李明 赵利明 匡朝辉
摘要：厚料层烧结具有改善烧结矿质量、降低工序能耗、改善各项烧结指标等优点。基于厚料层烧结的可行性分析，湛钢 1#550m2 烧结机通过设备改造、操业参数优化、技术水平提升等措施，成功实现 900mm 以上厚料层烧结的生产实践。实施厚料层烧结后，从厚料层对生产过程、产品质量及能源消耗的影响进行分析，烧结成品率提高了 0.55%，吨矿工序能耗降低 2.88kgce，取得了良好经济效益。
关键词：厚料层烧结；成品率；节能降耗
厚料层烧结是 20 世纪 80 年代发展起来的烧结技术，得到了广泛应用和发展。生产实践证明，厚料层烧结具有改善烧结矿质量、降低工序能耗等优点。目前，宝山、马钢、天津联合特钢等众多国内钢铁企业实现了 900mm 以上厚料层烧结，取得了良好的经济效益。宝钢湛江钢铁有限公司（以下简称湛钢）1#550m2 烧结机原设计料层厚度为 800mm，但烧结机栏板预留了 150mm 抬升空间，以备增加烧结料层厚度。在 2019 年 4 月年修期间，经过设备改造，烧结台车栏板提升至950mm，经过一系列技术探索和生产实践，自 7 月份起，烧结料层厚度不断提升，并在 9 月份达到了 900mm 以上，且各项烧结指标得到明显改善。
一、厚料层烧结可行性分析
为保证厚料层烧结的顺利实施，在设备栏板改造前，从烧结设备、工艺、原料条件等方面，对厚料层烧结的可行性进行深入技术分析。
（一）设备能力分析
1. 主排能力分析
烧结机共配置 2 台主排风机，单台风机设计流量 25500m3 /min，设计全压19.0kPa。在料层厚度为 800mm 时，烧结过程负压基本在 18kPa 左右，风门开度保持在 55% 以下，烧结主排能力相对富余，为进一步提高料层厚度创造了良好条件。
2. 设备漏风率分析
在设计之初，采用了各种降低漏风的新技术，烧结漏风率一直维持在较低水平。同时，在一烧结年修期间，对烧结漏风点进行了集中整治，烧结漏风率良好。
（二）工艺操作分析
烧结使用的矿粉主要是巴西粉和澳洲低价矿粉，具有较好的粒度组成，混匀矿平均粒度基本在 3.0mm 以上。其中，匀矿中黏附粉（-0.25mm）比例基本在15% 以下，具有较好的制粒效果。
原料系统采用两段混合、两段加水的方式。加水均采用程序自动控制，可根据制粒效果对一、二混加水的总量和比例进行调整，并在混合料中添加生石灰，有效保证了混合料的制粒效果和制粒强度，进一步改善了原始料层的透气性，为厚料层烧结奠定基础。
二、厚料层烧结技术措施
厚料层烧结虽然能大幅度改善烧结质量，降低过程能耗，带来良好的经济效益，但在实际生产过程中，厚料层同样会给烧结过程带来不利因素。如果操作不当，会造成烧结质量劣化，影响高炉稳定顺行。对此，可采取以下措施：
（一）合理控制烧结负压
提高烧结主排风门开度，增大烧结负压，可增加烧结料层单位面积的抽风量，保证烧结过程有效进行。但是，过分增加抽风能力，也会对烧结过程带来负面影响，一方面会造成烧结电耗增加；另一方面，由于抽风作用的加强，烧结料层会被进一步压实。因此，根据主排设计能力及烧成控制要求，将烧结过程负压控制在 18~19kPa 之间。
（二）降低烧结料层阻力
针对烧结过程中的原始料层、燃烧带、干燥预热带、过湿带对烧结料层阻力的影响进行分析和研究，造成烧结料层阻力增大的原因在于：一是料层升高，造成物料压实及过湿带变宽；二是粉焦粒度控制偏粗，造成烧结燃烧带变宽，恶化烧结热态透气性。针对以上问题，以改善烧结料层的透气性、增加单位面积的有效抽风量为目的，提出以下改善措施：
1. 改善烧结原始料层透气性
根据物料条件及时调整一、二混添加水量和比例，保证混合料具有良好的制粒效果。目前，由于烧结精粉比例的提高，烧结混料水分控制在 7.5%~7.6%，较之前高 0.1%~0.2%。同时，二混添加水量由之前的 5~6t 提升至目前的 7~8t。
