360平米烧结机工程初步设计要点.docx

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360平米烧结机工程初步设计要点

1.总论

1.1概述

根据《通钢集团吉林钢铁有限责任公司设备装备大型化改造项目200万吨总体规划》，配套烧结系统建设2台360㎡烧结机，分两期建设，一期工程为一台360㎡烧结机。

我院针对360㎡烧结机工程建设条件，进行了多方案比较，并对预留的二期工程的建设条件以及与一期工程的有效衔接，进行了统一考虑，经与吉林钢铁有限责任公司360㎡烧结机工程项目部进行了多次结合论证，对360㎡烧结机工程设计方案予以确认。

根据《设计合同书》要求及所确认的设计方案，开展360㎡烧结机一期工程初步设计。

1.2设计依据

1.2.1通钢集团吉林钢铁有限责任公司《360㎡烧结机一期工程设计合同书》；

1.2.2“烧结系统工程设计技术附件”通化钢铁集团股份有限公司2007年6月25日；

1.2.3“烧结技术改造项目方案设计讨论纪要”2007年7月4日；

1.2.4“烧结技术改造项目方案设计讨论纪要”2007年7月10日；

1.2.5“烧结技术改造项目设计技术讨论纪要”2007年7月26日；

1.2.6吉林钢铁有限责任公司烧结项目部提供的有关资料。

1.3设计原则

本着“先进、合理、经济、实用和效益第一，积极采用先进工艺和技术，突出节能降耗”的原则，结合吉林钢铁有限责任公司的具体情况，在满足生产的前提下，优化工艺流程，采用成熟可靠的技术装备，提高控制水平，同时要节省建设投资，提高经济效益。

1.3.1采用成熟可靠的工艺流程和设备，技术装备水平达到国内先进水平；

1.3.2控制水平要求先进、可靠、实用。

确保稳定高产，确保产品质量；

1.3.3一、二期工程要求有效合理衔接；

1.3.4贯彻执行国家有关环保、工业卫生、安全、消防、节约能源等有关规范和规定，采取有效措施，防止和减少粉尘、噪声等对环境的污染。

除尘灰及余热回收利用，无生产污水外排。

1.4设计范围

1.4.1设计范围

从各种原料进厂至成品输出的工艺、总图运输、采暖、通风、除尘、给排水、电气、仪表自动化、通信、土建、供热、煤气、压气及消防、环保、安全、小型维修等相关专业工厂设计，按要求行政、生活福利设施由公司统一考虑。

1.4.2接点

1）贮存在原料场的铁精矿、高炉返矿、熔剂等经设在原料厂的汽车受矿槽由胶带机运入；固体燃料由汽车运入；

2）成品烧结矿输送至铁区NO.5转运站，运往高炉矿槽；

3）水、气等能源介子在烧结厂界接点；

4）外部电源接点于360㎡烧结机系统高压配电室10kv受电柜。

1.4.3360㎡烧结机工程系统设施:

