張群山 程 濤 徐 冰
（馬鞍山鋼鐵股份有限公司煉鐵總廠）
摘 要 本文闡述了馬鋼兩臺(tái)380m2燒結(jié)機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)900mm厚料層燒結(jié)生產(chǎn)管理、技術(shù)、設(shè)備上實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)基礎(chǔ)配礦優(yōu)化、發(fā)展適宜爐料結(jié)構(gòu)、提高設(shè)備保障能力、工藝技術(shù)進(jìn)步等，生產(chǎn)基礎(chǔ)條件由不穩(wěn)定變穩(wěn)定，燒結(jié)過(guò)程控制參數(shù)等變量因子由不穩(wěn)定向穩(wěn)定發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了提質(zhì)降耗的高效燒結(jié)。
關(guān)鍵詞 厚料層燒結(jié) 燒結(jié)技術(shù) 燒結(jié)管理
1 前言
馬鋼煉鐵總廠南、北區(qū)現(xiàn)共有5臺(tái)燒結(jié)機(jī)，其中北區(qū)的兩臺(tái)380m2燒結(jié)機(jī)于2007年先后建成投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)面積為360m2，料層高度為700mm。為突破產(chǎn)質(zhì)量瓶頸，2009年～2010年先后對(duì)兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)進(jìn)行了擴(kuò)容改造（主要將燒結(jié)機(jī)臺(tái)車加寬加高，未增加有效抽風(fēng)燒結(jié)面積），實(shí)現(xiàn)了900mm厚料層生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)厚料層技術(shù)不斷總結(jié)和完善，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)呈逐年提升態(tài)勢(shì)，經(jīng)歷了由量到質(zhì)的蛻變過(guò)程，近年來(lái)燒結(jié)指標(biāo)見(jiàn)表1。多年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐表明，實(shí)施以技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新相結(jié)合為基礎(chǔ)的大型燒結(jié)機(jī)綜合技術(shù)是馬鋼燒結(jié)技術(shù)發(fā)展的最佳選擇[1]。
注：（1）2010年后平料器高度為900mm，表中燒結(jié)層厚為混合料在平料器壓料前的自然堆積的料層高度。
（2）返礦指燒結(jié)內(nèi)循環(huán)返粉和高爐槽下燒結(jié)礦、球團(tuán)、塊礦篩下粉。
2 厚料層燒結(jié)關(guān)鍵技術(shù)
380m2燒結(jié)機(jī)900mm厚料層燒結(jié)能夠長(zhǎng)期高效應(yīng)用，主要得益于不斷地自我完善工藝技術(shù)，高度、有效融合“技術(shù)先行、管理跟進(jìn)”的燒結(jié)技術(shù)管理理念，打造并踐行“以燒結(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定為保障，以經(jīng)濟(jì)機(jī)速、厚料層燒結(jié)為基礎(chǔ)，以水、碳、風(fēng)最優(yōu)匹配為支撐，以過(guò)程穩(wěn)定和組織高效為導(dǎo)向”的燒結(jié)技術(shù)基本路線架構(gòu)[1]。
2.1 燒結(jié)抽風(fēng)系統(tǒng)特性匹配及優(yōu)化
