福建三钢2#180m2烧结机设备改造实践【摘要】本文探讨了福建三钢2#180m2烧结机的工艺装备优化改造和节能环保改造，通过分析在设备、工艺、环保等方面存在的问题及改造措施，为今后其他烧结机的设备管理与改造提供了借鉴和方向。
【关键词】烧结机；优化与改造；节能环保；汽轮机拖动；烟气循环；棒条筛；宽皮带1.前言结合当前国家对钢铁产业发展要求、经济环境以及生产实践需要，福建三钢2#180m2烧结机投产以来，烧结厂持续实施了其设备方面的优化与改造，通过给料装置优化、椭圆等厚筛改造、汽轮机拖动机尾风机改造、以及采用烧结烟气循环利用技术等系列项目，解决了该机在设备、工艺、环保等方面存在的问题与不足，取得了显著的经济和社会效益。
福建三钢2#180m2烧结机于2007年8月投产，有效烧结面积180平米，设计年产量180万吨，配备160平米带式冷却机，整粒系统采用3090椭圆等厚振动筛；抽风系统配备双主抽，采用大、小烟道选择性半干法脱硫工艺；大小烟道尾部与带冷尾部均设置余热利用装置产生蒸汽输送至动能公司发电，实现烧结二次能源的回收利用。
2.工艺装备优化改造2.1给料装置优化改造2#180m2烧结机的给料装置原始设计采用梭布料仓下方安装￠1100圆滚给料机形式，虽然圆滚给料机故障率低、维护成本小，但生产中也存在很多问题；首先，给料不均匀造成布料拉沟使得烧结台车内料层厚薄不均匀，导致主抽风量难以控制，会同时出现料层过烧与烧不透现象，影响烧结矿性能与产量；其次，因圆滚给料机直径限制，其上方的梭布料仓收口太小，经常出现料仓悬料问题，需人工振打松料，从而造成岗位工人劳动强度增大，也降低了烧结生产台时；另外，圆滚给料机的料量调节闸门也存在不易调节和闸不密漏料等缺陷。
为解决原有给料装置存在的上述问题，我厂对2#180m2烧结机的给料装置进行了优化改造。
首先，本着节约投资的原则，利旧原有圆滚给料机的驱动机构，采用胶带输送机代替圆滚给料机，胶带使用环形耐热宽皮带；其次，取消原有料量控制闸门，在梭布料仓出口设置固定尺寸出料口；最后，对梭布料仓下半段进行扩大改造。
改造完成后，烧结生产状况明显改善，有效降低了岗位工人劳动强度，改善了岗位作业环境。
不足之处在于：宽皮带使用寿命短，约4个月左右就会出现脱胶、磨损等问题，需定期更换，增加了一定的消耗成本。
2.2椭圆等厚筛改造2#180烧结机的整粒系统采用3090椭圆等厚振动筛，驱动功率为90kw，激振器采用镶嵌式结构，筛分效率高，然而，从投产至今，也暴露了比较多的问题，主要是激振器频繁抱死损坏、还易出现起动困难、筛框开裂、横梁经常出现断裂等现象。
经分析，主要原因是由于这种振动筛体积较大，自重也大，振动时因惯量大，筛框承受较大的循环冲击载荷，易出现疲劳损坏；激振器的轴承采用干油润滑，运转时油温升高，轴承热涨造成抱轴；因筛板的高频振动，筛板筛脚与紧固件易断裂，筛板便会拍击横梁，引起筛板断裂和横梁开裂等问题。
由此导致设备故障率极高，备件消耗大，检修工人劳动强度高。
为此，我厂尝试了由椭圆等厚筛改为棒条筛的优化改造；选用2860双层棒条筛代替原3090椭圆等厚筛，由于棒条筛比椭圆等厚筛短，在棒条筛进料端新增了一台胶带机用来过渡输送物料，同时对原有下料斗、除尘管和振动筛基础等进行少量修改以满足现场安装要求。
