刘洋
（唐钢国际工程技术有限公司）
摘要：选取国内 4 家钢铁企业的 500 m2 级以上烧结机系统进行调查研究，在工艺设计特点上各有千秋，从烧结机整体情况、燃料系统、配料系统、混料系统、烧结冷却系统、成品系统等六个方面做了系统的对比，旨在总结烧结机设计经验，提升烧结机设计水平。
关键词：唐钢新区；烧结机；设计理念
0 前言
随着钢铁产业的快速发展，我国烧结机的技术装备水平得到大幅度提升，烧结机大型化趋势明显。生产实践证明，烧结设备大型化后具有产品质量高、能耗低、运行费用低、生产效率高、便于集中管理和高度自动化等优点，同时可减少污染，有利于环境保护。
国内的 500 m2 级以上烧结机有很多，如山钢日照、日照钢铁、永锋钢铁、唐钢新区、首钢京唐等。
目前全球最大烧结机有两台，分别是我国太原钢铁和日照钢铁的 600 m2 烧结机，太原钢铁 600 m2 烧结机有效烧结长度 120 m，该烧结机台车滑道宽 5 m，台车栏板宽 5.5 m，即烧结面积可达 660 m2， 于 2010年4月投产，至今已连续生产14 年。而目前全球在建最大的烧结机是新余钢铁 660 m2 烧结机，有效烧结长度 120 m，台车滑道宽 5.5 m，台车栏板宽 6 m，即烧结面积可达 720 m2 。
由此可见，烧结设备大型化是行业发展的必然趋势。而作为工艺设计者，除了要掌握最基本的设计理念，还要了解最前沿的信息，下面选取了国内 4 家钢铁企业的 500 m2 级以上烧结机，从工艺系统上做详细对比。
1 各企业设计特点对比
选取了国内 4 家钢铁企业 500 m2 级以上烧结机，进行了调查研究，针对工艺设计特点做了对比。
1.1 烧结机整体情况
山钢日照有2座 5 000 m3 高炉和2台 500 m2烧结机，500 m2 烧结机有效抽风烧结面积 550 m2 ，实际烧结面积 605 m2 。单台烧结机日产量16 000 t，入炉配比 70%。山钢日照2台烧结机由山东冶金设计院设计。1# 烧结机于2017年10月投产，2#烧结机于2019年 3月投产。烧结车间包括燃料仓库、燃料破碎室、配料室、一次混合机、二次混合机、烧结室、环冷机、成品筛分室、成品料仓等单体系统。
日照钢铁有 14 座高炉，最大炉容 1 080 m3 ，6台 180 m2 烧结机，2 台 360 m2 烧结机，2 台 450 m2烧结机，2 台 600 m2 烧结机。600 m2 烧结机有效抽风烧结面积 605 m2 ，实际烧结面积 660 m2 。
1# 烧结机台时产量 830 t，2# 烧结机台时产量 850 t，高炉入炉配比高碱度（1.95~2.0）烧结矿占 70% ～ 75%，低碱度（0.55~0.6）烧结矿占15% ～ 20%，块矿 3%，球团矿 4%。日照钢铁 2台 600 m2 烧结机由中冶长天设计。1# 烧结机于2014 年 4 月 16 日投产，2# 烧结机于 2015 年 9 月14 日投产。烧结车间包括燃料破碎室、配料室、一次混合机、二次混合机、烧结室、环冷机、成品筛分室、成品料仓等单体系统。
永锋钢铁现有 2 座 1 350 m3 高炉，在建1 座3 000 m3 高炉， 计划 2024 年初投产。 现 有 1 台500 m2 烧结机，于 2021 年 6 月投产，由中冶长天总包设计。500 m2 烧结机有效抽风烧结面积500 m2 ，实际烧结面积 550 m2 。在建 1 台 600 m2 烧结机，计划 2024 年初投产。烧结车间包括燃料破碎室、配料室、一次混合室、二次混合室、烧结室、环冷机、成品筛分室、成品料仓等单体系统。
