济钢400m2烧结机项目的创新开发与建设

烧

１０

结

球团第３５卷第１期

２０１０年２月

ＳｉｎｔｅｒｉｎｇａｎｄＰｅｌｌｅｔｉｚｉｎｇ

济钢４００ｍ２烧结机项目的创新开发与建设

傅国水谢超雄武云峰

（济南钢铁集团有限公司第二炼铁厂）

摘要济钢４００ｍ２烧结机建设本着“少投入、高产出”的设计理念。打破传统设计，大胆创新．在吸取该厂３２０ｍ２烧结机建设经验的基础上，开发应用了多项国内外先进的技术，本文就此作一介绍。

关键词曲线皮带机

烧结工程

烧结风机变频

液密封环冷机

环保节能筛分系统

气力输灰

ｌ刖吾

术，自动控制同步电机的励磁电流实现高效运行，其功率因数高、启动转矩大、运行可靠。

三是应用了国内领先的大容量同步电机的变频．工频双向无扰动同步投切技术，可实现一台变频器带多台大型同步或异步电机的软启动、自动励磁调节、飞车启动等功能，能有效保证生产的正常进行。

四是实现了两台变频器互为备用，当一台变频器出现故障时，另一台变频器可将自己拖动的电机拖动到５０Ｈｚ，然后无扰动切换到电网，再拖动另外一台电机变频运行。

另外，采用了空．水冷系统，具有安装简便、快捷，使用寿命长、故障率低、免维护等特点；并首次采用了更加人性化的系统协调控制技术，在协调柜上就可以实现对两台电机的控制，能够在各种工况下顺利完成同步投切，节省了人力，方便了操作，同时也增加了系统控制的可靠性。

初步运行结果表明：在烧结主抽风机充分满足正常生产要求的前提下，变频运行比工频

２．１

根据济钢集团总公司“十一?五”发展的总体战略思路，为保证新建３

２００

ｍ３高炉的烧结

矿供应，需新建一台４００ｍ２烧结机及综合原料场等配套设施，形成年产成品烧结矿４３７万ｔ的能力。产品主要供３分则供应２’、３。１

２００

ｍ３高炉使用，多余部

７５０

ｍ３高炉。４００ｍ２烧结

机采用了一系列新技术和新装备，包括：自动配料、偏析布料；为提高布料自动化水平采用奥钢联芬兰ＳＰＳＳ控制技术和自行设计的活页门液压控制系统；烧结主抽风机采用变频调速系统；成品烧结矿冷却采用新型液密封环冷机；成品筛分选用新型环保节能振动筛；所有除尘器输灰采用气力输送；成品烧结矿运输采用曲线皮带机等，以求全面实现“高产、优质、低耗、长寿、环保”的清洁生产目标。２

４００

ｍ２烧结机采用的新技术和

新设备

国产最大风机率先使用变频技术本项目采用的７频器有以下几个特点：

一是功率达到７

５００５００

ｋＷ同步电机高压变

运行可节电３０％，同时减轻了主抽风机启动时对上级电网的冲击。

２．２新型液密封环冷机的开发与应用【２】

０００

ｋＷ（相当于ｌＯ

ｋＶＡ），这是国内最大功率的高压变频设备。

二是该高压变频器采用同步电机控制技

收稿日期：２００９—１１—３０联系人：谢超雄（２５０１０１）山东济南济钢集团有限公司第二炼铁厂设备保障部

本项目采用中冶长天国际工程有限责任公司的液密封环冷机专利设计。设备主要由驱动装置、回转台车及框架、鼓风系统、骨架、轨道装置、动静密封装置、给排料溜槽、密封罩及烟囱、走台、板式给矿机、热风循环系统等组成。

万方数据

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傅国水等济钢４００ｍ２烧结机项目的创新开发与建设

新型液密封环冷机与传统环冷机的区别如

下：

（２）取消了传统环冷机的承灰斗、双层卸灰阀和散料运输设备，简化了风道结构，使设备整

（１）在结构上，新型液密封环冷机采用了双层台车，其上层承装烧结矿，下层收集散料。卸矿时，散料连同冷烧结矿一起卸入排矿溜槽，因而无需配置双层卸灰阀及输灰系统等（如图１）。