燒結(jié)生產(chǎn)以風(fēng)為綱，核心是抽風(fēng)燒結(jié)過(guò)程。要實(shí)現(xiàn)厚料層燒結(jié)，除了要有高透氣性的混合料，還必須研究并選好與燒結(jié)抽風(fēng)系統(tǒng)特性較好匹配的燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)[2，3]。馬鋼兩臺(tái)380m2燒結(jié)機(jī)建設(shè)中，借鑒了馬鋼300m2燒結(jié)機(jī)和寶鋼原1號(hào)450m2燒結(jié)機(jī)的主抽風(fēng)機(jī)特點(diǎn)和運(yùn)行實(shí)際。對(duì)燒結(jié)抽風(fēng)系統(tǒng)特性匹配以及Voice公式的研究表明：900mm厚料層燒結(jié)，理論上17.05 kPa可滿足需要，但為了保證厚料層生產(chǎn)的生產(chǎn)率不降低、甚至達(dá)到較好的水平，需要有較高的風(fēng)量，即單位風(fēng)量需在105m3/min.m2以上。為此，確定了380m2燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)全壓17.5 kPa，風(fēng)量為20000m3/min，單位燒結(jié)面積風(fēng)量為105.26m3/min.m2的基本工藝參數(shù)，并選配了豪頓-華風(fēng)機(jī)（合資品牌），實(shí)現(xiàn)了900mm厚料層燒結(jié)與之相匹配的燒結(jié)抽風(fēng)系統(tǒng)。
此外，兩臺(tái)380m2燒結(jié)機(jī)主抽變頻分別于2016年9月和2017年3月實(shí)現(xiàn)了變頻控制，燒結(jié)負(fù)壓相對(duì)降低1kPa左右，主抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行在工況點(diǎn)以下，提高了燒結(jié)料層風(fēng)量，為厚料層燒結(jié)創(chuàng)造了條件。
2.2 打造燒結(jié)系統(tǒng)保障能力“維穩(wěn)”體系
2.2.1 優(yōu)化基礎(chǔ)配礦
配礦是燒結(jié)的基礎(chǔ)，馬鋼傳統(tǒng)配礦方法是基于鐵礦石常溫下的化學(xué)成分、粒度組成、鐵礦石類型等特性，燒結(jié)工藝只能通過(guò)調(diào)整操作制度被動(dòng)迎合燒結(jié)原料，易造成生產(chǎn)被動(dòng)。同時(shí)靠“點(diǎn)菜吃飯”和過(guò)度“低價(jià)礦”為代價(jià)換取配礦降本的不合理配礦模式，使鐵礦石在燒結(jié)過(guò)程中的高溫行為和作用均發(fā)生了變化，對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量帶來(lái)較大影響[4]，尤其對(duì)原料條件要求更為苛刻的厚料層燒結(jié)帶來(lái)更多不利因素。
自2014年下半年開(kāi)始，推行以“穩(wěn)定配礦結(jié)構(gòu)和性能、減少小比例礦種配用”為最基本配礦要求為思路，并將精礦粉最高配比控制在15%以內(nèi)，以保持混勻礦平均粒徑3.0mm左右的較高水平，使得其原始透氣性相對(duì)較高。同時(shí)馬鋼技術(shù)中心自主開(kāi)發(fā)以同化層厚度為核心、基于鐵礦石高溫基礎(chǔ)特性的燒結(jié)配礦技術(shù)[5]，并開(kāi)發(fā)了智能化的燒結(jié)配礦優(yōu)化應(yīng)用軟件，用來(lái)指導(dǎo)鐵礦石的使用及燒結(jié)配礦的優(yōu)化，使從僅“依據(jù)鐵礦石資源量、化學(xué)成分及成本”的一般配礦水平邁進(jìn)到“兼顧鐵礦石資源量、化學(xué)成分及成本，同時(shí)依據(jù)鐵礦石高溫特性進(jìn)行配礦”的先進(jìn)配礦水平，減少了燒結(jié)配礦的盲目性，有利于燒結(jié)生產(chǎn)操作和質(zhì)量的穩(wěn)定。
2.2.2 構(gòu)建工序之間相匹配的物流
爐料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是高爐爐況穩(wěn)定和順行的基礎(chǔ)，同時(shí)也很大程度上決定了煉鐵原料各生產(chǎn)工序系統(tǒng)的穩(wěn)定與否。煉鐵總廠北區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)在飽受2013年之前的產(chǎn)質(zhì)量平衡因素的嚴(yán)重制約后，逐步構(gòu)建了相對(duì)穩(wěn)定的鐵、燒、球生產(chǎn)物料大平衡系統(tǒng)。作為爐料結(jié)構(gòu)70%以上比例的燒結(jié)礦，其數(shù)量須首先滿足對(duì)高爐的保供，因此在確保燒結(jié)礦產(chǎn)量的前提下如何保證低機(jī)速厚料層燒結(jié)是關(guān)鍵。通過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐摸索，確立了適宜的燒結(jié)礦R水平為2.00～2.05（歷年來(lái)燒結(jié)礦R控制如圖4），既滿足了高爐經(jīng)濟(jì)爐料結(jié)構(gòu)的基本需求，也能很好的匹配各工序之間產(chǎn)能發(fā)揮和高效協(xié)同發(fā)展，相應(yīng)燒結(jié)機(jī)機(jī)速控制在1.45～1.55m/min，為發(fā)展低機(jī)速厚料層經(jīng)濟(jì)燒結(jié)奠定了基礎(chǔ)條件。
