劉洋
（唐鋼國際工程技術有限公司）
摘要：選取國內 4 家鋼鐵企業的 500 m2 級以上燒結機系統進行調查研究，在工藝設計特點上各有千秋，從燒結機整體情況、燃料系統、配料系統、混料系統、燒結冷卻系統、成品系統等六個方面做了系統的對比，旨在總結燒結機設計經驗，提升燒結機設計水平。
關鍵詞：唐鋼新區；燒結機；設計理念
0 前言
隨著鋼鐵產業的快速發展，我國燒結機的技術裝備水平得到大幅度提升，燒結機大型化趨勢明顯。生產實踐證明，燒結設備大型化后具有產品質量高、能耗低、運行費用低、生產效率高、便于集中管理和高度自動化等優點，同時可減少污染，有利于環境保護。
國內的 500 m2 級以上燒結機有很多，如山鋼日照、日照鋼鐵、永鋒鋼鐵、唐鋼新區、首鋼京唐等。
目前全球最大燒結機有兩臺，分別是我國太原鋼鐵和日照鋼鐵的 600 m2 燒結機，太原鋼鐵 600 m2 燒結機有效燒結長度 120 m，該燒結機臺車滑道寬 5 m，臺車欄板寬 5.5 m，即燒結面積可達 660 m2， 于 2010年4月投產，至今已連續生產14 年。而目前全球在建最大的燒結機是新余鋼鐵 660 m2 燒結機，有效燒結長度 120 m，臺車滑道寬 5.5 m，臺車欄板寬 6 m，即燒結面積可達 720 m2 。
由此可見，燒結設備大型化是行業發展的必然趨勢。而作為工藝設計者，除了要掌握最基本的設計理念，還要了解最前沿的信息，下面選取了國內 4 家鋼鐵企業的 500 m2 級以上燒結機，從工藝系統上做詳細對比。
1 各企業設計特點對比
選取了國內 4 家鋼鐵企業 500 m2 級以上燒結機，進行了調查研究，針對工藝設計特點做了對比。
1.1 燒結機整體情況
山鋼日照有2座 5 000 m3 高爐和2臺 500 m2燒結機，500 m2 燒結機有效抽風燒結面積 550 m2 ，實際燒結面積 605 m2 。單臺燒結機日產量16 000 t，入爐配比 70%。山鋼日照2臺燒結機由山東冶金設計院設計。1# 燒結機于2017年10月投產，2#燒結機于2019年 3月投產。燒結車間包括燃料倉庫、燃料破碎室、配料室、一次混合機、二次混合機、燒結室、環冷機、成品篩分室、成品料倉等單體系統。
日照鋼鐵有 14 座高爐，最大爐容 1 080 m3 ，6臺 180 m2 燒結機，2 臺 360 m2 燒結機，2 臺 450 m2燒結機，2 臺 600 m2 燒結機。600 m2 燒結機有效抽風燒結面積 605 m2 ，實際燒結面積 660 m2 。
1# 燒結機臺時產量 830 t，2# 燒結機臺時產量 850 t，高爐入爐配比高堿度（1.95~2.0）燒結礦占 70% ～ 75%，低堿度（0.55~0.6）燒結礦占15% ～ 20%，塊礦 3%，球團礦 4%。日照鋼鐵 2臺 600 m2 燒結機由中冶長天設計。1# 燒結機于2014 年 4 月 16 日投產，2# 燒結機于 2015 年 9 月14 日投產。燒結車間包括燃料破碎室、配料室、一次混合機、二次混合機、燒結室、環冷機、成品篩分室、成品料倉等單體系統。
永鋒鋼鐵現有 2 座 1 350 m3 高爐，在建1 座3 000 m3 高爐， 計劃 2024 年初投產。 現 有 1 臺500 m2 燒結機，于 2021 年 6 月投產，由中冶長天總包設計。500 m2 燒結機有效抽風燒結面積500 m2 ，實際燒結面積 550 m2 。在建 1 臺 600 m2 燒結機，計劃 2024 年初投產。燒結車間包括燃料破碎室、配料室、一次混合室、二次混合室、燒結室、環冷機、成品篩分室、成品料倉等單體系統。