棒条筛比传统筛具有明显优势：首先，传统筛板受铸造加工工艺影响，开孔率约40%~50%左右，而棒条筛面的开孔成长缝形，其开孔率可达60%，同时棒条筛板随着筛框振动而产生二次振动，增大了物料透筛率，提高了筛分效率；其次，筛板呈阶梯布置形式，可以显著增加物料的抛起时间，使烧结矿以梯流的方式在筛面上向下运动，增大了物料的平均移动速度与松散分层效果，对烧结矿处理量的提高是明显的；第三，棒条筛筛面倾角大（本筛为28度），因而体积小，重量轻，可以有效降低振动负荷，节约能耗；最后，棒条筛板结构简单，可采用热处理等措施，使用寿命更长，通用化程度也更高，可以大大减少工人劳动强度。
表1比较了棒条筛与椭圆等厚筛的性能与构造特点。
（详见表1）棒条筛投产后取得了预期的效果，电耗比改造前降低了约60%，具有极好的经济效益；棒条筛结构简单，故障率低，减少了备件消耗与维护费用。
3.节能环保改造3.1烧结烟气循环利用改造由于2#180烧结机抽风系统采用大、小双烟道配置，大烟道为脱硫烟道，小烟道为非脱硫烟道；实际运行过程中未脱硫烟气占烧结总烟气的30%，通过主烟囱直排大气。
随着国家对环保标准的不断提高，原有抽风工艺配置已无法满足国家对烧结烟气中SO2与二噁英等有害物含量的排放要求。
烧结烟气循环利用是一种节能、减排技术，从上世纪80年代开始，国外很多钢厂已应用并开发出多种工艺模式，近年，国内钢厂也开始尝试该技术。
针对2#180烧结机的工艺配置，在烧结机小烟道（非脱硫烟道）主抽风机出口与通往主烟囱的检修阀门之间安装一路￠2.8m旁通管道，旁通管道入口设置百叶窗式电动阀门和消音器；旁通管道沿着厂房立柱架设通往烧结机中部脱硫段的台车上方的密封罩，密封罩可防止有害烟气溢出；在管道中部设置一根补气烟囱，用以补充烟气O2含量；通过调节主烟囱前面的检修阀门，在风机出口正压与台车上方的微负压作用下，小烟道内的部分含硫烟气就会沿着旁通管道返回到脱硫段的烧结台车上方，然后经过大烟道（脱硫烟道）、电除尘、主抽风机最后进入脱硫系统进行脱硫排出，从而实现剩余部分烧结烟气的脱硫；为了利用烟气显热，新增管道与台车上方密封罩均采取了保温措施；从生产与安全考虑，管道上还配置有CO，CO2、O2、温度、压力及流量等烟气特性检测仪表。
烧结烟气循环利用工艺如图1所示。
因为烟气中O2含量主要影响燃料的燃烧速度，随着O2含量的降低，燃料的燃烧时间延长，烟气中CO2浓度降低，而不完全燃烧产生的CO含量增加；实验表明，烟气中O2含量低于15%时，会对烧结生产带来非常不利的影响，烧结矿产量、质量等指标都会明显下降。
烟气中CO在循环过程中主要发生二次燃烧反应，并释放热量，这有助于烧结料层温度的升高，且延长高温持续时间，可以显著改善烧结料层的热状态，进而节约固体燃料，对烧结生产起到积极影响。
因CO2阻碍燃烧，但可以传导热量，故随着CO2含量的增加，燃料的燃烧速度会变慢，但是烧结机的垂直烧结速度会增加，同时对烧结矿的转鼓强度和成品率等质量指标产生负面影响；实验表明，烟气中CO2含量不超过6%时，其对烧结产质量指标的影响在可允许范围内。
烟气温度可以提高料层温度，延长高温持续时间，这对烧结生产具有积极作用。
图1 烧结烟气循环利用工艺图烟气循环过程中，烟气中的粉尘会被吸附并滞留在料层中，部分NOx会降解，二噁英会在高温下热解；由于CO和CH等化合物的二次燃烧反应，降低了固体燃耗，进而减少了NOx和SO2等污染物的排放，在烧结过程起到一定的减排效果。
项目投用后，经过一段时间的摸索，通过控制补气烟囱，可以使对烧结过程起决定作用的O2含量满足生产需要，同时减少烟气中过高的CO2含量对烧结生产的负面影响。