见表1-1。

360㎡烧结机工程系统设施组成

表1-1

序号

子项名称

内容

说明

1

燃料受矿槽

3格

含二期

2

汽车受矿槽

铁料8格，熔剂3格

3

燃料破碎室

4台Φ750×700对辊破碎机

4台Φ900×700四辊破碎机

3工1备

4

配料室

单列式，14个矿槽

5

一次混合室

1台Φ3.8×14.0m圆筒混合机

6

制粒室

2台Φ4.0×18.0m圆筒制粒机

7

烧结室

1台360㎡烧结机

8

冷却设施

1台415㎡鼓风环式冷却机

9

成品烧结矿筛分室

6台椭圆等厚振动筛

2系统，互为备用

10

机头电除尘器

2台300㎡双室四电场电除尘器

11

主抽风机室

2台20000m3/min烧结风机

12

机尾电除尘器

1台245㎡双室四电场电除尘器

13

整粒布袋除尘器

1台12000㎡布袋除尘器

14

燃料破碎布袋除尘系统

1台3500㎡布袋除尘器

15

配料布袋除尘系统

1台2500㎡布袋除尘器

16

成品矿槽除尘系统

1台1300㎡布袋除尘器

17

车间配电室

18

循环水泵站

19

余热利用系统

利用高效换热器产生蒸汽

20

维修间

按小维修配备

21

转运站及通廊

1.4.4机修设施

按要求，设有机修间，负责日常小型维修工作，厂房面积12×24m,设计给出概算，由项目部自行配备满足小型维修有关设备。

1.5工厂规模和产品方案

1.5.1设计规模

生产规模为1台360m2烧结机，烧结机利用系数1.33t/m2·h，烧结机年工作330天，作业率为90.4%。

年产冷烧结矿380.0万吨。

1.5.2产品方案

产品方案见表1-2。

产品方案表表1-2

序号

项目

单位

指标

1

TFe

%

57.0

2

FeO

%

8.0

3

粒度

mm

5～150

4

温度

℃

＜120

5

碱度

CaO/SiO2

1.8

1.6厂址

360m2烧结机工程占地约为470m×187m。

1.7原料条件

1.7.1含铁原料

所用含铁原料为周边地区矿粉、高炉返矿、杂料及各种除尘灰等。

各种含铁原料在原料场贮存，经汽车受矿槽由胶带机运至配料室。

1.7.2熔剂、燃料

所用熔剂为生石灰和石灰石、菱镁石。

生石灰运送方式待定，设计推荐在生石灰窑采用仓式泵一管道用压缩空气送至配料室生石灰配料槽。

所用石灰石（粒度为3～0mm）经汽车运至地下受矿槽熔剂槽，由胶带机运至配料室石灰石配料槽。

烧结用固体燃料为焦炉筛下焦（粒度为25～0mm）、高炉筛下焦（粒度为25～0mm）和无烟煤（粒度为40～0mm）。

固体燃料采用汽车运输,直接卸料至燃料受矿槽,由胶带机运至燃料破碎室。

烧结点火燃料为混合煤气，热值为9.21MJ/m3，接点压力为6000Pa。

煤气用量为5963m3/h。

1.8供水、供电

1.8.1供水

360m2烧结机工程年耗新水78.98万m3，由铁区供应。

1.8.2供电

本工程电源引自厂内110kv变电所，年耗电量13870万kwh。

1.9技术装备水平

360m2烧结机工程采用国内先进成熟的工艺流程，选用新型工艺设备。

确定技术装备水平如下：

1.9.1工艺

1）燃料破碎采用Φ750×700对辊破碎机及Φ900×700四辊破碎机组成的开路破碎系统。

这样可保证四辊破碎机的给料粒度，且能沿辊面宽度均匀给料，从而保证燃料粒度。

2）采用自动重量配料。

设备运行平稳、可靠，配料精度高，使烧结矿合格率、一级品率均有较大幅度提高，同时可减少烧结燃料耗量，降低高炉焦比。

3）采用厚料层烧结，将降低燃耗及烧结矿中的Fe0含量，提高烧结矿强度。

4）采用串联3台椭圆振动筛整粒筛分流程。

这种流程的特点是：

a）流程简单，布置紧凑，在一个厂房内即可完成全部冷矿筛分作业，占地少，省投资，省人员；b）烧结矿转运次数减少，转运落差小，冷返矿量降低；c）检修方便；d）更重要的是5mm筛孔筛板因受大块烧结矿冲击，基本不堵塞。