唐鋼新區現有 3 座 2 922 m3 高爐，在建 1 座3 200 m3 高爐，計劃 2024 年初投產。現有 2 臺360 m2 燒結機，在建 1 臺 500 m2 燒結機，計劃2024 年初投產，由唐鋼國際總包設計。燒結車間包括燃料破碎室、配料室、一次混合室、二次混合室、燒結室、環冷機、成品篩分室、成品料倉等單體系統。
1.2 燃料系統
山鋼日照 500 m2 燒結機燃料倉庫由 5 個筒倉構成，筒倉直徑 9 m，倉頂平臺標高 19 m。其中2 個煤倉，3 個焦粉倉，煤倉倉體錐段采用雙曲線結構。燃料倉庫除塵器架在出料皮帶上方，除塵灰直接落至工藝皮帶上。燃料破碎室共 5 個系列，每個系列由 1 臺Φ 1 200 mm×1 000 mm 對輥和 1臺Φ 1 200×1 000 mm 四輥組成，對輥、四輥破碎機由山東礦山機械集團供貨。燃料破碎除塵灰氣力輸送至高爐噴煤車間。
日照鋼鐵 600 m2 燒結機燃料破碎室共 3 個系列，每個系列由 1 臺 Φ1 200 mm×1 000 mm 對輥和 1 臺 Φ1 200 mm×1 000 mm 四輥組成，沒有燃料預篩分功能。
永鋒鋼鐵 500 m2 燒結機燃料破碎室共 3 個系列，每個系列由 1 臺 Φ1 200 mm×1 000 mm 對輥和 1 臺 Φ1 200 mm×1 000 mm 四輥組成，對輥、四輥破碎機由山東礦山機械集團供貨，具備燃料預篩分功能，振動篩由濟南中燃公司供貨。
唐鋼新區 500 m2 燒結機燃料破碎室共 3 個系列，每個系列由 1 臺 Φ1 200 mm×1 000 mm 對輥和 1 臺Φ1 200 mm×1 000 mm 四輥組成 [1]，對輥、四輥破碎機由山東礦山機械集團供貨。燃料破碎除塵灰氣力輸送至配料室燃料灰倉，參與燒結配料。燃料破碎室設有燃料預篩分功能，將篩上燃料送入燃料破碎室緩沖倉參與破碎作業，篩下粉料進入粉料倉直接由皮帶機送至配料室燃料倉，燃料破碎室結構如圖 1 所示。
1.3 配料系統
山鋼日照 500 m2 燒結機配料室雙列布置，每列對應 1 臺燒結機。單列配料室共 17 個倉，按配料順序依次是混勻礦倉 5 個，燃料倉 2 個，生石灰倉 3 個，石灰石倉 2 個，白云石倉 2 個，高爐返礦倉 1 個雙出口，燒結返礦倉 2 個。單倉跨度 8.5 m，倉頂平臺標高 21.5 m。混勻礦采用梭式可逆皮帶機上料，倉與倉之間采用人字形結構，保證卸料無間隙。生石灰采用罐車氣力輸送方式進倉，2 列倉打灰布置在一側，打灰區域封閉長度 10 m，罐車作業時，車頭露在廠房外。倉頂除塵器為 50 m2 布袋除塵器。生石灰采用雙螺旋秤 + 配料秤形式給料，其他物料采用帶式給料機 + 配料秤形式給料。配料室出料位置設有干霧抑塵設施。
日照鋼鐵 600 m2 燒結機配料室雙列布置，每列對應 1 臺燒結機。單列配料室共 20 個倉，按配料順序依次是燒結返礦倉 2 個，混勻礦倉 8 個，燃料倉 3 個，除塵灰倉 1 個雙出口，輕燒白云石倉 3 個，生石灰倉 3 個。混勻礦采用梭式可逆皮帶機上料。
永鋒鋼鐵 500 m2 燒結機配料室單列布置。配料室共 17 個倉，按配料順序依次是混勻礦倉 6 個，燃料倉 3 個，生石灰倉 3 個，燒結返礦倉 3 個，高爐返礦倉 2 個。混勻礦移動卸礦車上料。除塵灰在原料場參與混勻配料。
