燒結混合機加水分布優化實踐

趙海立，李敬如，王岳飛  

（河鋼集團 邯鋼邯寶公司煉鐵廠，河北 邯鄲 056015）

摘  要：邯寶煉鐵廠對1#、2#燒結機進行了擴容改造，燒結機產能擴大以后，出現了混合機總加水量相應提高、生產水的水質不好（雜質太多）、檢修后期出現霧化噴嘴堵塞的現象，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，造成了混合機筒體大量粘料，混合機充填率低混合機的造球粒度變差，進而影響燒結料層透氣性、燒結礦量。

關鍵詞：混合機；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

隨著全球鋼鐵經濟形勢的逐步下行，各鋼廠都在進一步降低鐵水成本。邯寶煉鐵廠首先停配成本較高的球團礦將燒結礦入爐比例提高到80%。其次，燒結混勻料中大量配入低價原料，使得燒結礦的產能不能滿足高爐的生產需求。再次，國家環保要求日趨嚴格，脫硫系統在封堵旁路以后和燒結系統串聯運行，由于脫硫系統影響燒結檢修周期變短，檢修時間較長，降低了燒結機的作業率，燒結礦產量缺口很大。為了提高燒結礦產量，西區煉鐵廠分別對1#、2#燒結機進行了擴容改造。燒結機產能擴大以后，出現了以下幾個問題。其一、混合機總加水量相應提高；其二、因生產水的水質不好，雜質太多，到檢修后期出現霧化噴嘴堵塞現象；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，很不安全，而且混合機筒體粘料，造成混合機充填率低混合機的造球粒度變差，進而影響燒結料層透氣性、燒結礦量；其四、由于混合機粘料造成混合機負荷加大，對設備有一定損壞，電耗也有所增加。因此對混合機加水系統進行了攻關改造。

2 改進前的狀況

混合機加水由一次混合機和二次混合機分別加水，每臺混合機筒體有上下兩排加水管，每排加水管以2米長為一組加水，上排加水管每組平均分布3個霧化噴嘴，下排加水管每組平均分布4個霧化噴嘴，每個霧化噴嘴口徑都是8mm。當初設計時，一次混合機的最大加水量35噸，二次混合機最大加水量10噸。燒結機產能擴大以后，混合機總加水量相應提高，一次混合機加水量不能滿足一混加水比例80～90％的生產要求，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生產的需要，成為制約提高產量、延長設備檢修周期的重要因素。因上排相鄰兩個噴嘴的間隔是667mm，下排相鄰兩個噴嘴的間隔是500毫米，就會造成上下兩排加水管有的霧化噴嘴出在垂直方向上發生重合或間距太小（如下圖紅圈內的兩個噴嘴），造成了混合機局部加水量過大筒體大量粘料。其位置分布如圖1所示：

3 造球機理

混合料造球分為三個階段：形成母球，母球長大，長大的母球密實，這三個階段都是在水分的作用下完成的。

形成母球：物料加水潤濕到最大分子結合水后，以返礦顆粒為核心開始形成母球，當物料繼續加水潤濕到毛細水階段時，潤濕的物料受到滾動和搓動的作用，借助毛細力作用，顆粒被拉向毛細水的中心形成母球，即毛細水含量較高的緊密顆粒的集合體。

母球長大：當加水適量時，母球表面水分含量接近適宜的毛細水含量，在其他礦粉中水分含量較低，接近最大分子結合水量，母球在混合機內滾動，進一步壓緊，物料之間毛細管形狀和尺寸發生改變，過剩的毛細水擠壓到母球表面，在運動中粘上潤濕程度相對較低的顆粒，多次重復之后，母球進一步長大。

長大母球密實：長大到符合標準要求尺寸的生球在滾動和搓動機械作用下，使生球內顆粒按接觸面積最大進行排列，使生球內顆粒進一步壓緊，若干顆粒共有一個薄膜層，形成生球，其中各顆粒靠分子粘結力，毛細力和內摩擦力作用相互結合，機械強度增大，若全部毛細水由生球中排出，則得到機械強度最大的生球。

根據混勻料造球機理，一次混合機主要目的是加水潤濕、混勻，使混合料水分、粒度   料中各組分均勻分布，而二次混合機除繼續混勻外，還要進行補充潤濕，其主要目的是制粒。所以一次混合機要加總加水量的80%-90%，且在一次混合機的進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轉動時的狀態，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 改進措施                      

4.1 增加了霧化噴嘴數量，上下排統一考慮均勻分布噴嘴，二混分段加水

增加一次混合機上排霧化噴嘴的數量，上下兩排水管在每2米一組里面各平均分布4個霧化噴嘴。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霧化噴嘴堵塞的情況下依然能夠把水加足，不會出現加水的不足現象，也能使每段加水平均分布。

在二次混合機霧化噴嘴沿長度方向（2米為一組）分為數段：準備段（2米）為受料不加水；主潤濕段（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；補充加水段（2米）對尚未成球部分進行潤濕；小球硬化段（6米），總長18米。                                

4.2 擴大加水管霧化噴嘴的口徑

根據下排水管對應物料多，混合機進料端物料水分更低的情況，確定下排多加水上排少加水，進料端多加水出料端少加水的原則。具體是在一次混合機入口的前2組加水管道上排霧化噴嘴的口徑由原來的8mm擴大到10mm，下排霧化噴嘴的口徑也擴大到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大到10mm，出口幾組的霧化噴嘴口徑還保持8毫米。這樣就會保證混合機前段加水量明顯大于混合機后段的加水量，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 改進后效果

本次對一二次混合機加水霧化噴嘴進行了改造。改造后僅一次混合機加水量能達到50噸，滿足了擴容后正常加水需求，混合機的造球率明顯大于改造之前，混合料的透氣性有所改善，為燒結機提高產質量創造了必要條件，也為進一步增加廉價原料的配入，降低了原料的成本。混合機的筒體粘料情況大為改觀，每次檢修時減少了大量的勞動力。見圖4和圖5。

在降低混勻料價格的同時，燒結礦產量也穩定在日產23200噸，滿足了高爐燒結礦入爐比例80％以上的要求，停配了價格高于燒結礦的酸性球團礦，這樣也降低鐵水成本。其次因混合機的造球效果得到改善，為配加污泥等冶金廢料創造了有利條件。再次，筒體粘料情少且均勻，檢修時不再用派大量的人力清理混合機，大大降低了工人的勞動強度，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，減少混合機筒體粘料，降低了混合機負荷，提高了設備使用壽命。