5）采用无热筛工艺，以提高主机作业率。

6）小格散料进入成品系统，参加整粒，提高了烧结矿产量。

1.9.2主要设备

本项目主要设备，如烧结机、环冷机、混合机、制粒机、单辊破碎机等采用目前国内先进技术。

具备以下特点：

1）烧结机

烧结机主传动采用新型两点啮合全悬挂柔性传动，可以实现通过调整头部链轮来纠正烧结机台车跑偏，重量轻，结构简单，制造安装调整方便，维修工作量小。

烧结机头部链轮齿板采用特殊设计的齿形及齿顶处理，并配合多段圆弧形成的异形弯道，从而保证台车在头尾弯道处运行更顺畅，降低台车端部磨损。

烧结机台车与风箱之间侧部采用固定滑道加台车游板式密封，烧结机端部采用转架支板结构，其密封效果好。

烧结机台车采用三体式结构，便于加工制作和维护检修。

烧结机润滑系统分头、中、尾三部分，有效缩短润滑管路，确保每个点都能得到良好的润滑，同时具有机旁和远方控制功能。

2）环冷机

采用可靠、实用的摩擦传动方式，曲轨卸料，钢结构风箱和漏斗及散料小车，便于卸灰。

3）混合机、制粒机

混合机、制粒机具有良好的启动性能，滚圈为整体锻造，筒体和滚圈之间采用整体焊接，可显著提高筒体刚性，有效提高筒体寿命。

滚圈和齿圈采用自动喷油润滑装置，使其运动表面形成油膜，以提高承载能力，减少磨损。

4）单齿辊破碎机

单齿辊破碎机采用国内独创的柔性传动装置，有效缓冲破碎齿辊对传动系统的冲击，显著降低其工作时对传递给基础和厂房结构的振动负荷。

破碎齿辊采用整体结构，对主轴、篦板进行水冷。

齿辊可整体吊到厂房外检修和更换。

1.9.3电气仪表及控制系统

电气控制及仪表自动化根据《钢铁工业自动化功能技术规范》的要求，按国内先进水平考虑，以保证生产过程稳定，提高烧结矿质量。

本工程设置了完善的过程检测和控制项目，采用计算机集中控制系统完成烧结生产的数据采集、自动控制、参数显示、报警和报表打印等功能。

1）配料设备、圆辊给料机、烧结机、冷却机等采用变频调速。

2）采用计算机控制系统对全厂进行监控和管理。

拟选用PLC控制系统。

3）采用质量可靠、性能先进的仪表对生产过程参数进行指示、记录、控制、自动调节；对成品及能源进行计量。

4）设置行政电话、生产调度电话、指令通信和工业电视等通信设施。

1.10环境保护、安全卫生和消防

1.10.1环境保护

本设计对环境治理给予了充分重视，在工艺上重视环境保护。

在“三废”综合利用降低污染方面，采用了有效措施，为搞好环境保护打下良好基础。

在除尘方面利用高效电除尘器，保证排放浓度达标。

在防噪声污染上采用消声器、隔音装置等。

考虑寒冷地区气候条件各车间内设置洒水扫地设施，各设备冷却水循环使用，循环率达96%以上，无生产污水排放。

1.10.2安全卫生

在设计过程中，充分考虑了安全卫生，对建筑物设置了防雷、防火设施，对车间中所有的孔、洞，设置栏杆及盖板。

对设备传动部分设有保护罩，以确保工人在生产过程中的人身安全和身心健康。

1.10.3消防

遵照设计规范，本设计设有消火栓和区域性消防报警系统，厂区道路通畅、完善，建筑物间距满足消防规范，同时建筑物也满足其耐火等级要求。

1.11节能

本设计贯彻合理利用能源和节能的宗旨。

优化工艺流程，合理布局，采用先进技术及设备，选用节能型设备，冷却水循环使用，以节省能源。

