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高效低耗1000mm超厚料层烧结关键技术

成果类型:: 发明专利,实用新型专利

发布时间: 2022-11-13 10:39:15

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 魏浩 | 2022-11-13 10:39:15

北京科技大学与新天钢联合特钢有限公司共同开发了“高效低耗1000 mm超厚料层烧结关键技术”,提出了超厚料层烧结新理论、开发了生石灰高效消化技术、烧结混合料超高料温技术、降低烧结机漏风率综合技术,形成了具有我国自主知识产权的超厚料层烧结技术——全活性石灰烧结强化技术(FALIS,Full Active-Lime Intensified Sintering)。该技术在天钢联合特钢公司两台230m2烧结机上投入应用以来,实现了烧结机利用系数的大幅提升、固体燃料及电能消耗的大幅降低以及气体污染物排放的降低。以1.87t/(m2·h)的利用系数、41.85kg/t的固体燃料消耗和27kWh/t的电耗等优异指标首先实现了长期稳定、高效的1000mm超厚料层烧结生产。具有显著的经济、环保和社会效益。

烧结过程是钢铁企业炼铁领域的重要工序之一,为高炉提供优质烧结矿。目前一般采用厚料层烧结技术实现烧结矿的提质增产,国内外烧结料层厚度普遍在700-900 mm水平。烧结料层进一步提升难度较大。主要因为烧结料层进一步提高会造成烧结透气性变差,烧结矿质量恶化,电耗增加,固体燃耗增加等问题。

本项目技术亮点和创造性从以下四个方面很好地解决了超厚料层烧结的难点问题,并显著改善了铁矿石烧结的经济、环保与社会效益。

(1) 利用生石灰消化生成的Ca(OH)2胶体颗粒微细,分散性好,可以全面改善烧结混合料初始透气性和过程透气性,以及CaO在混合料中分布均匀,改善液相生成条件,促进燃料燃烧的特性,确立了生石灰作为超厚料层烧结技术的核心要素,形成了“三高一低”超厚料层烧结理论,实现了燃烧前沿、传热前沿和液相前沿三者同步。

(2) 开发了生石灰高效消化技术 ,严控入厂生石灰活性度大于300 mL,将烧结水分控制在8.5±0.5 %,实现好的生石灰消化效果,在二混滚筒内安装锥形逆流螺旋状衬板,加长混合料在二混滚筒中的运动行程,延长生石灰消化时间,进一步保证消化效果。

(3) 开发了烧结混合料超高料温技术,形成了超厚料层烧结抑制过湿带生成理论,基于实际工况过湿带露点温度为导向,采用全活性石灰钙质熔剂结构;在混合料料仓内喷加“过热蒸汽+饱和蒸汽”,提高混合料料温至76~91 ℃;并在烧结制粒过程全过程加温,提高料温。

(4) 开发了降低烧结机漏风率综合技术,在台车静油板内侧安装斜板,斜板与静油板和动油板之间构成油槽,通过油槽密封将静油板的有效密封宽度从70 mm延长至80 mm;在动油板上侧安装弹簧,实现动油板与静油板紧密贴合,减少漏风;台车上下栏板之间采取镶嵌加固密封,减少上下栏板间漏风点且增加台车栏板的强度,防止台车栏板外倾;在台车易漏风点安装密封封条和密封垫片,台车漏风问题“逢修必治”,定期更换易损件。

本项目所提出的全活性石灰强化烧结技术和相关的超厚料层烧结理论适用于国内整个铁矿石烧结行业的生产,其中制粒理论、抑制过湿带理论和促进燃烧理论能够在各种原燃料和工况下条件下起到作用。生石灰高效消化技术所涉及的活性度把控、制粒滚筒改造和水分调控也都是具有普适可实现性的工业技术。对于超高料温综合工艺技术,充分利用烧结本身序的热能资源的相关工艺技术应用后能够使废热资源实质性地作用在改善烧结生产上。本项目提出的综合性的降低烧结漏风率的技术能够在很大程度上减轻目前烧结生产行业普遍面临的漏风严重问题,其中创新性的改造,如台车滑道油槽密封 、销杆处密封都能够显著降低台车本身的漏风率,帮助实现高效烧结生产。因此,本项目开发的适用于1000mm超厚料层烧结的关键技术和理论具有广泛的应用前景。

高效低耗1000mm超厚料层烧结关键技术由新天钢联合特钢有限公司研发团队和北京科技大学冶金与生态工程学院张建良教授科研梯队共同开发,合作开发团队有着丰富的现场操作、深厚的工艺技术研发水平和扎实的工艺理论基础,科研素质卓越、分工协调有序、能够着眼于实际生产,并能够在技术成果开发或实施过程中高效执行总体方案规划、技术路线制定、理论与实验验证、工艺实施决策、跟踪反馈等工作。

自2017年项目完全实施以来,每年在节省固体燃料消耗、节省电能、产量提高三个主要方面带来巨大的经济效益。就新天钢联合特钢有限公司230m2烧结机为例,在实施后的三年里相较于2015年分别带来了67394.86万元、94801.84万元和132922.23万元的新增产值,13010.73万元、18137.99万元和24833.50万元的新增利税,以及14302.69万元、17732.59万元和24573.37万元的效益。而相应的改造费用为230万元,因而技术应用三年产生的总经济效益为56378.65万元。

此外,该项目创新成果推动了超厚料层烧结技术的升级,整体技术达到了国际先进水平。其社会效益主要有以下特点:(1)具备自主知识产权;(2)保障烧结高产低耗;(3)提供高效环保的烧结生产范例;(4)具有广阔的推广应用前景。

1000mm超厚料层烧结关键技术转化方式为技术合作,该成果技术体系需要根据具体转化实施对象的实际条件而衍生出具体的技术实施方式,并需要结合进一步的实验手段论证和验证,因而需要采取技术合作的方式转化技术成果,并在转化前期投入一定资金支持具体化方案的论证和研究。该技术成果转化方向应以中大型烧结机为主要实施目标,寄希望于通过技术成果转化在铁矿石烧结行业大范围实现利用系数的提高、固体燃料和电耗的降低以及气体污染物排放量的降低,从而实现显著的经济效益、社会效益和环保效益。