2.2.3 創(chuàng)新管理，促進(jìn)燒結(jié)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行
設(shè)備可靠運(yùn)行是燒結(jié)生產(chǎn)順行的基本保障。多年來(lái)380m2燒結(jié)機(jī)設(shè)備管理致力于打造設(shè)備保障能力建設(shè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與生產(chǎn)高效統(tǒng)一。以點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)化、崗位巡檢標(biāo)準(zhǔn)化為載體，建立了主體設(shè)備運(yùn)行能力打分評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)故障管控“對(duì)癥下藥”；以標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)為引領(lǐng)，創(chuàng)新了燒結(jié)高效檢修模式，實(shí)現(xiàn)月修后15天內(nèi)系統(tǒng)停機(jī)故障基本為零；通過(guò)設(shè)備故障案例點(diǎn)評(píng)，推動(dòng)生產(chǎn)、設(shè)備、協(xié)力自我管理，減少重復(fù)故障的發(fā)生；通過(guò)建立設(shè)備跟蹤與維修檔案，確立設(shè)備的合理維修周期，消除故障隱患；技術(shù)創(chuàng)新解決了混合機(jī)托輪、燒結(jié)機(jī)臺(tái)車、帶冷機(jī)鏈接等設(shè)備故障“瓶頸”問(wèn)題。燒結(jié)系統(tǒng)設(shè)備故障率逐步降低至0.3%，剔除中修影響年作業(yè)率達(dá)到了97%以上，是厚料層燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量匹配的重要支撐。
2.3 燒結(jié)工藝技術(shù)自主集成創(chuàng)新
2.3.1 發(fā)展經(jīng)濟(jì)機(jī)速，挖掘厚料層燒結(jié)潛力
“薄鋪快轉(zhuǎn)”向“厚鋪慢轉(zhuǎn)”燒結(jié)生產(chǎn)理念的轉(zhuǎn)變，是技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。厚料層燒結(jié)由于降低了機(jī)速和垂直燒結(jié)速度，延長(zhǎng)了燒結(jié)料層在高溫下的保持時(shí)間[6]，從而改善燒結(jié)礦質(zhì)量和降低能耗。在燒結(jié)系統(tǒng)保障能力提高的促進(jìn)作用下，逐步發(fā)展以“降低機(jī)速、提高有效料層”的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)模式，將燒結(jié)機(jī)機(jī)速長(zhǎng)期穩(wěn)定在1.45～1.55m/min水平，從生產(chǎn)組織策略調(diào)整上一定程度上解決了厚料層與高負(fù)壓這對(duì)難以調(diào)和的矛盾[7]，進(jìn)一步發(fā)揮和挖掘厚料層燒結(jié)技術(shù)的生產(chǎn)潛力（見(jiàn)表3）。通過(guò)提高燒結(jié)礦強(qiáng)度質(zhì)量、降低返粉，進(jìn)而提高燒結(jié)礦有效入爐量為目標(biāo)，形成了“以質(zhì)保量、以量帶量“的連鎖效應(yīng)，帶動(dòng)了燒結(jié)礦質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)齊升。
2.3.2 風(fēng)量分配技術(shù)優(yōu)化