唐鋼新區 500 m2 燒結機配料室單列布置。配料室共19個倉，按配料順序依次是高爐返礦倉1個，混勻礦倉 7 個，生石灰倉 3 個，輕燒白云石倉1個雙出口，除塵灰倉1個雙出口，燒結返礦倉2個，燃料倉 3 個，燃料灰倉 1 個 [2]。混勻礦移動卸礦車上料。
1.4 混料系統
山鋼日照 500 m2 燒結機一次混合機和二次混合機均采用Φ5.2 m×23 m 滾筒混合機，由中國有色（沈陽）冶金機械有限公司供貨。混合機露天布置，采用浸潤式水洗除塵系統，廠家為山東斯必克環保公司，除塵效果好。一混、二混均不加蒸汽。
日照鋼鐵 600 m2 燒結機一次混合機和二次混合機均采用Φ4.8 m×25 m 滾筒混合機，由株洲光明重機有限公司供貨。混合機露天布置，采用水浴除塵。一混、二混均不加蒸汽。
永鋒鋼鐵 500 m2 燒結機一次混合室的混合機采用Φ4.8 m×22 m 滾筒混合機，二次混合室的制粒機采用Φ4.8 m×26 m 滾筒混合機，由朝陽重型機器公司供貨。
唐鋼新區 500 m2 燒結機一次混合室的混合機采用Φ5.1 m×21 m 滾筒混合機，二次混合室的制粒機采用Φ5.1 m×25 m 滾筒混合機，均由朝陽重型機器公司供貨。廠房內配置 QD 型橋式起重機，采用水浴除塵。一混配加煉鋼污泥，二混配加蒸汽。
1.5 燒結冷卻系統
1.5.1 山鋼日照 500 m2 燒結機
燒結機廠房寬度為 19.8 m，一側 8.5 m，一側11.3 m。有效燒結長度 110 m，共 29 個風箱，機頭、機尾各3個3 m風箱，中間4－26#風箱是4 m風箱。
機頭 1 個 6 m 跨（2 個 3 m 風箱），1 個 7 m 跨（1 個 3m 風箱 +1 個 4 m 風箱），中間連續 8 m 跨（2個 4 m 風箱），機尾 1 個 11.3 m 跨（3 個 3 m 風箱+ 機尾設備柱腳間距），其中機尾 11.3 m 跨也是單輥吊裝孔區域。
廠房主要平臺標高分別是 7.0 m、19.8 m、25.5 m，25.5 m 平臺配置 2 部天車，大車 80/20 t，小車 32/5 t，臺車吊具 20 t。
臺車滑道寬度為 5 m，臺車欄板寬度為 5.5 m，欄板高 850 mm。篦條采用鎳鉻合金材質，壽命 1.5年，折合成本 0.69 元 /t 燒結礦。燒結機、臺車均由北方重工供貨。
梭式布料器上方、混合料通廊及轉運點均沒有蒸汽產生。混合料礦槽不加蒸汽，主、輔給料閘門均采用液壓形式。點火爐由長天重工供貨。
單輥破碎機 Φ2 400×5 760 mm，采用電機 +耦合器 + 減速機 + 聯軸器 + 開式齒輪 + 主軸形式，由沈陽華澤供貨。卷揚是雙進雙出形式。
每臺燒結機雙煙道交叉布置，配 2 臺主抽風機，風量 26 000 m3 /h，全壓 18.5 kPa，實際使用風門開度 95%，轉速 840 rpm，入口壓力 11 kPa，出口壓力 0.3 kPa。風機由豪頓供貨。主抽風機后配活性焦脫硫脫硝和循環流化床 +SCR 兩種脫硫脫硝形式。
設計有煙氣循環系統， 取1 － 10#風箱、24 － 29#（27# 除外）風箱進行煙氣循環。因循環煙氣溫度過高，開啟對冷風閥，料面會產生冷凝水，影響燒結生產，故煙氣循環實際沒有使用。