体配置简化、重量轻、高度低，为降低烧结主厂房高度创造了有利条件，大大节省了工程建设投资。台车的风道密封装置（液体密封装置）和风道的环向密封装置如图１所示。

图１新型环冷机风道装置及原理

（３）将传统环冷机的橡胶与锥面动密封改为液体（水）密封，台车与风腔之间为橡胶静密封，两者之间无相对运动，回转台车运转时始终处于静止状态（如图２），其密封橡胶无磨损、无撕裂，因而密封可靠、漏风少，可同比降低冷却风机装机容量约２０％。动密封的液体采用水，运动阻力小，消耗量少，且回转台车运行平稳，驱动功率小，因而既节约能源，又可降低生产消耗。

图２环冷机台车静密封装置

台车静密封结构

（４）台车体动密封采用上水密封（如图３ａ）、下水密封（如图３ｂ）结构形式，可弥补回转台车及轨道等制造及安装的误差，即使出现回转框

架跑偏及水平轨道安装超差等现象，环冷机仍能正常运行，密封仍然可靠。

游板

水

常温空气

（ａ）上部动密封

（ｂ）下部动密封

图３液密封环冷机的上、下动密封示意图

（５）整体液密封环冷机系统漏风小，减少了二次扬尘污染，环冷机周边环境可得到很好的改善。

（６）新型液密封环冷机为烧结矿余热利用发电创造了条件。鼓风机将冷空气经环形风道

鼓入双层台车体腔内，冷空气在正压力的作用下，穿过台车上层篦板和异形梁的上层篦条进人热烧结矿料层进行热交换。在高温区（１。区域）设有保温型门型罩，经过热交换后的热空气

经余热利用（与锅炉热交换）后排人大气；在次

万方数据

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高温区（２。区域）也设有保温型门型罩，并将热废气用循环风机引出，鼓入ｌ’区域的环形风道以提高该区域的热废气温度，来控制高温废气的收集量和收集温度，使之更好地满足余热利用发电的过热蒸汽介质温度要求，实现负能清洁生产，废气综合利用。２．３新型环保节能振动筛

本次新建４００ｍ２烧结机成品筛分系统采用

（４）减少环保除尘引风量是立置环保振动筛整粒系统的另一个特点。由于筛分楼采用的是立置环保筛，其整体密封性好，整筛结构紧凑，减少了多级筛分室及带式输送机的引风点，使除尘引风量大大减少，在筛分系统内部形成较小负压，只需用２个引风点，便能解决筛分系统的除尘问题。这和过去的三级筛分楼相比，只需原引风量的１／３即能满足要求。按原风机功率１

５００

了济南中燃公司的专利设计——成品振动筛立

体布置筛分楼形式。该系统具有以下特点：

（１）传统振动筛物料是从筛体上部进料，下部出料（一进一出），而立置环保振动筛物料是从立置振动筛的中间进料，之后成“人”字形进入两台振动筛的筛网进行筛分（一进两出），也就是说在振动筛筛网宽度相同的前提下，这样的筛网布置使筛网的宽度相当于变成了２倍，因此它的物料处理能力将比传统振动筛提高２倍，并且筛分效率同比提高４５％。

（２）立置环保节能振动筛比传统椭圆振动筛的重量减轻７５％，节约设备投资４５％左右；电机功率同比降低４４０ｋＷ，折合年节约电费３３０多万元。

（３）传统筛分厂房采用一次、二次、三次筛分设备单台布置，新型立置环保振动筛采用立体布置，减少了一座筛分楼，可减少厂房投资３８％，同时减少两条皮带机系统的设备投资。

