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380m2燒結機長期穩(wěn)定實現(xiàn)900mm厚料層燒結生產(chǎn)管理、技術、設備上實施的關鍵技術。通過基礎配礦優(yōu)化、發(fā)展適宜爐料結構、提高設備保障能力、工藝技術進步等，生產(chǎn)基礎條件由不穩(wěn)定變穩(wěn)定，燒結過程控制參數(shù)等變量因子由不穩(wěn)定向穩(wěn)定發(fā)展，實現(xiàn)了提質(zhì)降耗的高效燒結。
關鍵詞 厚料層燒結 燒結技術 燒結管理
1 前言
馬鋼煉鐵總廠南、北區(qū)現(xiàn)共有5臺燒結機，其中北區(qū)的兩臺380m2燒結機于2007年先后建成投產(chǎn)，原設計面積為360m2，料層高度為700mm。為突破產(chǎn)質(zhì)量瓶頸，2009年～2010年先后對兩臺燒結機進行了擴容改造（主要將燒結機臺車加寬加高，未增加有效抽風燒結面積），實現(xiàn)了900mm厚料層生產(chǎn)。通過對厚料層技術不斷總結和完善，各項經(jīng)濟技術指標呈逐年提升態(tài)勢，經(jīng)歷了由量到質(zhì)的蛻變過程，近年來燒結指標見表1。多年來的生產(chǎn)實踐表明，實施以技術創(chuàng)新與管理創(chuàng)新相結合為基礎的大型燒結機綜合技術是馬鋼燒結技術發(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）返礦指燒結內(nèi)循環(huán)返粉和高爐槽下燒結礦、球團、塊礦篩下粉。
2 厚料層燒結關鍵技術
380m2燒結機900mm厚料層燒結能夠長期高效應用，主要得益于不斷地自我完善工藝技術，高度、有效融合“技術先行、管理跟進”的燒結技術管理理念，打造并踐行“以燒結系統(tǒng)穩(wěn)定為保障，以經(jīng)濟機速、厚料層燒結為基礎，以水、碳、風最優(yōu)匹配為支撐，以過程穩(wěn)定和組織高效為導向”的燒結技術基本路線架構[1]。
2.1 燒結抽風系統(tǒng)特性匹配及優(yōu)化
燒結生產(chǎn)以風為綱，核心是抽風燒結過程。要實現(xiàn)厚料層燒結，除了要有高透氣性的混合料，還必須研究并選好與燒結抽風系統(tǒng)特性較好匹配的燒結主抽風機[2，3]。馬鋼兩臺380m2燒結機建設中，借鑒了馬鋼300m2燒結機和寶鋼原1號450m2燒結機的主抽風機特點和運行實際。對燒結抽風系統(tǒng)特性匹配以及Voice公式的研究表明：900mm厚料層燒結，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、甚至達到較好的水平，需要有較高的風量，即單位風量需在105m3/min.m2以上。為此，確定了380m2燒結機主抽風機設計全壓17.5 kPa，風量為20000m3/min，單位燒結面積風量為105.26m3/min.m2的基本工藝參數(shù)，并選配了豪頓-華風機（合資品牌），實現(xiàn)了900mm厚料層燒結與之相匹配的燒結抽風系統(tǒng)。
此外，兩臺380m2燒結機主抽變頻分別于2016年9月和2017年3月實現(xiàn)了變頻控制，燒結負壓相對降低1kPa左右，主抽風機運行在工況點以下，提高了燒結料層風量，為厚料層燒結創(chuàng)造了條件。
2.2 打造燒結系統(tǒng)保障能力“維穩(wěn)”體系
2.2.1 優(yōu)化基礎配礦
配礦是燒結的基礎，馬鋼傳統(tǒng)配礦方法是基于鐵礦石常溫下的化學成分、粒度組成、鐵礦石類型等特性，燒結工藝只能通過調(diào)整操作制度被動迎合燒結原料，易造成生產(chǎn)被動。同時靠“點菜吃飯”和過度“低價礦”為代價換取配礦降本的不合理配礦模式，使鐵礦石在燒結過程中的高溫行為和作用均發(fā)生了變化，對燒結礦產(chǎn)、質(zhì)量帶來較大影響[4]，尤其對原料條件要求更為苛刻的厚料層燒結帶來更多不利因素。
自2014年下半年開始，推行以“穩(wěn)定配礦結構和性能、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較高。同時馬鋼技術中心自主開發(fā)以同化層厚度為核心、基于鐵礦石高溫基礎特性的燒結配礦技術[5]，并開發(fā)了智能化的燒結配礦優(yōu)化應用軟件，用來指導鐵礦石的使用及燒結配礦的優(yōu)化，使從僅“依據(jù)鐵礦石資源量、化學成分及成本”的一般配礦水平邁進到“兼顧鐵礦石資源量、化學成分及成本，同時依據(jù)鐵礦石高溫特性進行配礦”的先進配礦水平，減少了燒結配礦的盲目性，有利于燒結生產(chǎn)操作和質(zhì)量的穩(wěn)定。
2.2.2 構建工序之間相匹配的物流
爐料結構穩(wěn)定是高爐爐況穩(wěn)定和順行的基礎，同時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)量平衡因素的嚴重制約后，逐步構建了相對穩(wěn)定的鐵、燒、球生產(chǎn)物料大平衡系統(tǒng)。作為爐料結構70%以上比例的燒結礦，其數(shù)量須首先滿足對高爐的保供，因此在確保燒結礦產(chǎn)量的前提下如何保證低機速厚料層燒結是關鍵。通過長期的生產(chǎn)實踐摸索，確立了適宜的燒結礦R水平為2.00～2.05（歷年來燒結礦R控制如圖4），既滿足了高爐經(jīng)濟爐料結構的基本需求，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，相應燒結機機速控制在1.45～1.55m/min，為發(fā)展低機速厚料層經(jīng)濟燒結奠定了基礎條件。