唐钢新区现有 3 座 2 922 m3 高炉，在建 1 座3 200 m3 高炉，计划 2024 年初投产。现有 2 台360 m2 烧结机，在建 1 台 500 m2 烧结机，计划2024 年初投产，由唐钢国际总包设计。烧结车间包括燃料破碎室、配料室、一次混合室、二次混合室、烧结室、环冷机、成品筛分室、成品料仓等单体系统。
1.2 燃料系统
山钢日照 500 m2 烧结机燃料仓库由 5 个筒仓构成，筒仓直径 9 m，仓顶平台标高 19 m。其中2 个煤仓，3 个焦粉仓，煤仓仓体锥段采用双曲线结构。燃料仓库除尘器架在出料皮带上方，除尘灰直接落至工艺皮带上。燃料破碎室共 5 个系列，每个系列由 1 台Φ 1 200 mm×1 000 mm 对辊和 1台Φ 1 200×1 000 mm 四辊组成，对辊、四辊破碎机由山东矿山机械集团供货。燃料破碎除尘灰气力输送至高炉喷煤车间。
日照钢铁 600 m2 烧结机燃料破碎室共 3 个系列，每个系列由 1 台 Φ1 200 mm×1 000 mm 对辊和 1 台 Φ1 200 mm×1 000 mm 四辊组成，没有燃料预筛分功能。
永锋钢铁 500 m2 烧结机燃料破碎室共 3 个系列，每个系列由 1 台 Φ1 200 mm×1 000 mm 对辊和 1 台 Φ1 200 mm×1 000 mm 四辊组成，对辊、四辊破碎机由山东矿山机械集团供货，具备燃料预筛分功能，振动筛由济南中燃公司供货。
唐钢新区 500 m2 烧结机燃料破碎室共 3 个系列，每个系列由 1 台 Φ1 200 mm×1 000 mm 对辊和 1 台Φ1 200 mm×1 000 mm 四辊组成 [1]，对辊、四辊破碎机由山东矿山机械集团供货。燃料破碎除尘灰气力输送至配料室燃料灰仓，参与烧结配料。燃料破碎室设有燃料预筛分功能，将筛上燃料送入燃料破碎室缓冲仓参与破碎作业，筛下粉料进入粉料仓直接由皮带机送至配料室燃料仓，燃料破碎室结构如图 1 所示。
1.3 配料系统
山钢日照 500 m2 烧结机配料室双列布置，每列对应 1 台烧结机。单列配料室共 17 个仓，按配料顺序依次是混匀矿仓 5 个，燃料仓 2 个，生石灰仓 3 个，石灰石仓 2 个，白云石仓 2 个，高炉返矿仓 1 个双出口，烧结返矿仓 2 个。单仓跨度 8.5 m，仓顶平台标高 21.5 m。混匀矿采用梭式可逆皮带机上料，仓与仓之间采用人字形结构，保证卸料无间隙。生石灰采用罐车气力输送方式进仓，2 列仓打灰布置在一侧，打灰区域封闭长度 10 m，罐车作业时，车头露在厂房外。仓顶除尘器为 50 m2 布袋除尘器。生石灰采用双螺旋秤 + 配料秤形式给料，其他物料采用带式给料机 + 配料秤形式给料。配料室出料位置设有干雾抑尘设施。
日照钢铁 600 m2 烧结机配料室双列布置，每列对应 1 台烧结机。单列配料室共 20 个仓，按配料顺序依次是烧结返矿仓 2 个，混匀矿仓 8 个，燃料仓 3 个，除尘灰仓 1 个双出口，轻烧白云石仓 3 个，生石灰仓 3 个。混匀矿采用梭式可逆皮带机上料。
永锋钢铁 500 m2 烧结机配料室单列布置。配料室共 17 个仓，按配料顺序依次是混匀矿仓 6 个，燃料仓 3 个，生石灰仓 3 个，烧结返矿仓 3 个，高炉返矿仓 2 个。混匀矿移动卸矿车上料。除尘灰在原料场参与混匀配料。
