燒結(jié)混合機(jī)加水分布優(yōu)化實(shí)踐

趙海立  李敬如  王岳飛  

（河鋼集團(tuán)邯鋼邯寶公司煉鐵廠，河北邯鄲 056015）

摘  要：邯寶煉鐵廠對(duì)1#、2#燒結(jié)機(jī)進(jìn)行了擴(kuò)容改造，燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能擴(kuò)大以后，出現(xiàn)了混合機(jī)總加水量相應(yīng)提高、生產(chǎn)水的水質(zhì)不好（雜質(zhì)太多）、檢修后期出現(xiàn)霧化噴嘴堵塞的現(xiàn)象，加水霧化噴嘴分布的不合理主要是上下排部分噴嘴上下重合，造成了混合機(jī)筒體大量粘料，混合機(jī)充填率低混合機(jī)的造球粒度變差，進(jìn)而影響燒結(jié)料層透氣性、燒結(jié)礦量。

關(guān)鍵詞：混合機(jī)；噴嘴；粒度；加水量

Optimization of water distribution of sintering mixing machine

Zhao Hai-li，LI Jing-ru，WANG Yue-fei

（Ironmaking Plant of Hanbaosteel，Handan iron and steel company，HeiBei iron and steel group，Handan 056015，Hebei，China）

Abstract：steel new sintering machine，after desulfurization bypass completely block， desulfurization system will run as a main line，through the development of desulfurization and system of sintering machine control system to solve the high desulfurization booster fan pressure "surge"，unable to raise the valve opening the winner of the exhaust fan，duct pressure reduced， the problems that restrict the yield and quality of sintering machine.

Key words：mixing machine；nozzle；particle size；water addition

1 前言

隨著全球鋼鐵經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的逐步下行，各鋼廠都在進(jìn)一步降低鐵水成本。邯寶煉鐵廠首先停配成本較高的球團(tuán)礦將燒結(jié)礦入爐比例提高到80%。其次，燒結(jié)混勻料中大量配入低價(jià)原料，使得燒結(jié)礦的產(chǎn)能不能滿足高爐的生產(chǎn)需求。再次，國(guó)家環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，脫硫系統(tǒng)在封堵旁路以后和燒結(jié)系統(tǒng)串聯(lián)運(yùn)行，由于脫硫系統(tǒng)影響燒結(jié)檢修周期變短，檢修時(shí)間較長(zhǎng)，降低了燒結(jié)機(jī)的作業(yè)率，燒結(jié)礦產(chǎn)量缺口很大。為了提高燒結(jié)礦產(chǎn)量，西區(qū)煉鐵廠分別對(duì)1#、2#燒結(jié)機(jī)進(jìn)行了擴(kuò)容改造。燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能擴(kuò)大以后，出現(xiàn)了以下幾個(gè)問題。其一、混合機(jī)總加水量相應(yīng)提高；其二、因生產(chǎn)水的水質(zhì)不好，雜質(zhì)太多，到檢修后期出現(xiàn)霧化噴嘴堵塞現(xiàn)象；其三、由于加水霧化噴嘴分布的不合理，主要是上下排部分噴嘴上下重合，造成了混合機(jī)筒體大量粘料，不僅每次檢修要投入大量的人力清理混合機(jī)，很不安全，而且混合機(jī)筒體粘料，造成混合機(jī)充填率低混合機(jī)的造球粒度變差，進(jìn)而影響燒結(jié)料層透氣性、燒結(jié)礦量；其四、由于混合機(jī)粘料造成混合機(jī)負(fù)荷加大，對(duì)設(shè)備有一定損壞，電耗也有所增加。因此對(duì)混合機(jī)加水系統(tǒng)進(jìn)行了攻關(guān)改造。

2 改進(jìn)前的狀況

混合機(jī)加水由一次混合機(jī)和二次混合機(jī)分別加水，每臺(tái)混合機(jī)筒體有上下兩排加水管，每排加水管以2米長(zhǎng)為一組加水，上排加水管每組平均分布3個(gè)霧化噴嘴，下排加水管每組平均分布4個(gè)霧化噴嘴，每個(gè)霧化噴嘴口徑都是8mm。當(dāng)初設(shè)計(jì)時(shí)，一次混合機(jī)的最大加水量35噸，二次混合機(jī)最大加水量10噸。燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能擴(kuò)大以后，混合機(jī)總加水量相應(yīng)提高，一次混合機(jī)加水量不能滿足一混加水比例80～90％的生產(chǎn)要求，尤其到檢修后期由于噴頭堵塞總加水量常常不能滿足燒結(jié)生產(chǎn)的需要，成為制約提高產(chǎn)量、延長(zhǎng)設(shè)備檢修周期的重要因素。因上排相鄰兩個(gè)噴嘴的間隔是667mm，下排相鄰兩個(gè)噴嘴的間隔是500毫米，就會(huì)造成上下兩排加水管有的霧化噴嘴出在垂直方向上發(fā)生重合或間距太小（如下圖紅圈內(nèi)的兩個(gè)噴嘴），造成了混合機(jī)局部加水量過大筒體大量粘料。其位置分布如圖1所示：

3 造球機(jī)理

混合料造球分為三個(gè)階段：形成母球，母球長(zhǎng)大，長(zhǎng)大的母球密實(shí)，這三個(gè)階段都是在水分的作用下完成的。

形成母球：物料加水潤(rùn)濕到最大分子結(jié)合水后，以返礦顆粒為核心開始形成母球，當(dāng)物料繼續(xù)加水潤(rùn)濕到毛細(xì)水階段時(shí)，潤(rùn)濕的物料受到滾動(dòng)和搓動(dòng)的作用，借助毛細(xì)力作用，顆粒被拉向毛細(xì)水的中心形成母球，即毛細(xì)水含量較高的緊密顆粒的集合體。