工序能耗：

63.13kg（标煤）/t。

1.12技术经济

主要技术经济指标见表l-3。

主要技术经济指标表1-3

序号

项目

单位

指标

备注

1

烧结矿产量

万t/a

380.0

2

有效烧结机面积

m2

360

3

烧结机利用系数

t/（m2*h）

1.33

4

主机作业天数

d

330

5

作业率

%

90.4

6

烧结矿质量

TFe

%

57.0

FeO含量

%

8.0

碱度

CaO/SiO2

1.8

粒度

mm

5~150

＜5mm含量＜5%

7

原、燃料年耗量

含铁原料

万t/a

330.33

菱镁石

万t/a

22.09

生石灰

万t/a

37.21

石灰石

万t/a

27.02

焦粉

万t/a

11.06

燃料

万t/a

11.06

混合煤气

万m3/a

4723

高+焦

8

动力消耗

电

104kW.h/a

13870.0

新水

104m3/a

78.98

压气

m3/min

105

蒸汽

t/t-s

0.045

9

主要设备重量

t

13000

10

设备安装总电容量

kW

33480

11

设备工作总电容量

kW

33064

12

职工定员

人

169

13

工序能耗

kg（标煤）/t

59.75

冬季：

65.13

2．烧结工艺

2.1概述

根据吉林钢铁有限责任公司发展目标和规划,需要建设一台360m2烧结机及其配套设施。

2.2工厂规模及工作制度

2.2.1工厂规模

生产规模为1台360m2烧结机，烧结机利用系数1.33/（m2﹒h）,年产冷烧结矿380.0万吨。

2.2.2工作制度

烧结系统为连续工作制，每天三班，每班8小时。

烧结机年工作330天，7920小时，年作业率为90.4%。

2.3含铁原料、熔剂和燃料

2.3.1含铁原料

所用含铁原料主要是精矿粉、杂料、轧钢皮、高炉返矿及各种除尘灰等。

各种含铁原料在原料场贮存,通过汽车受矿槽由胶带机运至配料室。

2.3.2熔剂

所用熔剂为生石灰、石灰石、菱镁石。

所用生石灰进厂运输方式待定，为避免对烧结厂区污染，不宜采用胶带机运输。

要求生石灰3～0mm粒级含量＞90%。

所用石灰石、菱镁石（粒度为3～0mm）经汽车运至汽车受矿槽，由胶带机运至配料室石灰石、菱镁石配料槽。

2.3.3燃料

烧结用固体燃料为焦炉筛下焦（粒度为25～0mm）、高炉筛下焦（粒度为25～0mm）和无烟煤（粒度为40～0mm）。

固体燃料贮存在原料场,通过燃料受矿槽由胶带机运至燃料破碎室。

在燃料破碎室,燃料进行粗、细开路破碎,破碎后的燃料（粒度为3～0mm）经胶带机运至配料室。

烧结点火燃料为混合煤气。

要求其热值为9.21MJ/m3，其接点压力为6000kPa。

煤气用量为5963m3/h。

（7184m3/h（max））

2.4主要参数的确定及产品方案

2.4.1主要参数的确定

由于现阶段尚无主要原料条件,参照国内同类型烧结机的烧结生产实践经验,本次设计烧结机利用系数定为1.33t/（m2﹒h）,配套设备能力为1.7t/（m2﹒h）,主机作业率90.4%,年工作330天。

