烧结技术现况与革新之策范文

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就高炉炼铁而言，精矿粉和富矿粉均不能直接入炉，只有将粉矿造块，即制成烧结块矿，方可用于炼铁生产。为了满足高炉不断扩大的生产规模，烧结机也紧跟着迈开大型化的步伐。特别是从1998年四烧435m2烧结机投产到2010年的12年期间，武钢在烧结装备、技术上取得了飞速发展，并逐步形成了一套成熟的、具有自主知识产权的生产工艺，烧结机的装备水平也上升到一个新台阶。

1技术进步

武钢的烧结设备通过技术改造和更新，主要向单机设备大型化、运行控制自动化、生产管理高效化的方向发展，向降低设备故障、提高作业率、提高单机产量、节约投资、创造规模效益、降低成本、实现自动控制、提高劳动生产率的方向发展；具体表现在以下10个方面。

1．1自动配料技术

在小型烧结配料工艺上，采用圆盘给料＋人工称量＋直流电机调压调速的方式配料，该配料方式调速精确度不高，只能分档调速；人工称量误差大，误差范围在±3％，对各种原燃料的波动不能适时监控，更不能适时调整。现代大型烧结配料采用圆盘给料＋小皮带电子秤称量＋变频调速的自动配料方式，具有无级调速，配料精度高，称量准等优势，特别是它可适时监控原燃料的变化，并做适时调整，误差控制在±0．5％的范围。自从1998年武钢新建四烧采用全自动配料技术后，三烧、二烧分别于2000年、2001年改造成全自动配料，五烧、一烧分别于2006年、2007年新建成全自动配料。为稳定原燃料成分，提高烧结矿产品质量打下坚实的设备基础。

1．2混合造球技术

混合造球的关键在混合机，混合机的关键在托辊。托辊承受的是复合动载荷（其动载荷在200t以上），既承受动态支撑力，又承受旋转剪切力，所以托辊的运行寿命较短。为了解决这一难题，尝试过多种驱动方法，主要包括托辊支撑＋托辊驱动、托辊支撑＋开式牙驱动两种方式。由于后者分解了应力，简化了载荷，满足生产的需要。同时，在托辊制造方式上也进行了多次探索，先后出现了橡胶轮胎托辊、聚氨脂托辊、钢托辊等形式。其中，轮胎托辊寿命仅有3个月，聚氨脂托辊的寿命也只有6个月左右。钢托辊的噪音大，现场测试可达100dB以上。而采用喷油式钢托辊的支撑方式，在钢托辊表面喷涂一层约2mm厚的油膜加以阻隔，减少了振动，降低了噪音（可控制在65dB以下），并可实现免维护运行。通过长期实践，开式牙驱动＋喷油式钢托辊支撑的混合造球技术可以实现零故障运行而被广泛应用。

1．3烧结驱动技术

小型烧结机采用的是减速机＋开式牙＋有隙冲程的刚性驱动方式，减速机的故障率高，台车受冲击损坏快，漏风率高。而机尾重锤摆架调隙方式由于零缝调隙，可以减缓冲击载荷，得到广泛应用。所以，现代大型烧结机采用柔性传动＋机尾重锤摆架零缝调隙＋变频调速的驱动方式。一、三、四、五烧的烧结机均采用了该驱动方式。实践证明：只需解决好台车滑板润滑日常维护问题，这种驱动方式就可以平稳运行，降低漏风率，提高台时产量；减缓冲击，延长台车使用寿命，提高设备作业率。烧结主机设备运行周期主导着整体烧结机系统的运行检修模型，通过驱动方式的革新，将烧结主机的设备运行周期由原来的30天延长到现在的60天，提高了1倍。

1．4破碎技术

小型烧结机主要采用固定篦板承料＋狼牙棒剪切的破碎技术。由于固定篦板内部没有通水冷却，寿命只有3个月左右，且整体更换需要16h。狼牙棒磨损到一定程度需整体更换，整个工期需要48h左右，严重制约着生产节奏。现代大型烧结机采用水冷篦板承料＋可再生狼牙棒剪切破碎技术，在篦板内部通循环水进行强制冷却，寿命可以延长至6个月左右。狼牙棒的牙齿上焊镀有一层耐磨材质，可通过定期“长肉”处理的方式，实现与一代烧结机机龄同龄的阶段发展目标。目前一、三、四、五烧破碎机均采用了水冷篦板承料＋可再生狼牙棒剪切破碎技术。

