崔士選

（臨沂玫德庚辰金屬材料有限公司）

摘  要  臨沂玫德庚辰短流程鑄造搬遷改造項(xiàng)目，物料管理上采用了智能化倉(cāng)儲(chǔ)及計(jì)量系統(tǒng)；燒結(jié)系統(tǒng)從節(jié)能降耗、混合料加熱方面進(jìn)行了綜合提升；環(huán)保除塵采用了軟穩(wěn)脈沖電源及覆膜濾袋等先進(jìn)技術(shù)；采用雨污分離設(shè)計(jì)和廢水凈化及分級(jí)利用工藝實(shí)現(xiàn)了廢水零排放；采用微粉生產(chǎn)工藝將固廢物轉(zhuǎn)化為高性能微粉用于水泥生產(chǎn)；煉鐵工序采用富氧混噴煤粉、鐵水凈化調(diào)質(zhì)、二次能源高效回收技術(shù)，提高了鐵水品質(zhì)，顯著降低了短流程鑄造能源消耗。

關(guān)鍵詞  高爐  煉鐵  短流程  鑄造

1  前言

高爐煉鐵與鑄造的結(jié)合，是縮短鑄件生產(chǎn)鏈、節(jié)能降耗、改善勞動(dòng)條件的先進(jìn)工藝，國(guó)內(nèi)不少企業(yè)在短流程鑄造的裝備升級(jí)和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)方面作了一定探索，但因產(chǎn)品差異、裝備及技術(shù)水平不同，效果相差巨大。在山東省新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的戰(zhàn)略布局下，臨沂玫德庚辰投資20余億元對(duì)高爐煉鐵和短流程鑄造進(jìn)行了搬遷改造技術(shù)升級(jí)。本項(xiàng)目以全新的設(shè)計(jì)理念，融合了當(dāng)前煉鐵和鑄造的多類先進(jìn)工藝和技術(shù)，項(xiàng)目投產(chǎn)后，在節(jié)能環(huán)保、智能化管理，自動(dòng)控制與檢測(cè)等方面均獲得了顯著效果，取得了很多寶貴經(jīng)驗(yàn)，值得同行業(yè)借鑒。

2  設(shè)計(jì)目標(biāo)及技術(shù)應(yīng)用

2.1  技術(shù)目標(biāo)

燒結(jié)、球團(tuán)和高爐煉鐵三大工序綜合能耗≤440 kgce/t；短流程鑄造噸鐵熔煉電耗≤120kW·h；所有揚(yáng)塵點(diǎn)全部配套脈沖反沖布袋除塵器，煙塵排放率<10mg/m3，全廠廢水零排放，固廢物全部綜合利用；智能化管理達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

2.2  采用的新工藝新技術(shù)

2.2.1  智能化倉(cāng)儲(chǔ)計(jì)量及榆送系統(tǒng)

配套了大型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)封閉式綜合料場(chǎng)，所有物料進(jìn)廠即沿設(shè)定路線進(jìn)入物料智能識(shí)別計(jì)量系統(tǒng)，計(jì)量數(shù)據(jù)按不同品種自動(dòng)分類并記錄；物料進(jìn)入料場(chǎng)后由自動(dòng)卸車機(jī)按功能區(qū)自動(dòng)卸料并定置存放。物料由料場(chǎng)向生產(chǎn)車間輸送，由自動(dòng)取料機(jī)按物料存儲(chǔ)功能區(qū)自動(dòng)尋跡取料并計(jì)量，然后通過(guò)全封閉輸送系統(tǒng)輸送到各生產(chǎn)用戶。物料的計(jì)量、倉(cāng)儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)，全部在集中控制室遠(yuǎn)程操作和全程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化、智能化。

