滕國興,盛芹世
山東鋼鐵萊蕪鋼鐵集團有限公司規劃發展部,山東 萊蕪 271104
萊鋼集團煉鐵老區共有四座高爐,原高爐焦碳經過兩焦篩篩分,篩上物大焦經料車直接進人高爐作為燃料,篩下物碎焦則經過碎焦車提升進入碎焦倉,用汽車運至燒結原料場,作為燒結生產的燃料使用。篩下物碎焦中含有大量的焦丁,碎焦沒有進行篩分再利用,造成極大的浪費。在國內其它鋼鐵廠,有對高爐碎焦進行篩分,回收焦丁配加入爐的先進經驗,與國內高爐相比,萊鋼煉鐵老區四座高爐有它的局限性。1#、2#高爐的前身為620m3,幾經改造大修擴容,由750m3到1080m3。3#、4#高爐由750m3大修擴容到1080m3。原系統沒有涉及焦丁利用這一系統,因此,碎焦系統的改造,焦丁的回收利用相比其它高爐,難度大,需要解決的問題多。
焦炭在高爐冶煉中主要作為發熱劑、還原劑和料柱骨架。高爐下部料柱的透氣性完全由焦炭來維持。焦碳強度不好,料柱的透氣性變壞,高爐難于接受風量和風溫,同時噴吹量也受限制。此外,生成大量的焦粉摻入爐渣,使渣變稠,還會造成難行或懸料。焦炭質量成為保持爐況順行的質量指標。
2006~2008年,老區四座高爐分別進行了大修擴容改造,隨著高爐生產能力的提高,對入爐焦碳的需求也不斷增長,加之市場外購焦碳的供給的緊張,及焦碳質量下滑,成為制約高爐生產的重要環節。
與國內同類型高爐進行對比,老區四座高爐的入爐焦比高,平均在350kg/tFe左右,因此高爐的成本高,效益低。節約焦碳,就是降低成本,是挖潛的重要措施。
燒結生產使用小于12mm小顆粒的焦粉,而大于12mm大顆粒的焦丁容易產生混合不均、燃燒不充分現象。因此,碎焦中大于12mm的焦丁混入焦粉即造成燒結工藝難以消化,又造成燃料的極大浪費。
因此,迫切需要對高爐碎焦系統與燒結焦粉系統進行改造,提高焦碳的利用率,回收焦丁,實施配加入爐冶煉方式,降低焦比,節約成本。
原高爐碎焦系統基本結構為兩個碎焦倉,原碎焦系統的結構簡單,上部設有碎焦軌道,在16.7m處為碎焦車受料斗,在15.2m平臺上設置有碎焦卷揚系統,下部為90m3碎焦倉,在碎焦倉下部設置有閘門。
改造后主要工藝流程為:焦碳通過槽下兩個焦碳振動篩的篩分,大于18mm的合格焦進入高爐料車,由料車卷揚機提升,送入高爐進行冶煉。小于18mm的碎焦則經過篩下物溜槽落入碎焦車,由碎焦車卷揚機提升進入經過改造后的碎焦處理系統。在碎焦倉的上部經過焦丁篩的篩分,焦丁篩的篩網為10mm,小于18mm大于10mm的焦丁通過篩上物溜槽進入1#碎焦皮帶機,然后落入2#碎焦大傾角皮帶機進入焦丁倉存儲,當高爐需要配加焦丁時,進入振動給料機,通過稱量系統,進入3#碎焦皮帶機,進入右礦皮帶機配加到燒結礦中進入高爐進行冶煉。小于10mm的焦粉則由焦丁篩的篩下物溜槽落入碎焦倉,最后經過汽車運輸,進入燒結系統。具體改造如下:
2.1.1 焦碳振動篩的篩網改造
槽下兩焦碳振動篩的篩網為14mm,配合碎焦系統的改造,根據工藝需要,將篩網改為18mm。焦碳經過振動篩的篩分,進行分級。大于18mm的合格焦按原工藝最終進入高爐進行冶煉。小于18mm的碎焦內含有大量的焦丁,需要進行二次篩分,分離出焦丁和焦粉。通過增大篩網,減少了焦碳篩分時間,提高了高爐上料速度和能力,為高爐高產創造了條件。
2.1.2 舊碎焦系統的改造
改造的宗旨是保持并充分利用原碎焦系統。原碎焦系統改造的空間狹小,并且受周圍設備、及上料斜橋的影響,在此基礎上進行改造難度相當大。根據工藝要求通過計算, 改造舊碎焦系統必須滿足兩大條件:一是在原系統上減少原碎焦倉的容積,增設焦丁篩分系統,二是必須保證新碎焦倉的容積為50m3。通過對多種方案的選則,最終方案如下:
1)利用原有鋼結構鋼柱,在16.7m設置鋼梁、平臺,將原有碎焦卷揚機系統由15.2m平移至此平臺;
