大型烧结技术在首钢京唐钢铁厂工程中的创新应用

时间:2017-03-06 16:46 来源:未知 作者:admin 点击:次

北京首钢国际工程技术有限公司(以下简称:首钢国际工程公司)烧结专业作为公司的主工艺专业之一,始终坚持以市场为先导,以技术为根本,以“高效、节能、环保”为宗旨,不断推进技术创新,充分发挥与企业紧密结合的优势,面向生产,不断总结和吸取生产中的经验及技术成果,积累了丰富的经验,培养了一批技术专家,形成了烧结和球团工程的核心技术。

在首钢京唐钢铁厂烧结工程设计中,自主研究开发了技术先进、具有创新特色的550㎡烧结机和580㎡环冷机,设备规格在国内目前已投产运行的烧结厂中名列第一,创“中国企业新纪录”,技术水平处于国内领先、国际先进水平。

1 、大型烧结机的研发背景

随着钢铁产业的快速发展,我国烧结机的技术装备水平得到了大幅度提升,烧结机大型化趋势明显。生产实践证明,烧结设备大型化具有产品质量高、能耗低、运行费用低、劳动生产率高、便于集中管理和实现高度自动化等优点,同时可减少污染源,有利于环境保护。

首钢京唐钢铁厂是首钢实施搬迁结构调整,建设的具有21世纪世界先进水平的钢铁企业。其汇集了国内外钢铁流程中先进的技术装备,创造了国内设备大型化的新记录。钢铁厂烧结项目以设备大型化、流程简洁化、能源循环化的特点位居国内首位。设计打破传统封闭意识,走开放合作、自主创新道路,大力推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料,以创新理念实现技术升级,为提高钢铁厂综合科技水平,打造新一代可循环钢铁厂起到了重要的支撑作用。

2 、大型烧结机的技术特点

2.1总图布置紧凑,流程简洁

烧结厂设计中按照新一代钢铁制造流程工程学原理,运用动态有序的流程结构和运动力学理论,通过对冶金工程“界面技术”的研究,建立工序间物质流、能源流、信息流动态有序、高效协调的“在线”运行理念,在各工序流程优化、先进的基础上进行了系统集成优化,使烧结厂系统流程短捷紧凑,总图布置顺畅合理,其突出表现在2台烧结机的燃料破碎系统、配料系统、成品筛分系统、主抽风系统、主控室、环境除尘系统及配套公辅设施均采用集中布置,全厂仅有一个单独的转运站,此总图布置不仅大大降低了工程投资和运营成本,而且便于生产管理和设备维护。

2.2设置燃料预筛分,避免燃料的过粉碎

首钢京唐烧结厂含铁原料为进口矿粉,粒度较粗,要求固体燃料的粒度不宜过细,应尽量减少<0.5mm粒级的含量,而且,就首钢京唐目前的燃料情况,给料粒度中<3mm约占50%左右,在确定燃料破碎系统的工艺配置时设置了圆振筛对燃料进行预筛分,筛下物作为成品进入配料室料仓,筛上物依次通过对辊破碎机和四辊破碎机完成粗、细碎后进入配料室料仓。

2.3优化配料仓结构形式和仓下给料设备,实现稳定给料和提高自动配料的准确性

在首钢京唐项目的设计中,根据不同的原料性质采用了不同的仓型和仓下给料形式,在生石灰料仓的锥段部分安装了流化装置,避免蓬仓、堵仓带来的下料不畅,实现了配料仓下稳定连续给料,保证了配料的准确性,保证了烧结矿的质量指标,使之碱度稳定率为99%,品位稳定率100%,合格品率100%,一级品率92%。

2.4合理确定混合机参数,强化混合制粒

混合工序采用两段式混合,混合设备采用的是经过大型烧结生产实践证实的、成熟可靠的圆筒混合机,完成混合料的混匀、制粒过程。混合机露天布置,便于大型混合机的安装和检修。为强化混合制粒,采用了以下技术措施:

1)二次混合机采用进口液压马达传动,设备运行平稳,可根据制粒情况调整混合机转速,提高成球率,有利于提高混合料的透气性;

2)加大生石灰的配比,强化生石灰作为混合料制粒粘结剂的作用;

3)实现混合料水分自动控制,稳定水分。

2.5混合料布料小闸门采用液压控制,自动调节布料厚度

首钢京唐烧结机布料装置采用液压控制系统,布料闸门的开度由液压缸控制,液压系统合闸送电后电机运转,PLC控制DT3打开,经2s延时后,系统压力达到额定值。根据PLC所接收的控制信号(模拟信号)和液压杆所在位置的比较结果,打开DT1或DT2,使液压机构前进或后退。当达到给定值时停止运动。当系统压力过高时,输出报警。如果在一定时间内不采取动作,压力持续偏高,PLC可以采取自动停止电机等措施,当压力偏低时自动启动电机。