母球長(zhǎng)大：當(dāng)加水適量時(shí)，母球表面水分含量接近適宜的毛細(xì)水含量，在其他礦粉中水分含量較低，接近最大分子結(jié)合水量，母球在混合機(jī)內(nèi)滾動(dòng)，進(jìn)一步壓緊，物料之間毛細(xì)管形狀和尺寸發(fā)生改變，過剩的毛細(xì)水?dāng)D壓到母球表面，在運(yùn)動(dòng)中粘上潤(rùn)濕程度相對(duì)較低的顆粒，多次重復(fù)之后，母球進(jìn)一步長(zhǎng)大。

長(zhǎng)大母球密實(shí)：長(zhǎng)大到符合標(biāo)準(zhǔn)要求尺寸的生球在滾動(dòng)和搓動(dòng)機(jī)械作用下，使生球內(nèi)顆粒按接觸面積最大進(jìn)行排列，使生球內(nèi)顆粒進(jìn)一步壓緊，若干顆粒共有一個(gè)薄膜層，形成生球，其中各顆粒靠分子粘結(jié)力，毛細(xì)力和內(nèi)摩擦力作用相互結(jié)合，機(jī)械強(qiáng)度增大，若全部毛細(xì)水由生球中排出，則得到機(jī)械強(qiáng)度最大的生球。

根據(jù)混勻料造球機(jī)理，一次混合機(jī)主要目的是加水潤(rùn)濕、混勻，使混合料水分、粒度   料中各組分均勻分布，而二次混合機(jī)除繼續(xù)混勻外，還要進(jìn)行補(bǔ)充潤(rùn)濕，其主要目的是制粒。所以一次混合機(jī)要加總加水量的80%-90%，且在一次混合機(jī)的進(jìn)料端加水量多于出料端加水，還有如圖2所示混合料在混合機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的狀態(tài)，下排加水量要大于上排的加水量，才避免水噴到筒壁上，造成筒壁粘料。

4 改進(jìn)措施

4.1 增加了霧化噴嘴數(shù)量，上下排統(tǒng)一考慮均勻分布噴嘴，二混分段加水

增加一次混合機(jī)上排霧化噴嘴的數(shù)量，上下兩排水管在每2米一組里面各平均分布4個(gè)霧化噴嘴。每排霧化噴嘴間距為500毫米，上下兩排相鄰霧化噴嘴的間距為250毫米。上排霧化噴嘴的安裝角度和加水管垂直面成30℃角，下排霧化噴嘴的安裝角度和加水管的垂直面成60℃角，這樣既能保證再出現(xiàn)霧化噴嘴堵塞的情況下依然能夠把水加足，不會(huì)出現(xiàn)加水的不足現(xiàn)象，也能使每段加水平均分布。

在二次混合機(jī)霧化噴嘴沿長(zhǎng)度方向（2米為一組）分為數(shù)段：準(zhǔn)備段（2米）為受料不加水；主潤(rùn)濕段（4米）加水，以形成造球核心；造球段（4米）不加水，使小球成型硬固；補(bǔ)充加水段（2米）對(duì)尚未成球部分進(jìn)行潤(rùn)濕；小球硬化段（6米），總長(zhǎng)18米。                                

4.2 擴(kuò)大加水管霧化噴嘴的口徑

根據(jù)下排水管對(duì)應(yīng)物料多，混合機(jī)進(jìn)料端物料水分更低的情況，確定下排多加水上排少加水，進(jìn)料端多加水出料端少加水的原則。具體是在一次混合機(jī)入口的前2組加水管道上排霧化噴嘴的口徑由原來的8mm擴(kuò)大到10mm，下排霧化噴嘴的口徑也擴(kuò)大到10mm，中間2組霧化噴嘴上排還是保持8mm，下排霧化噴嘴口徑擴(kuò)大到10mm，出口幾組的霧化噴嘴口徑還保持8毫米。這樣就會(huì)保證混合機(jī)前段加水量明顯大于混合機(jī)后段的加水量，下排加水量大于上排的加水量。圖3是改造后的加水霧化噴嘴分布。

5 改進(jìn)后效果

本次對(duì)一二次混合機(jī)加水霧化噴嘴進(jìn)行了改造。改造后僅一次混合機(jī)加水量能達(dá)到50噸，滿足了擴(kuò)容后正常加水需求，混合機(jī)的造球率明顯大于改造之前，混合料的透氣性有所改善，為燒結(jié)機(jī)提高產(chǎn)質(zhì)量創(chuàng)造了必要條件，也為進(jìn)一步增加廉價(jià)原料的配入，降低了原料的成本。混合機(jī)的筒體粘料情況大為改觀，每次檢修時(shí)減少了大量的勞動(dòng)力。見圖4和圖5。

在降低混勻料價(jià)格的同時(shí)，燒結(jié)礦產(chǎn)量也穩(wěn)定在日產(chǎn)23200噸，滿足了高爐燒結(jié)礦入爐比例80％以上的要求，停配了價(jià)格高于燒結(jié)礦的酸性球團(tuán)礦，這樣也降低鐵水成本。其次因混合機(jī)的造球效果得到改善，為配加污泥等冶金廢料創(chuàng)造了有利條件。再次，筒體粘料情少且均勻，檢修時(shí)不再用派大量的人力清理混合機(jī)，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了大塊積料清理過程中墜落造成人員傷害的幾率。另外，減少混合機(jī)筒體粘料，降低了混合機(jī)負(fù)荷，提高了設(shè)備使用壽命。