1．5鼓风式的强制冷却技术

烧结矿的冷却有抽风或鼓风的两种方式。小型烧结机大都采取抽风冷却方式，由于密封效果不佳造成冷却效果差，粉尘颗粒磨损转子叶片，造成转子寿命短（每60天检修或更换1次）等原因，而逐步被淘汰。鼓风冷却方式具有密封效果好、冷却效果好、鼓风转子无磨损、可以大幅度提高作业率（每180天检修或更换1次）等优点，逐步被现代大型冷却机全面采用，但是该方式的除尘效果较差，容易造成环境污染，加强此处的污染治理将是今后努力改造的方向。

1．6大型振动筛的冷矿筛分与整粒技术

由于热矿筛具有故障率高、运行成本高、返矿率高等“三高”的缺点，且该类热矿筛的维护周期短，仅为1个月，筛板整体更换周期也只有6个月左右。现代大型烧结机均逐步取消了热矿筛分工艺，取而代之的是冷矿筛分与整粒技术。直线振动筛、椭圆振动筛等大型冷矿筛能适应烧结工艺而得到发展。该类振动筛具有运行寿命长、筛分效率高、故障率低的特点，维护周期一般为2个月，筛板整体更换周期可长达15个月，因此逐步得到推广应用。

1．7大型电机控制技术

小型烧结工艺的大型电机采用降压启动的控制技术，该方式的启动电流大，单位时间内允许启动次数受限（每4h可启动一次），对电网容量要求高。现代大型烧结机采用变频软启动＋同步运行的控制技术。该方式启动电流小，单位时间内允许启动次数大大增加，对电网容量要求比较低。同时，由于同步运行，可以提高功率因数，提高有用功功率，大幅度降能节耗。尤其是启动次数不受限的优点在大型烧结机上尤为重要。特别是抽风机失衡故障的处理，以前采用更换转子的办法，整个处理程序包括拆卸、外送、找平衡、回厂、安装等共需48h，现代大型主抽风机的失衡处理均采用在线机上找平衡的办法，需要短期内反复启动多次，变频软启动为之提供了可能，只需要6h即可处理完毕，大大缩短了检修周期。

1．8计算机自动控制技术

小型烧结机的电气控制技术主要采用继电器＋接触器的强电控制方式，即有源控制，该方式反应慢、时滞长、能耗高、可靠性低、故障率高、生产节奏慢，不适应现代化大生产的需求。现代大型烧结机普遍采用PLC微电子控制技术，即无源控制，可以实现机电控制一体化。该控制方式具有自动控制效率高、反应快，精度控制准、故障率低，能耗少、维护成本低等优势，更由于PLC可以实现复杂的控制模式，大大加快了生产节奏，实现了大型烧结机生产自动化、管理高效化。

1．9过程调控技术

烧结工艺参数的量化采集是实现自动控制的基础；精准的计量是自动控制高效化的前提，计量的失准可以造成自动控制失效。为了满足现代化大生产的需要，各种先进的计量技术在生产实践中得到了广泛推广和应用，应用电子皮带称重技术，可以精确控制原料配比成分；应用中子测水技术，可以精准控制水分添加数量，应用重量料位仪、超声波料位仪秤重技术，可以准确测量成品矿物流分布状况等等。正是这些精准的计量数据采集，为自反馈、自适应、自调节的现代化自动控制技术提供了数据，为实现人工智能管理创造了条件。

1．10环保除尘技术

烧结工艺的除尘设备主要包括多管除尘、布袋除尘、电除尘等。多管除尘效率可达80％左右，维修费用高，大修周期为24个月；布袋除尘效率较高，可达90％，不适合潮湿高温环境、铁性介质，后期维修费用高（布袋更换周期为18个月），较适合原燃料的除尘；电除尘除尘效率高，可达90％以上，维修费用低，大修周期可达48个月。1998年四烧建成投产之前，各烧结机的机头大部分采用多管除尘。为了提高烧结主机作业率、满足环保节能的需求，相继推广了大型化的电除尘设备。这种设备能适应烧结工艺的铁性介质和高温高压的环境，具有收尘量大、故障率低、成本低的优势。这对大型烧结机尤为重要。由于除尘效率高，与之串联的主抽风机磨损小，运行周期长，可达180天以上。而多管除尘，主抽风机的运行周期为仅90天。所以在新、改、扩建的现代大型烧结机上普遍采用电除尘，它为优化烧结主机运行模型提供了条件。