唐钢新区 500 m2 烧结机配料室单列布置。配料室共19个仓，按配料顺序依次是高炉返矿仓1个，混匀矿仓 7 个，生石灰仓 3 个，轻烧白云石仓1个双出口，除尘灰仓1个双出口，烧结返矿仓2个，燃料仓 3 个，燃料灰仓 1 个 [2]。混匀矿移动卸矿车上料。
1.4 混料系统
山钢日照 500 m2 烧结机一次混合机和二次混合机均采用Φ5.2 m×23 m 滚筒混合机，由中国有色（沈阳）冶金机械有限公司供货。混合机露天布置，采用浸润式水洗除尘系统，厂家为山东斯必克环保公司，除尘效果好。一混、二混均不加蒸汽。
日照钢铁 600 m2 烧结机一次混合机和二次混合机均采用Φ4.8 m×25 m 滚筒混合机，由株洲光明重机有限公司供货。混合机露天布置，采用水浴除尘。一混、二混均不加蒸汽。
永锋钢铁 500 m2 烧结机一次混合室的混合机采用Φ4.8 m×22 m 滚筒混合机，二次混合室的制粒机采用Φ4.8 m×26 m 滚筒混合机，由朝阳重型机器公司供货。
唐钢新区 500 m2 烧结机一次混合室的混合机采用Φ5.1 m×21 m 滚筒混合机，二次混合室的制粒机采用Φ5.1 m×25 m 滚筒混合机，均由朝阳重型机器公司供货。厂房内配置 QD 型桥式起重机，采用水浴除尘。一混配加炼钢污泥，二混配加蒸汽。
1.5 烧结冷却系统
1.5.1 山钢日照 500 m2 烧结机
烧结机厂房宽度为 19.8 m，一侧 8.5 m，一侧11.3 m。有效烧结长度 110 m，共 29 个风箱，机头、机尾各3个3 m风箱，中间4－26#风箱是4 m风箱。
机头 1 个 6 m 跨（2 个 3 m 风箱），1 个 7 m 跨（1 个 3m 风箱 +1 个 4 m 风箱），中间连续 8 m 跨（2个 4 m 风箱），机尾 1 个 11.3 m 跨（3 个 3 m 风箱+ 机尾设备柱脚间距），其中机尾 11.3 m 跨也是单辊吊装孔区域。
厂房主要平台标高分别是 7.0 m、19.8 m、25.5 m，25.5 m 平台配置 2 部天车，大车 80/20 t，小车 32/5 t，台车吊具 20 t。
台车滑道宽度为 5 m，台车栏板宽度为 5.5 m，栏板高 850 mm。篦条采用镍铬合金材质，寿命 1.5年，折合成本 0.69 元 /t 烧结矿。烧结机、台车均由北方重工供货。
梭式布料器上方、混合料通廊及转运点均没有蒸汽产生。混合料矿槽不加蒸汽，主、辅给料闸门均采用液压形式。点火炉由长天重工供货。
单辊破碎机 Φ2 400×5 760 mm，采用电机 +耦合器 + 减速机 + 联轴器 + 开式齿轮 + 主轴形式，由沈阳华泽供货。卷扬是双进双出形式。
每台烧结机双烟道交叉布置，配 2 台主抽风机，风量 26 000 m3 /h，全压 18.5 kPa，实际使用风门开度 95%，转速 840 rpm，入口压力 11 kPa，出口压力 0.3 kPa。风机由豪顿供货。主抽风机后配活性焦脱硫脱硝和循环流化床 +SCR 两种脱硫脱硝形式。
设计有烟气循环系统， 取1 － 10#风箱、24 － 29#（27# 除外）风箱进行烟气循环。因循环烟气温度过高，开启对冷风阀，料面会产生冷凝水，影响烧结生产，故烟气循环实际没有使用。