環冷機有效冷卻面積 600 m2 ，中徑 59 m，摩擦傳動，由北方重工供貨。環冷機為上、下水密封新型環冷機，上密封水槽有補償器、漏水。環冷機配 6 臺冷卻風機，風量 580 000 m3 /h，風壓3 800 Pa，電機功率 1 000 kW，其中 1 臺循環風機功率 2 400 kW。環冷機雙層卸灰閥下散料采用環形皮帶運輸，由四川泛艾瑪機電設備工程有限公司供貨。環冷機外設沉淀池，處理水密封的污泥。
1.5.2 日照鋼鐵 600 m2 燒結機
燒結機廠房機尾 12 m 跨是單輥吊裝孔區域。
有效燒結長度 110 m。
廠房配置 2 部天車，大車 100 t，小車 50 t，臺車吊具 30 t。
臺車滑道寬度為 5.5 m，臺車欄板寬度為 6 m，欄板高 800 mm。燒結機由長天重工供貨，臺車由江蘇杰凱供貨。
在梭式布料器上方、混合料通廊設計自然排氣。混合料礦槽加蒸汽，料溫 60 ℃，主給料閘門均采用液壓形式，輔閘門采用手動形式。點火爐由長天重工供貨。單輥破碎機采用電機 + 耦合器+ 減速機 + 聯軸器 + 主軸形式。卷揚是一進一出形式。
每臺燒結機雙煙道交叉布置，配 2 臺主抽風機，風量 30 000 m3 /h，全壓 18.2 kPa。主抽風機后配活性焦脫硫脫硝和循環流化床 +SCR 兩種脫硫脫硝形式。
燒結機大煙道設有外置式余熱鍋爐，和環冷余熱鍋爐并網，噸礦發電 11 °。大煙道下雙側卸灰閥由秦皇島龍振供貨。沒有煙氣循環系統。環冷 3 段廢氣回點火爐保溫段。
環冷機有效冷卻面積 700 m2 ，摩擦傳動，由長天重工供貨。環冷機為上水密封，下水 + 彈性密封，上密封水槽沒有補償器、漏水。此環冷機為中冶長天雙層欄板式環冷機，漏水、灑料嚴重。
1.5.3 永鋒鋼鐵 500 m2 燒結機
燒結機廠房寬度為 20.5 m，一側 9 m，一側11.5 m。有效燒結長度 100 m，共 25 個風箱，全部 4 m 風箱。機尾 1 個 10.3 m 跨（2 個 4m 風箱 + 機尾設備柱腳間距），也是單輥吊裝孔區域。
廠房主要平臺標高分別是 7.0 m、18.9 m、24.7 m，24.7 m 平臺配置 2 部天車，大車 85/20 t，小車 32/5 t。
臺車滑道寬度為 5 m，臺車欄板寬度為 5.5 m，欄板高 900 mm。燒結機由長天重工供貨，臺車由鞍鋼重型供貨。
點火爐由長天重工供貨。每臺燒結機雙煙道獨立布置，配 2 臺主抽風機，主抽風機后配活性焦脫硫脫硝。原設計有煙氣循環系統，由中冶長天設計。
環冷機有效冷卻面積 600 m2 ，中徑 53 m，摩擦傳動，由長天重工供貨。環冷機為上、下水密封新型環冷機，上密封水槽沒有補償器。環冷機配7 臺冷卻風機，風量 167 000 m3 /h，風壓 3 100 Pa，電機功率 220 kW。環冷機雙層卸灰閥下散料采用環形皮帶運輸，由四川某廠家供貨。環冷機余熱鍋爐設置在環冷機設備本體上方。
1.5.4 唐鋼新區 500 m2 燒結機
燒結機廠房寬度為 20 m，一側 8.5 m，一側11.5 m。有效燒結長度 100 m，共 26 個風箱，機頭、機尾各 2 個 3 m 風箱，中間 3 － 24# 風箱是 4 m 風箱。
機頭、機尾各 1 個 10 m 跨（2 個 3 m 風箱 +1 個 4 m風箱），中間連續 8 m 跨（2 個 4 m 風箱），其中機尾 10 m 跨也是單輥吊裝孔區域。
廠房主要平臺標高分別是 7.8 m、18.3 m23.9 m，23.9 m 平臺配置 2 部天車，大車 65/20 t，小車 32/5 t。起重機軌道兩側設置通長檢修過道及走梯。
臺車滑道及欄板寬度均為 5 m，欄板高900 mm，由江蘇江成供貨。燒結機由鞍鋼重型供貨。