2生产成果

武钢烧结厂以技术创新作先导，全面提高劳动生产率，取得了丰硕的生产成果，主要表现在装机总量成倍增长；烧结矿年产量大幅提高；转鼓指数稳步提升；漏风率“破五见四”；吨矿能耗“破六见五”；作业率“破八见九”；主机设备运行周期提高1倍；职工总人数大幅减少。通过计算表明：这12年期间，武钢烧结厂的劳动生产率至少提高5倍以上。具体生产技术指标见表1。

3发展展望

为了满足烧结工艺进一步发展的需求，今后若干年内，烧结设备工程技术应继续高举科技创新的大旗，向精、细、准等量化方向发展；向设备大型化、机械简约化、控制高效化、寿命协同化的方向发展；向提高设备作业率、提高台时产量、节能减排的方向发展。具体来讲应在以下10个方面取得实质突破。

3．1全面优化烧结设备空间布局

以优化烧结主机设备安装标高为切入点，全面优化烧结设备空间布局。武钢烧结机的平面标高＋33m左右，提升势能增加，一次性投资大，设备故障多，维护成本高，噪音与粉尘等工业污染加重，这种局面应当改变。根据预测：在目前的技术水平下，烧结机的平面标高可以降低5m左右，达到＋28m以下的水平，以降低提升高度。同时，全面优化烧结设备的平面布局，缩短运输距离，减少转运和往返次数，减少装备总量，由此可减少投入，降低维护成本，提高烧结成品率和台时产量。

3．2持续追求降低漏风率

向风要产量是烧结生产永恒不变的真谛。降低漏风率，可以大幅度提高烧结机台时产量。据粗略估计，漏风率每降低1％，烧结台时产量可以提高3％～5％，创效非常可观。目前，烧结机主要采用头尾重锤滑板式密封，两边是动静密封胶皮或动静密封滑板的密封形式，这种密封形式比较常见，但是密封效率不高，经过实测，漏风率高达52％以上，与本阶段发展目标48％的漏风率，还有一定的差距。要解决漏风的问题，必须通过科技创新，解决以下3个主要问题：1）要解决烧结机的密封形式，2）要解决大烟道、风箱支管等处的漏风问题，3）要解决双层卸灰阀的漏风问题。其中后两者更为关键，权重比例大，为此必须解决大烟道、风箱接口的热胀冷缩、磨损破漏和双层卸灰密封不严等问题。通过技术攻关，力争实现漏风率低于45％的“十二五”规划发展目标。

3．3增设单辊破碎机减振器

烧结生产主要冲击发生在机尾到单辊的下料过程。为了减缓冲击，延长寿命，有必要在单辊和水冷篦板的排架下加装一个减振架，通过减振架将冲击动能有效释放，以延长单辊及其配套设备的使用寿命，提高设备作业率，降低烧结矿的粉化率，提高台时产量，提高烧结矿质量，降低噪音和粉尘污染。目前，法国有一家烧结厂已进入生产试验阶段。

3．4优化冷却设备运行周期

烧结矿冷却方式主要有带式冷却和环式冷却两大类。带式冷却具有运行稳定、初期投入少、维修费用低等优点，但其占地面积大。所以各大烧结厂主要采用环式冷却。但是环式冷却具有密封效果差、频繁掉轮子、后期投入大等不足之处，特别是掉轮子事故越来越成为制约优化烧结机检修模型的关键因素，必须加以解决：一是改进动静密封方式，降低漏风率；二是加大台车轮子的在线故障监测和润滑，做到预知维修，确保与烧结主机设备运行维修模式相匹配，提高整个烧结机系统的作业率。

3．5大力推进大型自同步＋激振器分离式的直线振动筛应用

在烧结冷矿筛分整粒技术中，主要采用大型直线振动筛、椭圆振动筛等进行筛分和整粒，其中又以大型直线振动筛为主要方式。而自同步＋激振器分离式的直线振动筛具有机械结构紧凑、自适应同步调整、抗振动冲击、振幅调节方便、寿命周期长、作业效率高、维修方便（激振器一体式更换振动轴承需12h，而激振器分离式只需6h）等优势，决定其在今后应用市场上将独占鳌头。

3．6优化除尘设备运行周期

烧结区域铁性介质除尘主要采用电除尘，原燃料等介质采用布袋除尘，特别是与主抽风机串联的机头电除尘器，运行的好坏直接影响着烧结主机运行模式。随着除尘风机运行时间的延长，设备受损日益严重，检修频率越来越高。与烧结主机运行周期不相匹配，必将造成除尘设备欠修、设备功能下降、除尘效率降低的结果。如此恶性循环，将会在很大程度上影响烧结机主机系统的运行效率。采取的措施为：1）增加电场的数量，由3个电场增加到4个，甚至更多；2）增加单位烧结面积除尘比。目前一烧、二烧、三烧、四烧、五烧的单位烧结面积除尘比分别为0．7、0．8、0．6、0．6、0．7，下一阶段发展目标是单位烧结面积除尘比达到0．9以上。