2)因碎焦卷揚機平移的上抬,相應的將原有道軌直段垂直斷開,增加1m。同時將原有碎焦受料斗下部截去0.5m;
3)對原有的碎焦倉進行改造,把15.4m和 12.9m之間的原有碎焦倉拆除,在12.9m設置鋼梁平臺;
4)在16.7m下部安裝2.3m3倉,在12.9m平臺安裝焦丁篩;
5)在2.3m3的倉下部安裝手動插板閥,控制碎焦的流量。焦丁篩的分級粒度為10mm。在焦丁篩的下部安裝篩下物溜槽,以便于經過焦丁篩的篩分,小于10mm的焦粉能順利進入碎焦倉。在焦丁篩的上部安裝篩上物溜槽,使大于10mm小于18mm的焦丁能順利進入1#碎焦皮帶機;
6)把12.9m到6.73m之間的原有碎焦倉部分進行改造分割封閉,建成容積為51m3的碎焦倉存儲焦粉。新的碎焦倉下部安裝電液動扇形閘,控制焦粉的流量,卸料進入汽車。
2.1.3 新建焦丁倉系統
在碎焦倉的北部新建一個60m3鋼結構形式的焦丁倉,用來儲存焦丁。在焦丁倉的下部設置有稱量漏斗,保證了配加到燒結礦的焦丁的準確計量,提高了配料的準確性。
2.1.4 焦丁的運輸系統
焦丁在焦丁倉和碎焦倉之間的運輸也是一個難題。由于焦丁倉和碎焦倉相對位置一定,碎焦倉相對焦碳振動篩的位置一定,為保證碎焦卷揚的正常運行,設計了兩條皮帶來完成焦丁運輸。1#碎焦皮帶機把從焦丁篩篩上物溜槽來的焦丁進行運輸;因現場位置的限定,選用一條的大傾角皮帶機提升焦丁,向焦丁倉送料。
2.1.5 焦丁的配加入爐
在焦丁倉下部安裝3#碎焦皮帶機,寬度B=500mm,運輸速度為v=1.25m/s。根據高爐爐況,將焦丁經過稱量,準確送至右礦皮帶機,配加到燒結礦中,進入高爐進行冶煉,月均焦丁比達到30kg/t,達到了國內較高水平。
2.2.1 原來燒結焦粉系統工藝
焦化廠或煉鐵廠高爐槽下來的焦粉經上料皮帶,經小焦篩進行篩分,粒度小于12mm的焦粉由篩下物皮帶進入四輥破碎機破碎成粒度小于3mm的焦粉(大于85%),經皮帶進配料室配料進行燒結,篩上物粒度大于12mm的焦丁經皮帶運輸到焦炭外排料倉經汽車拉往廠外賣給外單位,但其中含有部分粒度大于24mm的焦丁高爐可用,這一部分外賣產生了巨大的浪費。
2.2.2 改造熱內容
在原來焦炭外排料倉混凝土框架內,利用原有的框架柱子,拆除原有料倉,增設兩層鋼平臺,其中在6.21m平臺上,增設一臺篩子型號XBSFJ150x360-Ⅰ棒條振動篩系統。篩上物與篩下物落地,中間壘一混凝土墻隔開。篩子的分級點22mm,振動篩將原來焦粉一次篩篩上物(粒度大于12mm的焦?。┐笥?4mm的焦丁部分作為篩上物篩出,這部分焦碳運往高爐,當作高爐燃料進行冶煉。
新加棒條篩篩分系統如下圖所示:
經改造后高爐項目取得了良好的效果,四座高爐年回收焦丁8.5萬噸。實現了焦碳分級入爐,提高了焦碳的利用率。改造后,對不同粒度的焦碳進行充分利用,收到了良好的冶煉效果和經濟效益??鄢蝻L溫的提高、煤比的增加,燒結礦品位的提高、富氧的提高的影響降低的焦比,因配加焦丁,降低焦比12.61kg/tFe,節約大量的焦碳,產生了可觀的效益。同時解決了焦丁混入焦粉造成的燒結工藝難以消化,混合不均、燃燒不充分的現象。
2010年9月對燒結焦粉系統進行改造,改造后取得了良好的效果,通過增加焦粉二次篩分工藝,可有效回收燒結焦粉中粒度大于24mm的焦丁,節約焦碳,提高了焦炭利用率。經統計,平均每月可回收粒度大于24mm的焦丁790t,有效提高了焦炭利用率。
通過對高爐碎焦系統“碎焦倉的分割改造”和燒結焦粉系統增加二次篩分改造,進行焦丁的回收,實現了焦丁配加入爐的冶煉方式,改善了高爐爐料的透氣性,保證了高爐的高產高效,節約了大量的焦碳,降低了焦比,降低了生鐵成本。實踐證明,該項目的實施是可行、有效的,取得了一定的效果,具有推廣應用價值。
[1]煉鐵.中冶南方工程技術有限公司.
[2]《高爐煉鐵》(中冊).冶金工業出版社.