梭式布料器上方、混合料通廊及轉運站全密封，設煙氣和蒸汽收集裝置，達到環保 A 級企業要求。混合料礦槽加蒸汽。點火爐由常州黑山供貨。
單輥破碎機Φ 2 400 mm×5 270 mm，采用電機＋摩擦式軟啟動節能安全聯軸器（配打滑檢測報警裝置）＋減速機 +ZL 柱銷齒輪聯軸器 + 開式齒輪的方式，由沈陽華澤供貨。卷揚是雙進雙出形式。
每臺燒結機雙煙道獨立布置，配 2 臺主抽風機，單臺風量 22 000 m3 /h，全壓 19 kPa，風機由豪頓供貨。主抽風機后配循環流化床 +SCR 脫硫脫硝形式。設計有煙氣循環系統，取 5-8# 風箱、22-26# 風箱進行煙氣循環。煙氣循環率按 30% 設計。設計有料面噴出蒸汽系統，管線布置要覆蓋CO 產生主要區域。
環冷機有效冷卻面積 600 m2 ，中徑 58 m，摩擦傳動，由河北華通供貨。環冷機為上、下水密封新型環冷機。環冷機配 6 臺冷卻風機，因考慮煙氣零排放（如圖 2 所示），6 臺風機的風量、風壓均不相同。環冷機雙層卸灰閥下散料采用環形皮帶運輸。
1.6 成品系統
山鋼日照 500 m2 燒結機 2 臺燒結機共用一個成品篩分室，對應 2 套振動篩，每套振動篩由上篩（處理能力 1 200 t/h）及下篩（處理能力 750 t/h）組成。即篩分室共 4 套振動篩，同時工作。在 0 m平面備用一套篩體，其中 1 套設備故障時，取出篩體更換備用篩，這時需要調整配料量至 80%，由 1 套篩子滿足 1 臺燒結機生產。振動篩由濟南中燃供貨。成品料倉由 16 個筒倉構成，呈雙列布置，單列 8 個筒倉，筒倉直徑 12 m，倉頂平臺標高 21.5 m，總貯量 30 000 t。
日照鋼鐵 600 m2 燒結機成品篩分振動篩由濟南中燃供貨。成品料倉總貯量 8 000 t。
永鋒鋼鐵 500 m2 燒結機成品篩分振動篩由濟南中燃供貨。
唐鋼新區 500 m2 燒結機成品篩分配置 3 個篩分系列，由濟南中燃供貨。每個系列由 2 臺環保型懸臂振動篩垂直串聯組成，正常生產時再通過皮帶機下方的船式三通分料器實現 2 工 1 備。鋪底料采用自溢三通出料，并設插板閥，插板閥的開度模擬量信號送往中控，實現開度的精確控制。
成品料倉由 3 個筒倉構成，筒倉直徑 16 m，倉頂平臺標高 28 m，總貯量 30 000 t。成品礦出篩分室后在進筒倉前，設分料器一路可進行直供高爐，另一路可先進成品倉再從倉下轉送至高爐。進、出成品篩燒結礦皮帶以及成品倉下皮帶安裝磁性物料除鐵器。
2 結論
通過對比山鋼日照、日照鋼鐵、永鋒鋼鐵、唐鋼新區 500 m2 級以上燒結機的設計特點，可見當今行業前沿的一些新技術在大型燒結機設計中得到廣泛應用，綠色、低碳、環保的設計理念顯著增強。無論從技術裝備的現代化、大型化、高效化，還是從高質量、高性能的產品定位上，都將依靠于燒結廠裝備水平的提升。產品在市場上的競爭能力強，實現了燒結生產的清潔高效 [3] 。
3參考文獻
［1］ 劉洋，董洪旺，范勤芳 . 河鋼樂亭 2 臺 360 m2 燒結機工藝設計特點［J］. 河南冶金，2020（1）：33-35.
［2］ 劉洋，李寶忠，方堃 . 新工藝新技術在 360 m2 燒結系統的應用及設計［J］. 河北冶金，2020（6）：48-51.
［3］ 王新東，劉洋，胡啟晨 . 鋼唐鋼新區綠色節能高效型 360 m2燒結機的設計［J］. 河北冶金，2021（6）：30-36.