實(shí)施厚料層燒結(jié)的關(guān)鍵在于改善料層透氣性，而料層透氣性除受原料條件和設(shè)備性能等客觀條件影響外，還受以“水、碳、風(fēng)”匹配支撐燒結(jié)過(guò)程的操作環(huán)節(jié)制約。通過(guò)對(duì)燒結(jié)風(fēng)量分配研究和生產(chǎn)實(shí)踐，在透氣性差的階段采用較高抽風(fēng)負(fù)壓，而在過(guò)濕層消失后透氣性較好階段采用低負(fù)壓燒結(jié)，形成“低壓、恒速、均風(fēng)”燒結(jié)的操作模式，能明顯改善燒結(jié)礦質(zhì)量。通過(guò)合理調(diào)節(jié)主抽變頻風(fēng)機(jī)、風(fēng)箱蝶閥開(kāi)度，促使頭、中、尾部料面風(fēng)速基本趨于一致（頭、中、尾部料面平均風(fēng)速區(qū)間為0.8～1.2m/s），使燒結(jié)過(guò)程不同階段的垂直燒結(jié)速度均保持相對(duì)適宜的范圍內(nèi)，確保了燒結(jié)料層有足夠的高溫保持時(shí)間[8]，以促進(jìn)燒結(jié)礦質(zhì)量的提升（見(jiàn)表4）。后期擬通過(guò)對(duì)風(fēng)量分配深層次研究，建立“水、碳、風(fēng)”相匹配的生產(chǎn)操作模型，以利于標(biāo)準(zhǔn)化操作參數(shù)擇優(yōu)，促進(jìn)燒結(jié)過(guò)程的進(jìn)一步穩(wěn)定。
2.3.3 生產(chǎn)過(guò)程智能控制技術(shù)
原設(shè)計(jì)的燒結(jié)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，主要依靠操作人員經(jīng)驗(yàn)判斷調(diào)整，操作調(diào)整盲目性和隨意性較大，不利于燒結(jié)過(guò)程穩(wěn)定。隨著精細(xì)化操作要求的提升，燒結(jié)技術(shù)團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)了一套以物料平衡控制模型、動(dòng)態(tài)配料模型、混合料水份控制模型、點(diǎn)火控制模型、均衡布料模型、BRP控制模型、風(fēng)量分配控制模型為基礎(chǔ)模型的燒結(jié)機(jī)智能控制模型集成技術(shù)，將生產(chǎn)操作模型全部整合、鏈接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、智能分析，用自動(dòng)控制系統(tǒng)替代人工判斷、操作調(diào)整。控制系統(tǒng)投入后，燒結(jié)過(guò)程穩(wěn)定性相對(duì)提高了5%以上，工序能耗等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)顯著改善。
3 結(jié)語(yǔ)
燒結(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定是實(shí)現(xiàn)高效燒結(jié)生產(chǎn)的前提。馬鋼380m2燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)貫徹和落實(shí)“以穩(wěn)為先”的操作理念和技術(shù)管理理念，通過(guò)基礎(chǔ)配礦優(yōu)化、穩(wěn)定爐料結(jié)構(gòu)、提高設(shè)備保障能力、工藝技術(shù)創(chuàng)新等措施不斷改善厚料層燒結(jié)生產(chǎn)基礎(chǔ)條件，促進(jìn)了燒結(jié)過(guò)程控制參數(shù)等變量因子由不穩(wěn)定向穩(wěn)定發(fā)展，在長(zhǎng)期穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)900mm厚料層燒結(jié)的基礎(chǔ)上不斷挖掘厚料層燒結(jié)的生產(chǎn)潛力?！爸悄芄S”是目前燒結(jié)技術(shù)發(fā)展的主流，馬鋼380m2燒結(jié)機(jī)目前依靠工藝進(jìn)步與自動(dòng)化水平的逐步提升，正在開(kāi)發(fā)和應(yīng)用大型燒結(jié)機(jī)綜合操作技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)智能控制作為燒結(jié)技術(shù)發(fā)展方向，逐漸開(kāi)始了由計(jì)算機(jī)操作替代人工操作的燒結(jié)自動(dòng)化進(jìn)程。
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