230m2烧结机工程初步设计说明书.docx
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230m2烧结机工程初步设计说明书
新建1台230m2烧结机。
1.3设计原则
1.3.1采用成熟稳定、实用可靠的工艺流程和设备，技术装备水平和主要技术经济指标达到国内同类型烧结厂水平。
1.3.2控制水平要求经济、实用、稳定可靠，确保产品质量和稳定高产。
1.3.3采用实用可靠的环保技术和装备，防止和减少粉尘、噪声等对环境的污染，达到国家、地方、企业的环保要求，除尘灰回收利用。
无生产污水排放。
1.3.4严格执行现行的国家或地方关于节能、环保、消防、劳动安全卫生等方面的标准、法律、法规、规定和规范。
1.3.5总图布置做到工艺流程合理、顺畅、紧凑；
1.4设计范围
1.4.1工厂设计
设计范围指从原、燃料接受，经配料、一次混合、二次混合、烧结、冷却、筛分、成品输出至成品矿槽的工艺过程及相关辅助设施。
1.4.2非标设备设计
包括一次混合机、二次混合机、烧结机、环冷机、单辊破碎机非标设备设计。
1.4.3烧结厂区内的供电、给排水、煤气、蒸汽、压气、除尘管网的设计。
1.5厂址选择
根据唐山市恒安实业有限公司总体规划，新建230m2烧结厂区位于1#高炉的南侧，烧结区的西侧为拟建轧钢车间，东侧为拟建的球团厂及铁精矿粉料场，南侧为综合料场。
厂区所处位置地势较为平坦。
厂区内有道路与外界相通，交通十分便利。
1.6工厂规模、工作制度及产品方案
1.6.1工厂规模
生产规模为1台230m2烧结机，烧结机利用系数正常为1.50t/（m2·h），最大为1.70t/（m2·h），年产高碱度冷烧结矿正常为274.428万吨。
1.6.2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，年工作7920小时，年作业率为90.4%。
1.6.3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，其中＞50mm含量小于10%，＜5mm含量小于5%。
转鼓强度（+6.3mm）≥78%。
根据假定原料条件计算的烧结矿化学成分见表1-1。
烧结矿化学成分表1-1
成分
TFe
FeO
SiO2
CaO
Al2O3
MgO
S
P
R=CaO/SiO2
%
58.8
8.0
4.58
8.24
1.48
2.55
0.01
0.029
1.80
1.7原料条件
1.7.1含铁原料
含铁原料（混匀料及杂料）由汽车运输入厂，卸入原料准备室仓库中。
1.7.2熔剂
熔剂生石灰和高镁灰粒度均为3～0mm，采用料罐装料，汽车运至烧结厂原料准备室。
1.7.3燃料
1.7.3.1固体燃料
固体燃料为焦粉和无烟煤，粒度为20～0mm，汽车运至烧结厂原料准备室卸入仓库中。
1.7.3.2气体燃料
烧结机点火燃料为高炉煤气，热值约为3140kJ/m3（750kCal/m3），车间接点压力约7000Pa，正常用量22994m3/h，最大用量26051m3/h。
1.8技术装备水平
该工程采用国内先进成熟的工艺流程，选用新型工艺设备，同时充分利用现有厂区条件，确定技术装备水平如下。
1.8.1烧结工艺
烧结主要工艺特点如下：
1）燃料采用四辊细碎的开路破碎系统，以保证获得合格的成品粒度，共三个系列，从而保证作业率。
2）自动重量配料：
采用自动重量配料。
各种原料均自行组成闭环定量调节，再通过总定系统与逻辑控制系统，组成自动重量配料系统，特点是设备运行平稳、可靠，使烧结矿合格率、一级品率均有较大幅度提高，同时可减少每吨烧结矿燃料量，降低高炉焦比。
3）采取在混合料中添加生石灰及通入蒸汽等强化烧结措施，确保烧结过程稳定、高产。
生石灰采用密封罐车运输风动输送，最大限度改善周边环境。
4）冷返矿进行定量配料。
5）厚料层烧结：
由于烧结机密封的改善及主抽风机负压的提高，为厚料层烧结创造了有利条件。
台车边高700mm，料层厚度可达650mm以上，厚料层烧结将降低燃耗及烧结矿中FeO含量。
6）采用新型实用的烧结点火炉，使用低热值高炉煤气。
7）为稳定烧结生产，延长台车寿命，设有铺底料系统。
由完善的整粒系统获得合格粒度的铺底料。
8）采用两台3000×9000振动筛串联整粒筛分流程。
这种流程与配置的优点有：
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；占地小，投资省，省人员；烧结矿转运次数少，冷返矿量降低；检修方便；更重要的是5mm筛孔筛板因受大块烧结矿冲击，基本不堵塞。
9）烧结机机头采用高效电除尘器，除尘效率高，净化后废气含尘浓度≤80mg/m3。
10）取消热矿振动筛，改善机尾环境，降低了主厂房的平台标高，节省投资；烧结矿冷却采用鼓风环式冷却机，结构简单，操作量及维修量小。
11）在适当部位设置桥式吊车、电动葫芦等检修设施，以保证良好的检修条件。
12）总图布置料流顺畅，转运次数少，占地面积小。
1.8.2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。
选用国产DCS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。
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。
1.9环境保护、安全卫生和消防