2.2.3 創(chuàng)新管理，促進燒結設備穩(wěn)定運行
設備可靠運行是燒結生產(chǎn)順行的基本保障。多年來380m2燒結機設備管理致力于打造設備保障能力建設，實現(xiàn)設備與生產(chǎn)高效統(tǒng)一。以點檢標準化、崗位巡檢標準化為載體，建立了主體設備運行能力打分評價體系，實現(xiàn)故障管控“對癥下藥”；以標準化作業(yè)為引領，創(chuàng)新了燒結高效檢修模式，實現(xiàn)月修后15天內(nèi)系統(tǒng)停機故障基本為零；通過設備故障案例點評，推動生產(chǎn)、設備、協(xié)力自我管理，減少重復故障的發(fā)生；通過建立設備跟蹤與維修檔案，確立設備的合理維修周期，消除故障隱患；技術創(chuàng)新解決了混合機托輪、燒結機臺車、帶冷機鏈接等設備故障“瓶頸”問題。燒結系統(tǒng)設備故障率逐步降低至0.3%，剔除中修影響年作業(yè)率達到了97%以上，是厚料層燒結產(chǎn)質(zhì)量匹配的重要支撐。
2.3 燒結工藝技術自主集成創(chuàng)新
2.3.1 發(fā)展經(jīng)濟機速，挖掘厚料層燒結潛力
“薄鋪快轉”向“厚鋪慢轉”燒結生產(chǎn)理念的轉變，是技術進步的關鍵和基礎。厚料層燒結由于降低了機速和垂直燒結速度，延長了燒結料層在高溫下的保持時間[6]，從而改善燒結礦質(zhì)量和降低能耗。在燒結系統(tǒng)保障能力提高的促進作用下，逐步發(fā)展以“降低機速、提高有效料層”的經(jīng)濟生產(chǎn)模式，將燒結機機速長期穩(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壓這對難以調(diào)和的矛盾[7]，進一步發(fā)揮和挖掘厚料層燒結技術的生產(chǎn)潛力（見表3）。通過提高燒結礦強度質(zhì)量、降低返粉，進而提高燒結礦有效入爐量為目標，形成了“以質(zhì)保量、以量帶量“的連鎖效應，帶動了燒結礦質(zhì)量、經(jīng)濟指標齊升。
2.3.2 風量分配技術優(yōu)化
實施厚料層燒結的關鍵在于改善料層透氣性，而料層透氣性除受原料條件和設備性能等客觀條件影響外，還受以“水、碳、風”匹配支撐燒結過程的操作環(huán)節(jié)制約。通過對燒結風量分配研究和生產(chǎn)實踐，在透氣性差的階段采用較高抽風負壓，而在過濕層消失后透氣性較好階段采用低負壓燒結，形成“低壓、恒速、均風”燒結的操作模式，能明顯改善燒結礦質(zhì)量。通過合理調(diào)節(jié)主抽變頻風機、風箱蝶閥開度，促使頭、中、尾部料面風速基本趨于一致（頭、中、尾部料面平均風速區(qū)間為0.8～1.2m/s），使燒結過程不同階段的垂直燒結速度均保持相對適宜的范圍內(nèi)，確保了燒結料層有足夠的高溫保持時間[8]，以促進燒結礦質(zhì)量的提升（見表4）。后期擬通過對風量分配深層次研究，建立“水、碳、風”相匹配的生產(chǎn)操作模型，以利于標準化操作參數(shù)擇優(yōu)，促進燒結過程的進一步穩(wěn)定。
2.3.3 生產(chǎn)過程智能控制技術
原設計的燒結基礎自動化控制系統(tǒng)，主要依靠操作人員經(jīng)驗判斷調(diào)整，操作調(diào)整盲目性和隨意性較大，不利于燒結過程穩(wěn)定。隨著精細化操作要求的提升，燒結技術團隊自主設計、開發(fā)了一套以物料平衡控制模型、動態(tài)配料模型、混合料水份控制模型、點火控制模型、均衡布料模型、BRP控制模型、風量分配控制模型為基礎模型的燒結機智能控制模型集成技術，將生產(chǎn)操作模型全部整合、鏈接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、智能分析，用自動控制系統(tǒng)替代人工判斷、操作調(diào)整?？刂葡到y(tǒng)投入后，燒結過程穩(wěn)定性相對提高了5%以上，工序能耗等經(jīng)濟技術指標顯著改善。
3 結語
燒結系統(tǒng)穩(wěn)定是實現(xiàn)高效燒結生產(chǎn)的前提。馬鋼380m2燒結機生產(chǎn)貫徹和落實“以穩(wěn)為先”的操作理念和技術管理理念，通過基礎配礦優(yōu)化、穩(wěn)定爐料結構、提高設備保障能力、工藝技術創(chuàng)新等措施不斷改善厚料層燒結生產(chǎn)基礎條件，促進了燒結過程控制參數(shù)等變量因子由不穩(wěn)定向穩(wěn)定發(fā)展，在長期穩(wěn)定實現(xiàn)900mm厚料層燒結的基礎上不斷挖掘厚料層燒結的生產(chǎn)潛力。“智能工廠”是目前燒結技術發(fā)展的主流，馬鋼380m2燒結機目前依靠工藝進步與自動化水平的逐步提升，正在開發(fā)和應用大型燒結機綜合操作技術，將實現(xiàn)智能控制作為燒結技術發(fā)展方向，逐漸開始了由計算機操作替代人工操作的燒結自動化進程。
4 參考文獻
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