結機主機系列主要有：18㎡、24㎡、36㎡、45㎡、52㎡、60㎡、75㎡、90㎡、100㎡、112㎡、132㎡、152㎡、189㎡、210㎡、230㎡、260㎡、300㎡、360㎡、400㎡等帶式燒結機工程及裝備。生產利用系數在1.5-2.0范圍，設備單機日產燒結礦從600噸到16000噸均可設計制造。配套帶冷機從30-120㎡及140-360㎡環式冷卻機技術裝備也在國內處于領先水平。
2、步進式式燒結機的選用原則與新技術應用：
步進式燒結機（別稱：平式燒結機、平面循環燒結機）是冶金燒結作業中的主要設備，主要由燒結臺車﹑液壓推車機﹑混合料斗﹑鋪底料裝置﹑風箱﹑端部密封裝置﹑機尾渡車﹑點火器﹑回車機構﹑卷揚傳動裝置﹑干油潤滑裝置等組成，步進式平面循環機上冷卻結機工程目前為國內同等產量燒結工程投資*低的機型，是近幾年興起的一種新型的燒結機，具有投資省﹑結構簡單實用、建設周期短（總建設期為150天左右）、投資回收期快、運行費用低、除塵效果好、擴容改造方便的特點，現國內推廣速度非常快。
步進式平面燒結機是采用成熟的帶式燒結機部分設備，通過機械鏈接使燒結機在一個矩形平面內循環工作，所有運行設備在同一個平臺運行，沒有帶式燒結機復雜的傳動裝置及較高的操作平臺，冷卻方式可以和燒結臺車在統一機組進行機上冷卻，也可選用環式或帶式冷卻方式，可達到帶式燒結機相同的燒結礦質量，接近帶式燒結機自動化控制程度及環保要求，目前唐山金泉冶金能源新技術開發有限公司已開發28-160㎡步進燒結機并已設計成功180-300㎡大型步進燒結機。
步進式燒結機特別適用于中、小鋼鐵廠的土法燒結改造和完善煉鐵工藝配套設施新建或擴建燒結工序，由于它的獨特優點，目前已成為燒結機行列中的重要成員，受到中小煉鐵企業的歡迎。
該工程燒結和冷卻在同一機組運行，投資還不到帶式燒結機的60%，設計利用系數*高可達1.65，設備利用率可達95%以上，*近唐山金泉冶金能源新技術開發有限公司在原技術基礎上開發了一系列新工藝、新技術，各項技術經濟指標良好，取得了顯著的經濟效益。尤其采用無熱篩工藝、細料鋪底工藝、多輥偏析布料技術、機上混料預熱技術、空氣機上預熱技術、機上多級疏料技術、圓筒逆波造粒技術、高溫霧化造球技術等多項專利技術的應用，受到了生產廠家的贊揚，同時也為今后燒結工藝流程的簡化和降低工程投資的設計積累了有益的經驗。
唐山金泉冶金能源新技術開發有限公司自96年*系統開發研制了步進式平面循環燒結機技術以來，已為全國各地鋼鐵廠分別建設了18㎡、24㎡、28㎡、30 ㎡ 、36㎡、38㎡、42㎡、72㎡、76㎡、80㎡、91㎡和105㎡、112㎡、132㎡、160㎡等步進式平面循環燒結機多臺。該工程適用于燒結磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、錳礦、鎳礦、磷礦等燒結。
采用步進式平面循環機上冷卻結機主要技術優勢如下：
a.燒結過程氧化反應充分完全，有利于降低燒結礦Feo含量，提高還原性能。
b．機上冷卻過程中燒結礦餅急冷產生破裂，使燒結礦具有均勻的粒度產品質量好。
C．混合料燒結和冷卻作業在同一臺機組上完成，簡化了流程和設備，設備維護量低，提高主機作業率。
d.機上冷卻由于沒有熱礦破碎和篩分工序,并采用抽風冷卻式,勞動環境好,除塵易治理.
e. 機上冷卻工藝成品率高,反礦率低.