物料智能識(shí)別計(jì)量系統(tǒng)采用了當(dāng)前物流管理和計(jì)量的前沿技術(shù)，并與公司EBS、ERP等信息和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)?；谠萍軜?gòu)的計(jì)量系統(tǒng)通過(guò)RFID技術(shù)自動(dòng)采集稱重車輛信息，即時(shí)監(jiān)控圖像與車輛信息、計(jì)量數(shù)據(jù)同時(shí)上傳到云端，不僅有效地防止了人為舞弊、減少了稱重失誤，而且計(jì)量數(shù)據(jù)同時(shí)記錄到EBS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)、物流、財(cái)務(wù)、采購(gòu)、營(yíng)銷實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)化和網(wǎng)絡(luò)化。決策層在任何地方通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)即可對(duì)公司運(yùn)營(yíng)狀況了如指掌，將公司的信息化、智能化管理提高到了國(guó)內(nèi)行業(yè)領(lǐng)先水平。

2.2.2  燒結(jié)技術(shù)的綜合提升

180m2帶式燒結(jié)機(jī)采用了“自身預(yù)熱燒結(jié)點(diǎn)火保溫爐”，兩段式結(jié)構(gòu)，前段點(diǎn)火后段預(yù)熱，利用燒結(jié)料面輻射熱和點(diǎn)火段部分熱量預(yù)熱空氣和高爐煤氣，不需外加熱源，即可提供160℃左右的助燃空氣和高爐煤氣，提高高爐煤氣理論燃燒溫度，使燒結(jié)點(diǎn)火爐單燒高爐煤氣點(diǎn)火時(shí)達(dá)到1050-1100℃的點(diǎn)火溫度要求。

點(diǎn)火爐后段配置了熱風(fēng)燒結(jié)煙罩，通過(guò)抽風(fēng)負(fù)壓引入環(huán)冷機(jī)第一段的高溫?zé)煔鈱?duì)點(diǎn)火后的料層進(jìn)行保溫，促進(jìn)了燒結(jié)過(guò)程鐵酸鈣的發(fā)育和粘結(jié)相的生成，提高了燒結(jié)礦強(qiáng)度、減少了燃料用量，平均生產(chǎn)數(shù)據(jù)比改造前減少返礦5%，每噸燒結(jié)礦減少焦粉用量2.3kg，F(xiàn)eO穩(wěn)定率提高2.1%。

淘汰生石灰外部加水消化工藝，將生石灰直接配加到礦粉中，在一次混合機(jī)中消化，不僅徹底解決了配料室揚(yáng)塵和蒸汽外溢，而且充分利用了生石灰水化熱；同時(shí)，改變熱返礦的配加工藝，一次篩分后的熱返礦不再返回配料室，而是直接用皮帶機(jī)輸送至一次混合機(jī)前加入，充分利用了熱返礦的熱量。經(jīng)實(shí)測(cè)，二次混合機(jī)(制粒階段)出口料溫冬季達(dá)到53~57℃；混合料3~8mm粒化率提高約3.8%，料層厚度由680mm提高到了750mm，噸礦加熱工藝，節(jié)約的蒸汽用于余熱發(fā)電，余熱發(fā)電機(jī)組發(fā)電量平均增加155kW。

2.2.3  煙塵治理先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

帶式燒結(jié)機(jī)和鏈箅機(jī)一回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)生產(chǎn)線的工藝系統(tǒng)，淘汰了工頻高壓直流電源，采用了當(dāng)前先進(jìn)的“軟穩(wěn)高頻電源靜電除塵技術(shù)”。該電源系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)整電場(chǎng)的輸入電壓，抑制無(wú)效火花放電的發(fā)生，始終使電場(chǎng)處于最佳電暈放電狀態(tài)，增加了電場(chǎng)內(nèi)粉塵的荷電能力，保證了后道工序脫硫煙氣始終在超低排放范圍，煙塵減排量約50%。改造前后煙氣及消耗指標(biāo)及消耗指標(biāo)見(jiàn)表1。

淘汰環(huán)境除塵系統(tǒng)所有電除塵器，全部采用脈沖反吹布袋除塵器，其中潮濕煙氣采用了“防水拒油聚丙烯纖維濾袋”，普通煙氣采用了高效聚四氟乙烯覆膜濾袋，從本質(zhì)上保證了各揚(yáng)塵點(diǎn)煙氣排放濃度<10mg/m2。淘汰了除塵器的刮板輸灰和加濕卸灰方式，采用了具有自動(dòng)清堵功能的全自動(dòng)氣力輸灰系統(tǒng)，全廠24套除塵器的除塵灰全部通灰管道送到燒結(jié)車問(wèn)密封灰倉(cāng)參與燒結(jié)配料，實(shí)現(xiàn)了全廠清潔化生產(chǎn)。