ｋＷ计算，年节约动力费用约７５０多

万元，同时还能达到环保、节能、减排的效果。２．４生产过程控制

烧结生产过程控制使用ＶＡＩＦｉｎｌａｎｄ的ＳＰＳＳ（烧结厂监控系统），其技术关键是引入了烧结横向压入率和代替ＢＴＰ的ＢＲＰ（机尾温度上升点）。该监控系统共有１１个控制模型，其中６个为Ｉ级模型，分别是：燃料比、返矿比、混合料水分、混合料总量、点火及烧结布料控制模型；５个为Ⅱ级模型，分别是：原料处理、基本配料、动态配料、台车速度控制模型和ＢＲＰ控制模

型。

２．５气力输送烧结除尘灰…

本项目中，所有电除尘器的除尘灰采用气力输送方式直接通过管道输送到配料室，其工艺流程如图４所示。该气力输灰技术具有以下特点：

图４电除尘灰气力输送流程

（１）采用具有国际先进水平的正压流态化气力输送方案。利用基于物料料性的气力输送系统设计软件和先进的“料性法”系统选型技

术，对系统方案进行优选（包括沿途管线的合理变径等），不但可保证系统稳定、可靠运行，还可延长系统中零部件的使用寿命。

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（２）独特的仓泵流化及供料技术。该技术系国内首创，可保证在稳压状态下输送物料，解决了输送压力波动及管道湍动或堵塞的问题，并可根据输送物料的变化及工况变化调节出力。

（３）完善的实验技术。投标方先在济钢

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来的麻烦。

（６）完全封闭的输送环境，将除尘灰直接输送到配料室料仓参与配料，保证环境和物料皆不受污染。

（７）自动化程度高，可实现无人值守、远程监控。

（８）由于减少了传统的除尘灰收集工艺及设备，降低了机头电除尘器的建设高度，并减轻二次扬尘，烟尘排放浓度小于５０ｍｇ／Ｎｍ３，完全满足环保要求。２．６曲线皮带机

新建４００ｍ２烧结机的成品矿输送采用了曲线皮带机。这种皮带输送机的工作原理是通过皮带机托辊安装布置和托辊架角度调整将输送带的内曲线抬高（如图５），使输送带运行时产生一个向外的离心力来克服由弯曲造成的输送带张力的向心合力，从而保证输送带在弹性范围内的曲线运行，实现输送带运行的自然变向。

ｍ２烧结机机头除尘现场取样，做１：１试验，

通过实验线获得真实、可靠的运行数据，然后为工程提供精确的设计参数。

（４）可靠简便的吹堵技术。一旦管道发生堵塞，机头电除尘器采用正压充气，负压反抽的清堵装置可轻易、便捷地消堵；机尾、配料和成品除尘器则采用双套管技术。为确保输送系统稳定可靠运行，在易堵管部位还设置了堵管在线检测装置，并在输送管上设置了事故排堵阀。

（５）采用优质的进、出料阀及平衡阀。选用“气动耐磨双闸阀”作为进、出料阀、平衡阀、管道切换阀，以减少维修费用和避免经常维修带

图５曲线皮带转弯段倾角设计

成品烧结矿运输过程中采用曲线皮带机具有以下优点：

（１）根据成品系统的工艺布置，采用曲线皮带机可减少３条皮带机及皮带机之间的转运站、溜槽、漏斗和皮带通廊等，减少工艺设备整体投资。

（２）相应减少皮带机驱动装置和拉紧装置，减少控制和动力电缆及电缆桥架长度，使电机功率和故障点大大减少，皮带机架空高度降低，整条皮带机运行更加顺畅。

（３）由于皮带机数量减少，还可避免因皮带

机之间高度落差造成的烧结矿摔碎，降低返矿率和生产成本。

３结语

济钢４００ｍ２烧结机工程是在充分吸收过去

３２０

ｍ２烧结机成功建设经验的基础上，按照“节

能、环保、高效”的设计理念，大胆创新，积极采用国际、国内先进的工艺技术装备，并与各专业设备供应厂家联合开发创新项目建设而成的。其中，新型液密封环冷机的开发与应用属世界先例；烧结主抽风机采用变频节能技术，开创了