3．7大力推进高新耐磨材料的应用

耐磨材料经历了从高锰钢到普通白口铸铁再到高铬铸铁的不同发展阶段。目前已发展为耐磨钢、耐磨铸铁，还有高分子衬板、耐磨陶瓷等材料。烧结的工况条件恶劣，温度高、冲击大、磨损快，造成设备使用寿命周期缩短。随着烧结主机设备寿命和运行周期的延长（现在主机设备运行周期提高到60天，“十二五”规划目标是达到90天），检修模型发生了巨大变化。为了使配套设备顺应主机设备发展的需求，高新耐磨材料在烧结设备中大有用武之地。转运站的漏斗、矿槽、风箱、管道、弯头等受冲、受刷、受磨处均可大面积使用耐磨新材料，以达到减少磨损、提高设备作业率、降低烧结生产成本的目的。

3．8加大检测控制技术的推广与应用，实现人工智能控制

提高计量检测仪器的精准度，采集有效参数，提高整个系统的调节和控制功能，是提高产品产量和质量的重要工作。如在配料工序上，提高电子配料秤的精度，可以提高配比精准度；在混合工序上，准确检测水分添加量，可以为配料提供准确参数；在烧结工序上，采取烧结终点温度控制技术，可以准确控制烧结机的机速和温度，避免过烧和欠烧；在大型风机上加装在线监测仪器，适时调速可降低能耗。同时，在上述各自动控制子系统优化完善的基础上，建立一个基于以太网的模糊控制技术，可以实现生产、设备、能源和物流等各项工作优化管理，全面提升烧结管理水平，极大降低运营成本。

3．9加强工业能源的回收与利用

钢铁冶金工序中，烧结工序是能耗大户。烧结生产中产生的大量热能，若能加以利用，将是利国利民的好事，也是符合国家低碳经济发展的大政方针。目前烧结热能主要应用于余热锅炉发电，但不成规模。其不足之处在于：蒸汽量不足、压力不稳，发电效率低，发电量少。今后努力的方向是：增加取热点，增加蒸汽发生量，并网发电；均衡蒸汽压力，稳定发电，提高发电效率，提高能源自给自足的能力，节约资源。力争实现烧结吨矿能耗“破五见四”的“十二五”规划发展目标

3．10加强工业污染治理

烧结生产过程中会产生大量有毒有害的烟气和噪音等，这些工业污染直排大气，既浪费能源，又影响身体健康，更违反国家有关法律法规，必须加以治理。对于烧结粉尘，采用增加收尘点，增加密封管道输送，降低烧结矿转运过程的行程和标高等方法加以治理。对于烧结烟气，采用脱硫的方法加以净化。目前烧结脱硫的方法主要有干法、半干法、湿法等，但都处于工业实验阶段，均存在脱硫效率低（低于85％）、运行不稳、工业副产品不易处理等问题，需加以改进或重选脱硫方式，下一阶段发展目标是脱硫效率达90％以上、作业率达93％以上、工业副产品100％回收利用。对于工业噪音，采取降噪法，降低各处烧结矿转运的落差，降低机尾、转运站等主要噪音源处的噪音强度；还可采取消噪法，在抽风机、大型电机等重点噪音源处安装消音器、隔音器，进行隔音减噪。

4结语

1）烧结设备工程技术创新追求的目标是：提高作业率、增加台时产量、降低能耗、节约资源、创建友好环境。

2）通过对烧结主机设备的大型化、简约化、自动化、高效化，降低设备装机总台数，减少故障源点，优化主机设备运行模式，延长主机设备运行周期；采用新材料、新设备、新工艺，优化、延长配套设备的运行周期，并逐步使二者寿命周期趋于协同，不断提高烧结设备作业率，满足现代大型烧结机的快速生产节奏。

3）通过改进烧结机的密封效果，改造卸灰系统的密封方式，强化风箱系统的保温效果，降低烧结机的漏风率，不断提高烧结机台时产量，满足现代大型烧结机的高效发展目标。

4）加强工业能源的回收利用，加强工业污染治理是创建资源节约型、环境友好型企业的必然要求。

5）随着科技创新，烧结设备工程技术必将经历一个从量的积累，到质的飞跃；再到一个新的量的积累、质的飞跃的发展阶段。