2.4.2产品方案

产品为温度小于120℃经过整粒的冷烧结矿，粒度5～150mm，＜5mm含量小于5%。

＞50mm含量～8%。

转鼓强度（+6.3mm）≥72%。

烧结矿碱度R=1.8（CaO/SiO2）。

2.4.3附表

入厂原料化学成分表（成分：

%）（假定）表2－1

原料

TFe

FeO

SiO2

CaO

Al2O3

MgO

S

P

I（烧损）

烧结精矿

66

27

5

1.0

0.6

1.1

2.66

氧化铁皮

68.5

50

20

0.2

2

杂料

528

15

4.9

7.1

1.1

2.38

2

白云石

2.5

30

0.33

20.5

42

石灰石

2.5

45

0.2

5

0.25

0.06

42

生石灰

5.5

78

0.4

6.5

0.2

0.04

10

C固

Ag

Vg

焦炭

78

13.5

12

1.9

7.3

0.7

75

无烟煤

75

19

2.0

0.8

80

煤气消耗量表2-2

名称

104m3/a

m3/d

m3/h

m3/t

混合煤气

4723

143112

5963

11.70

烧结矿化学成分表2-3

成分

TFe

FeO

SiO2

CaO

Al2O3

MgO

S

P

R=CaO/SiO2

%

57.00

8.0

5.25

9.45

1.45

2.5

0.01

0.029

1.80

根据生产碱度为1.8的烧结矿计算出的物料平衡见表2-3。

物料平衡表（估算）表2-4

输入

输出

名称

数量（万t/a）

%

名称

数量（万t/a）

%

含铁原料

330.33

48.72

烧结矿

380.0

56.05

焦粉

11.06

1.63

损失

114.32

16.86

无烟煤

11.06

1.63

铺底料

34.3

5.06

生石灰

37.21

5.49

返矿

149.38

22.03

石灰石

27.02

3.99

菱镁石

22.09

3.26

铺底料

34.3

5.06

水

55.55

8.19

返矿

149.38

22.03

合计

678

100

合计

678

100.00

注：

各种原料用量均为估量。

2.5工艺流程和工艺特点

2.5.1工艺流程

烧结厂工艺流程是从原料进厂到成品输出,包括铁料、熔剂、燃料的接受、燃料破碎、配料、混合、制粒、烧结、冷却、整粒及成品烧结矿输出等全部工艺过程。

工艺流程见图1。

2.5.2工艺特点

主要工艺特点如下：

（1）采用Φ750×700对辊破碎机及Φ900×700四辊破碎机组成的开路破碎系统：

保证四辊破碎机的给料粒度适宜，且能沿辊面宽度均匀给料，从而可以获得３～０mm粒级含量达到90～95%的燃料，满足烧结生产所需；同时，也适应使用来料粒度较粗的燃料。

（2）采用自动重量配料：

各种原料均自行组成闭环定量调节，再通过总设定系统与逻辑控制系统，组成自动重量配料系统。

其特点是设备运行平稳、可靠，配料精度高，使烧结矿合格率、一级品率均有较大幅度提高，同时可减少烧结燃料耗量，降低高炉焦比。

（3）采用厚料层烧结，将降低燃耗及烧结矿中的FeO含量，提高烧结矿强度。

（4）采用串联３台椭圆振动筛整粒筛分流程。

该流程的特点是：

a）流程简单，布置紧凑，在一个厂房内即可完成全部冷矿筛分作业，占地少，省投资，省人员；b）烧结矿转运次数减少，冷返矿量降低；c）检修方便；d）更重要的是5mm筛孔筛板因受大块烧结矿冲击，基本不堵塞。

（5）采用双层卸灰阀——胶带机处理大烟道灰尘，适应冬季寒冷地区生产。

（6）小格散料作为成品，参加整粒，提高了烧结矿成品率。

2.6主要设备的选择与计算

以下设备能力，按烧结机利用系数1.71.6t/（m2﹒h）、烧结矿产量612t/h614.4（max）计算。

2.6.1燃料破碎设备

按破碎机作业率75%，燃料单耗50kg，燃料含水7%计算，所需破碎能力：

*90.4%？

？

？

=43.66t/h

由φ750×700对辊破碎机与φ900×700四辊破碎机组成的破碎系统能力按18t/h15计，则需燃料破碎设备套数：

43.66/18

=2.43（套）

故选用四套由φ750×700对辊破碎机与φ900×700四辊破碎机组成的破碎系统，其中三工一备。

2.6.2一次混合机

一次混合机采用φ3.8×14.0m圆筒混合机，转速6.5rpm,安装角度为2.7°。

混合机处理量：

烧结机利用系数1.33/1.32（m2·h）时，840860t/h（正常值）

烧结机利用系数1.71.6t/（m2·h）时，10101020t/h（最大值）利用系数大了，产量却少了？

1）混合时间

t=

式中：

t——混合时间，min;