提高生石灰配比。由于单纯的黏附粉成球后完全靠毛细力维持，在烧结过程中一旦失去水分，很容易破碎。提高生石灰配比，可有效提高成球强度，有利于料温增加，降低过湿层的影响，进而改善烧结原始料层的透气性。在原燃料相同的情况下，料层提高后，吨矿生石灰单耗可升高 1 ~2kg。
对通气棒进行改型。原有通气棒的尺寸和间距与新的料层厚度不匹配，不能保证透气的均匀性。因此，对通气棒的数量、间距进行调整，通气棒由原来的 3 排增至6 排，每排 12 或 13 根，在垂直方向上交叉布置。
2. 改善烧结过程透气性
一是根据混合料制粒效果，严格控制混合料水分上限，减少过湿层厚度，改善烧结过程的透气性。二是严格控制粗粉焦粒度，粉焦粒度过粗会导致燃烧带变宽，进而增加烧结过程中的料层阻力，恶化烧结透气性，将粉焦粒度控制在 1.4 ~1.5mm。三是针对粉焦和煤执行不同的破碎标准，要求煤和焦分开，单独破碎和配入，严禁混料破碎混进同一个槽，保证不同燃料配比下燃烧带热量的稳定。四是适当降低点火温度，料层提高后机速减慢，烧结料面在点火炉内停留时间延长。为避免料面点火过融，恶化烧结表面透气性，烧结点火温度由之前的1150℃ ~1200℃降低至 1100℃ ~1150℃。
三、厚料层烧结生产实践效果
由于湛江一、二烧结除了烧结机栏板高度存在差异之外，其他设备、原燃料条件和操作人员均相同。因此，将一烧结厚料层生产实践效果与二烧结进行对比，从厚料层对生产过程、产品质量及能源消耗的影响来分析，具体指标分析如表 1 所示。
（一）过程参数变化
从表 1 可以看出，料层提高，且料层装入密度有所上升。尤其在 7 月份，差异达到了 0.05t/m3 ，后期，经过强化混合料制粒效果，装入密度差异逐步缩小，9 月份差异降低至 0.02t/m3 。同时，随着烧结料层厚度的增高，一烧结主排入口负压相对二烧结有所升高，但差异不大，均远低于设计全压 19.0kPa。层厚提高导致垂直燃烧速度明显加快，经分析，主要是一烧结负压增加所致。
（二）烧结质量影响
由表 2 可以看出，料层厚度提高后，烧结利用系数一直保持在 31.5t/（m2 ·d）以上，较二烧结高出 1.79t/（m2 ·d）。料层厚度提高后，烧结质量明显改善，其中，烧结矿强度比二烧结提高 0.94%，成品率提高 0.55%，这主要是由于料层提高后，强度较低的表层烧结矿相对减少，烧结过程蓄热能力强，燃烧带温度升高，矿物结晶充分，进而改善了烧结矿强度，提高了成品率。烧结料层提高后，一烧结烧结矿的平均粒度较二烧结有所降低，可能是烧结垂直燃烧速度过快所致，烧结矿粉率差异主要和筛网筛分效率有关。
（三）能耗影响
由表 3 可以看出，一烧结料层厚度提高后，由于料层自动蓄热作用，烧结各项能耗指标改善明显。其中，一烧结整体工序能耗相对二烧结降低了 2.88kgce/（t·s），固体燃料单耗较二烧结降低了1.93kg/（t·s），COG 单耗较二烧结降低了 0.58m3 /（t·s），蒸汽回收较二烧结提高了 2.87kg/（t·s）。
四、结语
湛钢一烧结机栏板改造完成后，经过一系列技术措施和工艺优化，烧结料层厚度稳步提升，月均值达到了 900mm 以上。通过对比二烧结生产实绩表明，烧结料层提高后，烧结过程生产平稳，烧结矿的质量及能耗指标明显改善。其中，成品率提高了 0.55%，吨矿工序能耗降低了 2.88kgce，创造了良好的经济效益，达到了预期效果。
通过跟踪烧结数据发现，一烧结料层提高后，烧结的垂直燃烧速度加快，烧结矿的平均粒度有所降低。对此，需进一步深化研究，消除厚料层烧结带来的不利影响。目前，烧结料层厚度已达到了 900mm 以上，但距离改造栏板高度 950mm 仍存一定差距，仍有较大进步空间。
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