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国产最大离心风机和国内最大变频器匹配节能降耗的先河；立置环保振动筛和除尘灰气力输送技术的应用，开辟了节能环保工艺技术及工艺设备的新探索。

济钢４００ｍ２烧结机项目于２００９年８月１６日实现一次投料点火生产成功，投产４个多月以来，设备及生产保持了较高水平运行，短时间利用系数达到１．３ｔ／（ｍ２?ｈ）以上，日产超过１．３万ｔ，实现了建设周期短、投资少，系统装备

和自动化水平国内领先，环保排放达到设计要求，烧结生产各项指标均达到国内先进水平，为济钢“十一?五”重点工程建设树立了标杆，同时也为济钢又快又好地发展奠定了坚实的基础。

参考文献

［１］杨伦，谢一华．气力输送工程［Ｍ］．北京：机械工业出版

社，２００６．１．

［２Ｊ汪用澎，张信．大型烧结设备［Ｍ］．北京：机械工业出版

社。１９９７．９．

ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅ４００ｍ２ＳｉｎｔｅｒＭａｃｈｉｎｅ

ＦｕＧｕｍｈｕｉ

ｅｔ

Ｐｒｏｊｅｃｔ

ｏｆＪｉｓｔｅｅｌ

ａ１．

ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅ４００ｍ２

ｓｉｎｔｅｒｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｏｆＪｉｓｔｅｅｌ，ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅｄｅｓｉｇｎ

ｉｄｅａｏｆ“ｌｅｓｓｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ

ｍｏｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ”ａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｔｈｅ３２０ｍ２ｓｉｎｔｅｒｍａｃｈｉｎｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｗｉｔｈｔｈｅｂｒｅａｋｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄ

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ｃｏｎｖｅｙｏｒ

ｂｅｌｔ

ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｓｃｒｅｅｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｐｎｅｕｍａｔｉｃｄｕｓｔｃｏｎｖｅｙｉｎｇ，ｃｕｒｖｅｄ

世界首个ＩＴｍｋ３工厂实现商业化生产

采用日本神户制钢ＩＴｍｋ３工艺的世界上第一家商业化工厂已经投产，主要产品为粒铁。美国动力钢公司与日本神户制钢于２００７年底合资组建Ｍｅｓａｂｉ

Ｎｕｇｇｅｔ

Ｄｅｌａｗａｒｅ公司，其中动力钢公司占８１％的

股份，负责合资公司的运作；神户制钢提供ＩＴｍｋ３工艺许可证、工程服务、主要的生产设备和技术支持，同时双方开始在明尼苏达州的霍伊特湖建立世界上第一座工业ＩＴｍｋ３厂。

历经两年的建设，该工厂于２００９年第４季度开始试运行。到２００９年１２月底，所有生产系统均实现单体顺利运行，并为所有工艺联合运转做好准备。随着生产运行稳定，工厂产量将不断提高。预计到２０１０年中期，产期有望达到５０万ｔ／ａ的设计水平。生产的粒铁主要供应动力钢公司用于电炉炼钢。预计２０１０年１季度，采用粒铁冶炼的钢水将提供给板材厂。

此外，神户制钢还计划在北美、越南、印度、俄罗斯、澳大利亚及其他国家建厂，这些项目的粒铁累计产能可达７００万ｔ／ａ。

神户制钢预测中长期钢材需求将持续增长，电炉钢厂对高质量冷铁（如高炉生铁和直接还原铁）的需求会不断上升。神户制钢认为ＩＴｍｋ３工艺是满足这一需求最有效的途径之一。而且采用ＩＴｍｋ３工艺生产的粒铁，与高炉生铁相比。在炼钢阶段具有更好的熔融性，同时，ＣＯ：排放低，投资小，很适合新兴经济体国家发展环境友好型钢铁工业的需求。此外，该工艺采用的是低品位的铁矿石和煤，能降低生产成本，这些优点在高炉炼铁工艺中很难综合实现。

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