2.2.4  廢水零排放及固廢綜合利用

廠區(qū)配套了雨水、工業(yè)廢水分回收和污水凈化系統(tǒng)。沿廠區(qū)道路配套了雨水收集管網(wǎng)、工業(yè)廢水收集管網(wǎng)、生活污水收集管網(wǎng)，各自獨(dú)立。雨水收集系統(tǒng)建配套了1萬(wàn)m3收集凈化池，經(jīng)凈水機(jī)組過(guò)濾凈化后補(bǔ)充到全廠凈環(huán)水系統(tǒng)；工業(yè)廢水收集系統(tǒng)配套了三級(jí)沉淀過(guò)濾池，結(jié)合生產(chǎn)車間對(duì)水質(zhì)的不同需求，此部分水不需深度凈化，主要用于燒結(jié)配料加水、沖渣水、鑄鐵冷卻水；生活污水配套了生化處理系統(tǒng)，處理為中水后用于廠區(qū)綠化和灑水，剩余部分補(bǔ)充到凈環(huán)水系統(tǒng)。采取上述技術(shù)措施后，雨水和廠區(qū)廢水得到了充分利用，實(shí)現(xiàn)了全廠廢水零排放。

配備了50萬(wàn)t/a水渣微粉生產(chǎn)線，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的水渣、高爐火渣、脫硫石膏等固廢物全部用于微粉生產(chǎn)，提供給周邊水泥廠和制磚廠作為優(yōu)質(zhì)添加劑，變廢物為產(chǎn)品。

2.2.5  能源回收及綜合利用

為了高效回收利用高爐爐頂余能，配套了當(dāng)前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的共用型煤氣透平同軸機(jī)組( GBPRT)，該機(jī)組由電機(jī)、雙腔透平機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)同軸組合而成，同軸透平機(jī)把高爐煤氣的余壓余熱轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能與電機(jī)聯(lián)合拖動(dòng)風(fēng)機(jī)，降低了電機(jī)出力，達(dá)到了余能回收和利用的最佳能效。該機(jī)組減少電機(jī)電耗45%~50%，平均噸鐵回收電能35-40kW。

配套了兩臺(tái)15MW高溫高壓發(fā)電機(jī)組，全廠剩余煤氣全部回收用于發(fā)電，平均噸鐵回收電能205kW。配套了低溫螺栓發(fā)電機(jī)組用于回收沖渣水余熱，每小時(shí)回收電能680kW；配套了余熱鍋爐回收燒結(jié)、球團(tuán)高溫?zé)煔庥酂?，每小時(shí)發(fā)電2000kW。

通過(guò)各類二次能源的回收利用，全廠生產(chǎn)系統(tǒng)電耗與自發(fā)電基本平衡

2.2.6  高風(fēng)溫、富氧及混噴煤粉工藝

高爐熱風(fēng)爐采用了當(dāng)前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的大功率短焰頂燃式格子磚熱風(fēng)爐，采用自動(dòng)控制技術(shù)

對(duì)熱風(fēng)爐各閥門和各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)最佳風(fēng)煤配比和燒爐溫度；配套了煤氣、助燃空氣雙預(yù)熱裝置，通過(guò)熱風(fēng)爐煙道廢氣將煤氣和助燃風(fēng)預(yù)熱到180℃左右；同時(shí)格子磚采用了黑體強(qiáng)化輻射傳熱節(jié)能新技術(shù)，提高加熱爐熱效率10%~15%。為高爐配套了低純氧制氧站和混噴煤粉制粉站，設(shè)計(jì)富氧率3.2%。

通過(guò)熱風(fēng)系統(tǒng)的提升改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了≥1200℃的送風(fēng)溫度，為富氧和大噴煤創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件，噸鐵噴煤150~160kg，達(dá)到國(guó)內(nèi)短流程煉鐵高爐先進(jìn)水平。