3、新型燒結機的配套工藝設計特點：
唐山金泉冶金能源新技術開發有限公司設計制造的帶式燒結機及步進式燒結機生產工藝配套設施一般包括：原燃料的接受、貯存，溶劑、燃料的準備，配料，混合，制粒，布料，點火燒結，熱礦破碎，熱礦篩分，熱礦冷卻，冷礦篩分，鋪底料、成品燒結礦及返礦的貯存、運輸等工藝環節。
機上冷卻工藝不包括熱礦破碎和熱礦篩分。
代燒結工藝流程不再使用熱礦工藝，應使用冷礦工藝。在冷礦工藝中，宜推廣具有鋪底料系統的流程。
主要工藝特點如下：
1）燃料采用四輥開路破碎系統，以保證獲得合格的成品粒度.
2）自動重量配料：配料均采用自動重量配料。各種原料均自行組成閉環定量調節，再通過總定系統與邏輯控制系統，組成自動重量配料系統，特點是設備運行平穩、可靠，使燒結礦合格率、一級品率均有較大幅度提高，同時可減少每噸燒結礦燃料量，降低高爐焦比。
3）設計可以采用小球燒結燃料分加工藝。實踐證明，小球燒結工藝有利于燒結機厚料層生產及操作，不僅提高燒結礦產量、質量，同時與外配燃料相結合，降低燒結礦FeO含量，降低燃料消耗10～20%，燒結機利用系數提高10～20%。
4）采取在混合料中添加生石灰及通入蒸汽等強化燒結措施，確保燒結過程穩定、高產。生石灰采用密封罐車運輸風動輸送，*大限度改善周邊環境。
5）為了穩定混合料水分、成分，采用混合料添加水自動控制；冷返礦進行定量配料。
6）采用厚料層燒結，節約能源，改善燒結礦質量。
7）為穩定燒結生產，延長臺車壽命，設有鋪底料系統。由完善的整粒系統獲得合格粒度的鋪底料。
8）成品燒結礦篩分室只設一個冷礦篩,流程簡單，布置緊湊，在一個廠房內即可完成全部冷礦篩分作業；占地小，投資省，省人員；燒結礦轉運次數少，冷返礦量降低；檢修方便。
9）燒結機燒結段采用高效電除塵器，除塵效率高，凈化后廢氣含塵濃度≤50mg/m3。
10）擬設計回收高溫廢氣，余熱利用生產蒸汽。
11）該工藝設計無熱礦振動篩，改善機尾環境，降低了主廠房的平臺標高，節省投資；燒結礦冷卻采用抽風式冷卻，結構簡單，操作量及維修量小。
12）在適當部位設置橋式吊車、電動葫蘆等檢修設施，以保證良好的檢修條件。
13）總圖布置料流順，轉運次數少，占地面積小。
4、新型燒結機的選擇原則：
1、帶式燒結機生產的燒結礦質量好，單機產量大，自動化程度高，適用于1000m³以上大型高爐配套建設。
2、帶式燒結機工程投資較高，一般單位面積投資在110萬元左右，如建設一座100㎡帶式燒結機工程，整體工程投資在11000萬元（1.1億元）左右，適合國營及大型鋼鐵企業建設使用。
3、從企業降低工程投資實現短平快角度考慮可優先考慮步進式燒結機。步進燒結機投資較低，在同等規模產量條件下整體工程投資是帶式燒結機的50-60%，如建設一座100㎡步進式式燒結機工程，整體工程投資在5000-6000萬元范圍，適合民營及小型及中型鋼鐵企業建設使用。
4、從國家產業政策方面考慮及從企業長遠發展考慮應優先考慮帶式燒結機。
5、步進式燒結機噸礦電耗略高于帶式燒結機，從節能角度考慮應優先考慮帶式燒結機。
三、燒結廠生產的相關經濟技術指標參考資料
燒結廠主要技術經濟指標