环冷机有效冷却面积 600 m2 ，中径 59 m，摩擦传动，由北方重工供货。环冷机为上、下水密封新型环冷机，上密封水槽有补偿器、漏水。环冷机配 6 台冷却风机，风量 580 000 m3 /h，风压3 800 Pa，电机功率 1 000 kW，其中 1 台循环风机功率 2 400 kW。环冷机双层卸灰阀下散料采用环形皮带运输，由四川泛艾玛机电设备工程有限公司供货。环冷机外设沉淀池，处理水密封的污泥。
1.5.2 日照钢铁 600 m2 烧结机
烧结机厂房机尾 12 m 跨是单辊吊装孔区域。
有效烧结长度 110 m。
厂房配置 2 部天车，大车 100 t，小车 50 t，台车吊具 30 t。
台车滑道宽度为 5.5 m，台车栏板宽度为 6 m，栏板高 800 mm。烧结机由长天重工供货，台车由江苏杰凯供货。
在梭式布料器上方、混合料通廊设计自然排气。混合料矿槽加蒸汽，料温 60 ℃，主给料闸门均采用液压形式，辅闸门采用手动形式。点火炉由长天重工供货。单辊破碎机采用电机 + 耦合器+ 减速机 + 联轴器 + 主轴形式。卷扬是一进一出形式。
每台烧结机双烟道交叉布置，配 2 台主抽风机，风量 30 000 m3 /h，全压 18.2 kPa。主抽风机后配活性焦脱硫脱硝和循环流化床 +SCR 两种脱硫脱硝形式。
烧结机大烟道设有外置式余热锅炉，和环冷余热锅炉并网，吨矿发电 11 °。大烟道下双侧卸灰阀由秦皇岛龙振供货。没有烟气循环系统。环冷 3 段废气回点火炉保温段。
环冷机有效冷却面积 700 m2 ，摩擦传动，由长天重工供货。环冷机为上水密封，下水 + 弹性密封，上密封水槽没有补偿器、漏水。此环冷机为中冶长天双层栏板式环冷机，漏水、洒料严重。
1.5.3 永锋钢铁 500 m2 烧结机
烧结机厂房宽度为 20.5 m，一侧 9 m，一侧11.5 m。有效烧结长度 100 m，共 25 个风箱，全部 4 m 风箱。机尾 1 个 10.3 m 跨（2 个 4m 风箱 + 机尾设备柱脚间距），也是单辊吊装孔区域。
厂房主要平台标高分别是 7.0 m、18.9 m、24.7 m，24.7 m 平台配置 2 部天车，大车 85/20 t，小车 32/5 t。
台车滑道宽度为 5 m，台车栏板宽度为 5.5 m，栏板高 900 mm。烧结机由长天重工供货，台车由鞍钢重型供货。
点火炉由长天重工供货。每台烧结机双烟道独立布置，配 2 台主抽风机，主抽风机后配活性焦脱硫脱硝。原设计有烟气循环系统，由中冶长天设计。
环冷机有效冷却面积 600 m2 ，中径 53 m，摩擦传动，由长天重工供货。环冷机为上、下水密封新型环冷机，上密封水槽没有补偿器。环冷机配7 台冷却风机，风量 167 000 m3 /h，风压 3 100 Pa，电机功率 220 kW。环冷机双层卸灰阀下散料采用环形皮带运输，由四川某厂家供货。环冷机余热锅炉设置在环冷机设备本体上方。
1.5.4 唐钢新区 500 m2 烧结机
烧结机厂房宽度为 20 m，一侧 8.5 m，一侧11.5 m。有效烧结长度 100 m，共 26 个风箱，机头、机尾各 2 个 3 m 风箱，中间 3 － 24# 风箱是 4 m 风箱。
机头、机尾各 1 个 10 m 跨（2 个 3 m 风箱 +1 个 4 m风箱），中间连续 8 m 跨（2 个 4 m 风箱），其中机尾 10 m 跨也是单辊吊装孔区域。
厂房主要平台标高分别是 7.8 m、18.3 m23.9 m，23.9 m 平台配置 2 部天车，大车 65/20 t，小车 32/5 t。起重机轨道两侧设置通长检修过道及走梯。
台车滑道及栏板宽度均为 5 m，栏板高900 mm，由江苏江成供货。烧结机由鞍钢重型供货。