L效——混合机有效长度，12.5m;

D效——混合机有效直径，3.7m；

n——混合机转速，6.5rpm；

β——混合机中物料推进角度；

thβ≈Sinβ=

Φ——混合料的安息角，取φ=35°

t=

=2.02min

2）填充率

φ=

式中：

φ——混合机最大填充率，%；

Q——混合机最大处理量，t/h;

r——混合料堆积密度，t/m3;

φNor=

=12.38%

φmax=

=14.89%

3）转速校核

n=（0.2～0.3）×

=4.4～6.6rpm

取n=6.5rpm,完全符合混合料在滚筒内的“抛落”要求。

2.6.3二次混合机（制粒机）

二次混合机采用φ4.0×18.0m圆筒制粒机，转速8.5rpm,安装角度为1.5°，共两台。

每台制粒机处理量：

烧结机利用系数1.33t/（m2·h）时，840t/h（正常值），每台420t/h（正常值）。

烧结机利用系数1.7t/（m2·h）时，1010t/h（最大值）。

每台505t/h（最大值）。

1）混合制粒时间

t=

式中：

t——混合时间，min;

L效——混合机有效长度，16.5m;

D效——混合机有效直径，3.9m；

n——混合机转速，6rpm；

β——混合机中物料推进角度；

thβ≈Sinβ=

Φ——混合料的安息角，取φ=35°

t=

=3.47min

2）填充率

φ=

式中：

φ——混合机最大填充率，%；

Q——混合机最大处理量，t/h;

r——混合料堆积密度，t/m3;

φNor=

=7.25%

φmax=

=8.72%

3）转速校核

n=（0.25～0.45）×

=5.35～9.64rpm

取n=8.5rpm,调速范围为：

8.5±0.5rpm。

2.6.4烧结机

烧结机有效烧结面积360m2,台车宽4.0m、长1.5m,台车栏板高650mm。

Vmax=

式中：

Vmax——台车最大运行速度，m/min；

Qmax——最大烧结机给料量，t/h;

b——台车宽度，m;

h——台车上混合料料层高度，m;

Vmax=1010

60×4.0×0.6×1.7数据何来？

=4.13m/min

台车移动速度是可调的，调速范围为：

1.5～4.5m/min

2.6.5主抽风机及机头电除尘器

主抽风机为SJ20000型离心鼓风机，共二台。

主电机N≈7000KW，1000rPm。

风量20000m3/min（工况），升压（静压）16500Pa,入口压力-16000Pa，出口压力500Pa。

机头电除尘器选用300m2双室四电场，共二台。

处理废气量每台20000m3/min（工况），电除尘内烟气流速1.11m/s。

粉尘排放浓度≤50mg/Nm3。

2.6.6环式冷却机

环冷机处理量：

利用系数1.33t/（m2·h）时，810t/h（正常值）

利用系数1.7t/（m2·h）时，980t/h（最大值）

1）鼓风环式冷却机面积选择

A效=

式中：

A效——冷却机有效冷却面积，m2。

Q——冷却机处理能力，t/h。

t——冷却时间，min;

h——冷却机料层高度，m。

r——烧结矿堆比重，t/m3。

A效=810×70

60×1.45×1.7

=383.4㎡

根据上述计算，取环冷机有效冷却面积415m2,料层厚度1.45m，台车栏板高1.6m,台车宽3.5m,有效冷却时间为60～80min。

2）冷却时间：

t=

式中：

 t——冷却时间，min

F——冷却机冷却面积，m2。

h——冷却机料层厚度，m。

γ——烧结矿堆比重，t/m3

Q——冷却机处理能力，t/h。

t=

415×1.45×1.7×60

810（980）

=75.8（61.4）（min）

冷却时间正常产量时为75.8min；最大产量时为61.4min

3）配套冷却风机的选择

冷却风量：

Q风=q×Q=2200×810（980）=178