2.6采用烧结机台车加宽技术

首钢京唐烧结机台车结构,在综合工艺和设备因素后确定采用加宽形式,此结构与传统设计相比,可明显减少烧结台车侧壁部位的漏风量,使烧结过程中沿台车侧壁抽吸的空气形成气流通过烧结生料,改善了这些边缘部位的烧结状况,从而实现减少返矿量,提高烧结设备生产率,降低能源消耗。

2.7采用环冷机台车加宽技术

首钢京唐环冷机采用台车加宽技术,在保持环冷机的风箱、机架、回转框架和台车主体不变的前提下,首先以台车三角梁为基础,在三角梁与台车下面风箱区的交汇处,加设向外展宽的台车斜板,台车斜板与水平面的角度在30°-60°之间,然后再按最终所设栏板宽度,将台车栏板外移。

2.8厚料层烧结梯形布料技术

在烧结“自动蓄热”作用下,增加烧结布料厚度,下层烧结矿可以获得更高的烧结温度。烧结温度提高,生成的液相量增多,粘结相增多,增强了下层烧结矿强度,提高了烧结矿整体强度,烧结矿转鼓强度提高。

首钢京唐烧结机实行梯形布料,通过(1)二混加蒸汽,提高混合料温度,强化制粒;(2)适当调节点火器空燃比,由原来的11降低至6.5;(3)降低九辊布料器的转速等技术措施改善料层透气性,将料层厚度由750mm提高至800mm后,转鼓强度提高约0.12%,FeO降低约0.37%,返矿率降低约1.6%,相应成品率提高约1.6%,烧结矿粒度极大和极小部分明显减少,中间粒级明显增加,烧结矿粒度组成更加趋于均匀。

2.9环冷机热风循环余热利用技术

在首钢京唐烧结项目设计中,我公司改进了余热利用工艺,采用热风循环工艺,设置双压余热锅炉,充分回收烟气的热量,节约能源,净化环境。

1)环冷机一冷段的高温废气通过烟罩上的热风管道经过耐热多管除尘器降尘后依次进入高温段高压过热器、高温段高压蒸发器和高温段高压水预热器,之后通过废气管道依次进入高温段低压蒸发器、高温段低压水预热器,经过循环风机回到环冷机的冷却风管道作为冷却风使用,设计产过热蒸汽产量:40t/h,过热蒸汽压力:1.1MPa;饱和蒸汽量:≥12t/h,饱和蒸汽压力:0.3MPa。

2)环冷机二冷段部分低温废气通过低温段水预热器后排入大气,部分用管道引去解冻库用于冬季解冻。

2.10集中筛分工艺布置

国内大型烧结厂中成品筛分系统大多采用分散筛分,布置两到三个成品筛分间对成品进行筛分分级,此种布置带来的问题是设备分散,转运环节多,除尘点多,不便于集中管理,首钢京唐烧结成品筛分系统考虑上述不足,采用大型筛分设备,并将筛分设备集中布置在同一厂房内,集中润滑,集中除尘,既节省了占地面积,又便于集中管理。

2.11全厂环境除尘采用高效布袋除尘器

首钢京唐烧结厂2台烧结机共配套设置了6套环境除尘系统对扬尘部位进行除尘处理,设计中集成了当前先进、成熟的除尘工艺技术,采用高效低压脉冲布袋除尘器净化,并在布袋除尘器前选用粗颗粒分离器,解决烧结高琢磨度粉尘对布袋的损害,以满足工艺生产及人体卫生要求,防止环境污染。经除尘后,岗位含尘浓度≤5 mg/m³,烟尘排放浓度≤20 mg/m³。    

2.12全厂除尘灰采用密相气力输送技术首钢国际工程公司自2004年开始在球团项目的设计中采用除尘灰密相气力输送系统,体现了突出的优点,与传统的螺旋给料机或带式输送机的运输形式相比主要表现在:(1)输送设备和管道实现全密封,避免了除尘灰转运过程产生的二次扬尘,改善了工作条件和厂区环境;(2)输灰过程全自动化控制;(3)电耗低;(4)工艺流程简洁。

2.13 全自动化闭路控制技术

首钢京唐烧结工艺过程采用全自动化控制,主要的闭环控制有(1)配料采用配料专家系统,可预测烧结矿成分,实现全自动配料。配料专家中可以直接输入所要的碱度中线、混合料含碳量和总上料量。(2)混合系统采用红外线水分仪自动检测和调节,水分波动范围小。(3)烧结采用烧结专家系统,可实现烧结机机速闭环自动调节,自动调节21#-27#风箱执行机构开度,实现了烧结终点的自动调节。利用雷达测定料面,在台车宽度方向上,等距离安装了6个雷达监测装置,根据雷达测定的料位反馈值,自动调节圆辊转速和下料口6个小闸门开度,实现了自动布料。(4)根据烧结矿FeO含量的要求,采用FeO在线监测仪,实现了混合料含C量的闭环控制。

3、烧结技术研发团队

多年工程咨询和设计使首钢国际工程公司烧结专业形成了丰厚的技术沉淀,造就了烧结专业一支技术领先、服务一流的人才队伍。烧结专业现有设计人员43人,其中教授级高工3人,高级工程师13人,工程师27人,硕士12人,本科学士27人。