燒結廠的主要技術經濟指標包括利用系數、作業率、質量合格率、原材料消耗定額等。
1>、利用系數
每臺燒結機每平方米有效抽風面積（m2）每小時（h）的生產量（t）稱燒結機利用系數，單位為t/（m2.h）。它用臺時產量與燒結機有效抽風面積的比值表示：
利用系數=臺時產量（t/h）/有效抽風面積（m2）
=總產量（t）/[總生產臺時（t）× 總有效面積（m2）]
臺時產量是一臺燒結機一小時的生產量，通常以總產量與運轉的總臺時之比值表示。這個指標體現燒結機生產能力的大小，它與燒結機有效面積的大小無關。
利用系數是衡量燒結機生產效率的指標，它與燒結機有效面積的大小無關。
2>、燒結機作業率
作業率是設備工作狀況的一種表示方法，以運轉時間占設備日歷時間的百分數表示：
設備作業率=運轉臺時/日歷臺時× 100%
日歷臺時是個常數，每臺燒結機一天的日歷臺時即為24臺時。它與臺數、時間有關。
日歷臺時=臺數× 24× 天數
事故率是指內部事故時間與運轉時間的比值，以百分數表示：
事故率=事故臺時/運轉臺時× 100%
設備完好率是衡量設備良好狀況的指標。按照完好設備的標準，進行定期檢查。設備完好率是全廠完好設備的臺數與設備總臺數的比值，用百分數表示：
設備完好率=完好設備臺數/設備總臺數× 100%
3>、質量合格率
燒結礦的化學成分和物理性能符合原冶金部YB/T421-92標準要求的叫燒結礦合格品，不符合的燒結礦叫出格品。
根據部頒標準的規定，實際生產檢驗過程及工藝試驗中出現的一部分未檢驗品和試驗品，不參加質量合格率的計算。因此：
質量合格率=（總產量-未驗品量-試驗品量-出格品量）/（總產量-未驗品量-試驗品量）× 100%
質量合格率是衡量燒結礦質量好壞的綜合指標。
燒結礦合格品、一級品或出格品的判定根據其物理化學性能的檢驗結果而定，主要包括燒結礦全鐵（TFe）、氧化亞鐵（FeO）、硫（S）含量、堿度（CaO/SiO2）、轉鼓指數（≥6.3mm）、粉末（< 5mm）等，有的廠還包括氧化鎂（MgO）、氟（F）、磷（P）等。
一級品率=一級品量/合格品量× 100%
轉鼓指數=檢測粒度（≥5mm）的重量/試樣重量×100%
燒結礦篩分指數=篩分后粒度（≤5mm）的重量/試樣重量×100%
4>、燒結礦的原料、燃料、材料消耗定額
生產一噸燒結礦所消耗的原料、燃料、動力、材料等的數量叫消耗定額，包括含鐵原料、熔劑料、燃料、煤氣、重油、水、電、爐蓖條、膠帶、破碎機錘頭、潤滑油、蒸氣等。
5>、生產成本與加工費
生產成本是指生產一噸燒結礦所需的費用，由原料費及加工費兩部分構成。
加工費是指生產一噸燒結礦所需的加工費用（不包括原料費）。它包括輔助材料費（如燃料、潤滑油、膠帶、爐蓖條、水、動力費等），工人工資，車間經費（包括設備折舊費、維修費等）。
6>、勞動生產率
勞動生產率是指每人每年生產燒結礦的噸數。這個指標反映工廠的管理水平和生產技術水平，它又稱全員勞動生產率（全員包括工人和干部）。另外，還有工人勞動生產率，即每個工人每年生產燒結礦的噸數。
技術來源：唐山金泉冶金能源新技術開發有限公司
整理推薦：北方爐窯協會