经检测，烟气性能见表2所示，符合有利于烧结生产的烟气性能指标。
2#180烧结机生产实践证明：利用循环烟气的显热和一定量的CO，实现了降低燃耗和减少废气排放量的双重效益。
改造完成后，吨烧结矿可节约0.5公斤标煤，年效益约一百万元；由于实现了未脱硫烧结烟气的部分脱硫，减排废气量约50%，满足了环保要求，取得了显著的社会效益。
3.2 汽轮机拖动机尾风机改造随着钢铁行业的产能过剩，竞争日益加剧，降本增效成为钢铁厂内部管理的焦点问题。
汽轮机传动效率高，是一种能有效提高能源利用率、节能降耗的有力措施；图2与图3分别表示了电机拖动与汽轮机拖动的能量利用流程，汽轮机拖动节约了发电、输变电、电机拖动等中间环节的功率损耗，具有明显的节能特点；由于我厂所有烧结机均配置了余热利用装置，可以自产蒸汽，具备使用汽轮机拖动的有利条件。
图2 电机拖动能量利用图图3 汽轮机拖动能量利用图我厂的低压过热蒸汽压力约0.45-0.5MPa，温度约200℃，适合具有低汽耗值，高效节能特性的凝汽式汽轮机。
改造中，把2#180烧结机的机尾除尘风机的原有电机拆除，在原电机基础上安装一台N0.6-0.49/200型汽轮机，本机工作转速为6500r/min，额定功率为560kw，额定工况进气量为4.4t/ h。
本汽轮机是单缸高转速快装式汽轮机，单层布置。
其通流部分由1级单列调节级、5级冲动式压力级组成；各级隔板采用焊接结构直接套在汽缸里，所有隔板都通过中心键和两侧的悬挂装置以保证在任何温度下与汽轮机对中；汽轮机转子为整锻转子；通流面积随着动叶片的长度逐渐增加，各级动叶片采用“T”型或叉型叶根与叶轮装配在一起；汽轮机转子的输出端通过膜片式联轴器与减速箱连接，由减速箱输出端驱动风机。
本汽轮机采用电子调速器SDEH-6，可实现转速调节、功率控制；当转速变化时电子调速器发送电信号到电液转换器CPCII并由其转换成液压信号，液压信号使二次油压发生变化从而操纵调节阀的开度以控制主汽门进气量实现调速。
汽轮机投用以来，运行状况良好；根据动能公司统计，每吨低压蒸汽可发电90kwh，故汽轮机每天可节约用电560kwx24h-4.4t/hx90kwh/tx24h=3936kwh/d；按照作业率92%、每度电0.6元计算，年效益为0.3936万kwh /d×0.6元/度×365d×92%=79.3万元/年，两年时间即可收回投资成本，具有相当的经济效益。
4.结论2#180烧结机经过多年的运行，实施了大量的设备改造项目，本文所述只是其中的典型项目，具有重要的推广与借鉴意义；生产实践表明设备的改造升级只有紧跟设备发展趋势、站在技术革新的前沿，才能满足新形势下国家对生产与环保的更高要求，提高企业自身的竞争力。
参考文献：[1]《循环烟气性质影响铁矿烧结的研究》范小慧等.[2]《椭圆等厚冷矿筛常见故障及解决方法》何伟建等.表1 棒条筛与椭圆等厚筛的特性比较规格型号设备重量处理能力筛分物料分级粒度筛分效率配用功率传动装置筛网椭圆等厚筛30903mx9m 50t 400t/h 烧结矿5mm 90% 90kw 电机+同步器+万向节+激振器镍铬合金筛板双层棒条筛28602.8mx6m 6t 400t/h 烧结矿5mm 95% 22kw 电机+软联接+激振器60Si2Mn棒条比较体积更小重量更轻相同相同相同效率更高能耗更低结构更简单备件费用低表2 烟气性能烟气特性O2含量C O含量CO2含量流量压力温度数值~16% ~1.0% ~6% ~15万m3/h -65Pa ~150℃。