梭式布料器上方、混合料通廊及转运站全密封，设烟气和蒸汽收集装置，达到环保 A 级企业要求。混合料矿槽加蒸汽。点火炉由常州黑山供货。
单辊破碎机Φ 2 400 mm×5 270 mm，采用电机＋摩擦式软启动节能安全联轴器（配打滑检测报警装置）＋减速机 +ZL 柱销齿轮联轴器 + 开式齿轮的方式，由沈阳华泽供货。卷扬是双进双出形式。
每台烧结机双烟道独立布置，配 2 台主抽风机，单台风量 22 000 m3 /h，全压 19 kPa，风机由豪顿供货。主抽风机后配循环流化床 +SCR 脱硫脱硝形式。设计有烟气循环系统，取 5-8# 风箱、22-26# 风箱进行烟气循环。烟气循环率按 30% 设计。设计有料面喷出蒸汽系统，管线布置要覆盖CO 产生主要区域。
环冷机有效冷却面积 600 m2 ，中径 58 m，摩擦传动，由河北华通供货。环冷机为上、下水密封新型环冷机。环冷机配 6 台冷却风机，因考虑烟气零排放（如图 2 所示），6 台风机的风量、风压均不相同。环冷机双层卸灰阀下散料采用环形皮带运输。
1.6 成品系统
山钢日照 500 m2 烧结机 2 台烧结机共用一个成品筛分室，对应 2 套振动筛，每套振动筛由上筛（处理能力 1 200 t/h）及下筛（处理能力 750 t/h）组成。即筛分室共 4 套振动筛，同时工作。在 0 m平面备用一套筛体，其中 1 套设备故障时，取出筛体更换备用筛，这时需要调整配料量至 80%，由 1 套筛子满足 1 台烧结机生产。振动筛由济南中燃供货。成品料仓由 16 个筒仓构成，呈双列布置，单列 8 个筒仓，筒仓直径 12 m，仓顶平台标高 21.5 m，总贮量 30 000 t。
日照钢铁 600 m2 烧结机成品筛分振动筛由济南中燃供货。成品料仓总贮量 8 000 t。
永锋钢铁 500 m2 烧结机成品筛分振动筛由济南中燃供货。
唐钢新区 500 m2 烧结机成品筛分配置 3 个筛分系列，由济南中燃供货。每个系列由 2 台环保型悬臂振动筛垂直串联组成，正常生产时再通过皮带机下方的船式三通分料器实现 2 工 1 备。铺底料采用自溢三通出料，并设插板阀，插板阀的开度模拟量信号送往中控，实现开度的精确控制。
成品料仓由 3 个筒仓构成，筒仓直径 16 m，仓顶平台标高 28 m，总贮量 30 000 t。成品矿出筛分室后在进筒仓前，设分料器一路可进行直供高炉，另一路可先进成品仓再从仓下转送至高炉。进、出成品筛烧结矿皮带以及成品仓下皮带安装磁性物料除铁器。
2 结论
通过对比山钢日照、日照钢铁、永锋钢铁、唐钢新区 500 m2 级以上烧结机的设计特点，可见当今行业前沿的一些新技术在大型烧结机设计中得到广泛应用，绿色、低碳、环保的设计理念显著增强。无论从技术装备的现代化、大型化、高效化，还是从高质量、高性能的产品定位上，都将依靠于烧结厂装备水平的提升。产品在市场上的竞争能力强，实现了烧结生产的清洁高效 [3] 。
3参考文献
［1］ 刘洋，董洪旺，范勤芳 . 河钢乐亭 2 台 360 m2 烧结机工艺设计特点［J］. 河南冶金，2020（1）：33-35.
［2］ 刘洋，李宝忠，方堃 . 新工艺新技术在 360 m2 烧结系统的应用及设计［J］. 河北冶金，2020（6）：48-51.
［3］ 王新东，刘洋，胡启晨 . 钢唐钢新区绿色节能高效型 360 m2烧结机的设计［J］. 河北冶金，2021（6）：30-36.