2.2.7  鐵水品質(zhì)提升工藝

為了適應(yīng)高端球鐵鑄件、高強(qiáng)薄壁鑄件對(duì)生鐵品質(zhì)的要求，鐵水中要嚴(yán)格控制Ti、Mn、P、S的含量。生產(chǎn)實(shí)踐證明：生鐵中[Ti]含量隨著高爐爐溫亦即[Si]的降低而成正比例降低；在入爐料TiO2含量相同的條件下，生鐵含[Si]每降低0.1%，Ti還原率相應(yīng)降低約17%；Mn的還原也與爐溫呈相向關(guān)系。日常生產(chǎn)中，除了精選含此類元素低的原燃料以外，要求高爐以低硅冶煉作為基本生產(chǎn)方針，爐溫[Si]控制在0.035%~0.06%，鐵水物理熱≥1470℃，從而有效降低了鐵水中Ti、Mn和其他微量元素的含量。

為了進(jìn)一步凈化鐵水，在高爐爐前和鐵水罐位處配置了脫硫、增硅、KR法攪拌裝置、撈渣裝置。鐵水進(jìn)入人短流程車間之前，從高爐接鐵罐位處進(jìn)行脫硫、增硅，以調(diào)節(jié)鐵水含硅量和進(jìn)一步降低鐵水中硫的含量；隨即在罐內(nèi)攪拌以使整罐鐵水成分均勻化；攪拌后的鐵水表面有大量浮渣，由機(jī)車沿鐵水運(yùn)輸線牽引到渣機(jī)旁撈渣，經(jīng)過(guò)爐處凈化工藝處理后的鐵水，成分均勻、潔凈，可顯著降低后續(xù)短流程對(duì)鐵水調(diào)質(zhì)調(diào)溫的成本，提高鐵水利用率。

2.2.8  短流程鐵水熱裝及調(diào)質(zhì)調(diào)溫

高爐車間與短流程鑄造車間的的銜接工藝，采取了鐵水罐直達(dá)電爐車間的方式。經(jīng)過(guò)凈化工藝處理后的鐵水，倒入電爐時(shí)的溫度≥1280℃，取消了過(guò)去因鐵水溫度低而設(shè)置的鐵水混勻和保溫環(huán)節(jié)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，熱裝到電爐的鐵水在調(diào)質(zhì)和升溫過(guò)熱中的總電耗小于115kW·h。

2.2.9  生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化

燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵、能源動(dòng)力等各生產(chǎn)獨(dú)立單元分別建立了基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)和過(guò)程控制系統(tǒng)取消了分散的操作室，各獨(dú)立單元分別設(shè)置集中控制室，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備操作和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控的高度集中。同時(shí)，各獨(dú)立生產(chǎn)單元的生產(chǎn)報(bào)表運(yùn)行數(shù)據(jù)、重點(diǎn)設(shè)備監(jiān)控圖像全部通過(guò)管理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入生產(chǎn)控制中心，實(shí)現(xiàn)全廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化、無(wú)紙化管理。

3  生產(chǎn)應(yīng)用效果

燒結(jié)和煉鐵技術(shù)的綜合利用，使燒結(jié)、球團(tuán)和煉鐵三大工序綜合能耗顯著降低，改造前、后年平均工序綜合能耗對(duì)比見(jiàn)表2。

短流程鑄造改造升級(jí)后，優(yōu)化了鐵水凈化、運(yùn)輸、熱裝工藝，噸鐵鑄件出品率比改造前提高3.1%，噸鐵鑄件總電耗比改造前減少130kW·h、比非短流程化鐵工藝總電耗減少445kW·h。

4  結(jié)語(yǔ)

新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換推動(dòng)煉鐵和短流程鑄造技術(shù)升級(jí)是必然趨勢(shì)，臨沂玫德庚辰在搬遷改造中綜合采用了當(dāng)前煉鐵和短流程的先進(jìn)技術(shù)，噸鐵綜合能耗和短流程熔煉能耗均達(dá)到了國(guó)內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)水平；自動(dòng)化管理技術(shù)的應(yīng)用顯著提高了企業(yè)智能管理水平；煉鐵工序先進(jìn)環(huán)保裝備和技術(shù)的應(yīng)用，二次能源及固廢物的綜合利用實(shí)現(xiàn)了綠色生產(chǎn)。