烧结混合机加水分布优化实践

烧结混合机加水分布优化实践

赵海立  李敬如  王岳飞  

（河钢集团邯钢邯宝公司炼铁厂，河北邯郸 056015）

摘  要：邯宝炼铁厂对1#、2#烧结机进行了扩容改造，烧结机产能扩大以后，出现了混合机总加水量相应提高、生产水的水质不好（杂质太多）、检修后期出现雾化喷嘴堵塞的现象，加水雾化喷嘴分布的不合理主要是上下排部分喷嘴上下重合，造成了混合机筒体大量粘料，混合机充填率低混合机的造球粒度变差，进而影响烧结料层透气性、烧结矿量。

关键词：混合机；喷嘴；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

随着全球钢铁经济形势的逐步下行，各钢厂都在进一步降低铁水成本。邯宝炼铁厂首先停配成本较高的球团矿将烧结矿入炉比例提高到80%。其次，烧结混匀料中大量配入低价原料，使得烧结矿的产能不能满足高炉的生产需求。再次，国家环保要求日趋严格，脱硫系统在封堵旁路以后和烧结系统串联运行，由于脱硫系统影响烧结检修周期变短，检修时间较长，降低了烧结机的作业率，烧结矿产量缺口很大。为了提高烧结矿产量，西区炼铁厂分别对1#、2#烧结机进行了扩容改造。烧结机产能扩大以后，出现了以下几个问题。其一、混合机总加水量相应提高；其二、因生产水的水质不好，杂质太多，到检修后期出现雾化喷嘴堵塞现象；其三、由于加水雾化喷嘴分布的不合理，主要是上下排部分喷嘴上下重合，造成了混合机筒体大量粘料，不仅每次检修要投入大量的人力清理混合机，很不安全，而且混合机筒体粘料，造成混合机充填率低混合机的造球粒度变差，进而影响烧结料层透气性、烧结矿量；其四、由于混合机粘料造成混合机负荷加大，对设备有一定损坏，电耗也有所增加。因此对混合机加水系统进行了攻关改造。

2 改进前的状况

混合机加水由一次混合机和二次混合机分别加水，每台混合机筒体有上下两排加水管，每排加水管以2米长为一组加水，上排加水管每组平均分布3个雾化喷嘴，下排加水管每组平均分布4个雾化喷嘴，每个雾化喷嘴口径都是8mm。当初设计时，一次混合机的最大加水量35吨，二次混合机最大加水量10吨。烧结机产能扩大以后，混合机总加水量相应提高，一次混合机加水量不能满足一混加水比例80～90％的生产要求，尤其到检修后期由于喷头堵塞总加水量常常不能满足烧结生产的需要，成为制约提高产量、延长设备检修周期的重要因素。因上排相邻两个喷嘴的间隔是667mm，下排相邻两个喷嘴的间隔是500毫米，就会造成上下两排加水管有的雾化喷嘴出在垂直方向上发生重合或间距太小（如下图红圈内的两个喷嘴），造成了混合机局部加水量过大筒体大量粘料。其位置分布如图1所示：

3 造球机理

混合料造球分为三个阶段：形成母球，母球长大，长大的母球密实，这三个阶段都是在水分的作用下完成的。

形成母球：物料加水润湿到最大分子结合水后，以返矿颗粒为核心开始形成母球，当物料继续加水润湿到毛细水阶段时，润湿的物料受到滚动和搓动的作用，借助毛细力作用，颗粒被拉向毛细水的中心形成母球，即毛细水含量较高的紧密颗粒的集合体。

母球长大：当加水适量时，母球表面水分含量接近适宜的毛细水含量，在其他矿粉中水分含量较低，接近最大分子结合水量，母球在混合机内滚动，进一步压紧，物料之间毛细管形状和尺寸发生改变，过剩的毛细水挤压到母球表面，在运动中粘上润湿程度相对较低的颗粒，多次重复之后，母球进一步长大。

长大母球密实：长大到符合标准要求尺寸的生球在滚动和搓动机械作用下，使生球内颗粒按接触面积最大进行排列，使生球内颗粒进一步压紧，若干颗粒共有一个薄膜层，形成生球，其中各颗粒靠分子粘结力，毛细力和内摩擦力作用相互结合，机械强度增大，若全部毛细水由生球中排出，则得到机械强度最大的生球。

根据混匀料造球机理，一次混合机主要目的是加水润湿、混匀，使混合料水分、粒度   料中各组分均匀分布，而二次混合机除继续混匀外，还要进行补充润湿，其主要目的是制粒。所以一次混合机要加总加水量的80%-90%，且在一次混合机的进料端加水量多于出料端加水，还有如图2所示混合料在混合机转动时的状态，下排加水量要大于上排的加水量，才避免水喷到筒壁上，造成筒壁粘料。

4 改进措施

4.1 增加了雾化喷嘴数量，上下排统一考虑均匀分布喷嘴，二混分段加水

增加一次混合机上排雾化喷嘴的数量，上下两排水管在每2米一组里面各平均分布4个雾化喷嘴。每排雾化喷嘴间距为500毫米，上下两排相邻雾化喷嘴的间距为250毫米。上排雾化喷嘴的安装角度和加水管垂直面成30℃角，下排雾化喷嘴的安装角度和加水管的垂直面成60℃角，这样既能保证再出现雾化喷嘴堵塞的情况下依然能够把水加足，不会出现加水的不足现象，也能使每段加水平均分布。

在二次混合机雾化喷嘴沿长度方向（2米为一组）分为数段：准备段（2米）为受料不加水；主润湿段（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；补充加水段（2米）对尚未成球部分进行润湿；小球硬化段（6米），总长18米。                                

4.2 扩大加水管雾化喷嘴的口径

根据下排水管对应物料多，混合机进料端物料水分更低的情况，确定下排多加水上排少加水，进料端多加水出料端少加水的原则。具体是在一次混合机入口的前2组加水管道上排雾化喷嘴的口径由原来的8mm扩大到10mm，下排雾化喷嘴的口径也扩大到10mm，中间2组雾化喷嘴上排还是保持8mm，下排雾化喷嘴口径扩大到10mm，出口几组的雾化喷嘴口径还保持8毫米。这样就会保证混合机前段加水量明显大于混合机后段的加水量，下排加水量大于上排的加水量。图3是改造后的加水雾化喷嘴分布。

5 改进后效果

本次对一二次混合机加水雾化喷嘴进行了改造。改造后仅一次混合机加水量能达到50吨，满足了扩容后正常加水需求，混合机的造球率明显大于改造之前，混合料的透气性有所改善，为烧结机提高产质量创造了必要条件，也为进一步增加廉价原料的配入，降低了原料的成本。混合机的筒体粘料情况大为改观，每次检修时减少了大量的劳动力。见图4和图5。

在降低混匀料价格的同时，烧结矿产量也稳定在日产23200吨，满足了高炉烧结矿入炉比例80％以上的要求，停配了价格高于烧结矿的酸性球团矿，这样也降低铁水成本。其次因混合机的造球效果得到改善，为配加污泥等冶金废料创造了有利条件。再次，筒体粘料情少且均匀，检修时不再用派大量的人力清理混合机，大大降低了工人的劳动强度，降低了大块积料清理过程中坠落造成人员伤害的几率。另外，减少混合机筒体粘料，降低了混合机负荷，提高了设备使用寿命。