1.9.1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。
为减少烧结生产中的污水量，生产车间采用洒水扫地方式，各设备冷却水循环使用，循环率达96%以上。
1.9.2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。
1.9.3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。
2烧结工艺
有限公司拟新建一台230m2烧结机，年产高碱度冷烧结矿274.428万吨。
2.1工厂规模、工作制度及产品方案
2.1.1工厂规模
生产规模为1台230m2烧结机，烧结机利用系数正常为1.50t/（m2·h），最大为1.70t/（m2·h），年产高碱度冷烧结矿正常为274.428万吨，最大为311.018万吨。
2.1.2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，年工作7920小时，年作业率为90.4%。
2.1.3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，其中＞50mm含量小于10%，＜5mm含量小于5%。
转鼓强度（+6.3mm）≥78%。
根据假定原料条件计算的烧结矿化学成分见表2-1。
烧结矿化学成分表2-1
成分
TFe
FeO
SiO2
CaO
Al2O3
MgO
S
P
R=CaO/SiO2
%
58.8
8.0
4.58
8.24
1.48
2.55
0.01
0.029
1.80
2.2含铁原料、熔剂和燃料
2.2.1含铁原料
含铁原料（混匀料及杂料）由汽车运输入厂，卸入原料准备室仓库中，上料采用2台20t抓斗桥式起重机，直接把料给至混匀料及杂料配料矿槽中。
2.2.2熔剂
熔剂有生石灰和高镁灰两种。
生石灰和高镁灰的粒度为3～0mm，采用料罐装料，汽车运至烧结厂原料准备室，再用1台10t吊钩桥式起重机把料罐运至矿槽顶部，通过料罐卸料装置把生石灰和高镁灰分别卸入各自的配料槽中。
2.2.3燃料
2.2.3.1固体燃料
烧结入厂的固体燃料为焦粉和无烟煤，粒度为20～0mm，汽车运至烧结厂原料准备室卸入仓库中。
上料采用2台20t抓斗桥式起重机（与铁料共用）给至燃料受矿槽中，经四辊破碎机破碎到3～0mm后，用带式输送机运入原料准备室的燃料配料槽中。
2.2.3.2气体燃料
烧结机点火燃料为高炉煤气，热值约为3140kJ/m3（750kCal/m3），车间接点压力约7000Pa，正常用量22994m3/h，最大用量26051m3/h（包括双预热炉用量在内）。
2.3工艺流程及物料平衡
2.3.1工艺流程
本工程工艺流程是从原料接受到成品烧结矿输出，包括含铁原料、熔剂、燃料的接受、燃料破碎、配料、一次混合、二次混合、烧结、冷却、整粒及成品运输的工艺过程，烧结机系统工艺流程见图2-1。
工艺流程的特点：
1）燃料采用四辊细碎的开路破碎系统，以保证获得合格的成品粒度，共三个系列，从而保证作业率。
2）自动重量配料：
采用自动重量配料。
各种原料均自行组成闭环定量调节，再通过总定系统与逻辑控制系统，组成自动重量配料系统，特点是设备运行平稳、可靠，使烧结矿合格率、一级品率均有较大幅度提高，同时可减少每吨烧结矿燃料量，降低高炉焦比。
3）采取在混合料中添加生石灰及通入蒸汽等强化烧结措施，确保烧结过程稳定、高产。
生石灰采用料罐运输风动输送，最大限度改善周边环境。
4）冷返矿进行定量配料。
5）厚料层烧结：
由于烧结机密封的改善及主抽风机负压的提高，为厚料层烧结创造了有利条件。
台车边高700mm，料层厚度可达650mm以上，厚料层烧结将降低燃耗及烧结矿中FeO含量。
6）采用新型实用的烧结点火炉，使用低热值高炉煤气。
7）为稳定烧结生产，延长台车寿命，设有铺底料系统。
由完善的整粒系统获得合格粒度的铺底料。
8）采用两台3000×9000振动筛串联整粒筛分流程。
这种流程与配置的优点有：
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；占地小，投资省，省人员；烧结矿转运次数少，冷返矿量降低；检修方便；更重要的是5mm筛孔筛板因受大块烧结矿冲击，基本不堵塞。
9）烧结机机头采用高效电除尘器，除尘效率高，净化后废气含尘浓度≤80mg/m3。
10）取消热矿振动筛，改善机尾环境，降低了主厂房的平台标高，节省投资；烧结矿冷却采用鼓风环式冷却机，结构简单，操作量及维修量小。
11）在适当部位设置桥式吊车、电动葫芦等检修设施，以保证良好的检修条件。
2.3.2物料平衡
根据生产碱度为1.8的烧结矿计算出的物料平衡见表2-2。
物料平衡表表2-2
输入
输出
名称
数量（万t/a）
%
名称
数量（万t/a）
%
混匀料
192.100
40.5671
烧结矿
274.428
57.9528
杂料
54.885
11.5904
损失
48.174
10.1732
焦粉
7.5465
1.5936
铺底料
41.164
8.6929
无烟煤
7.5465
1.5936
返矿
109.771
23.1811
生石灰
21.954
4.6362
高镁灰
5.489
1.1591
铺底料
41.164
8.6929
水
添加
14.201
2.9989
原料含
18.880
3.9871
返矿
109.771
23.1811
合计
473.537
100.00
合计
473.537
100.00
注：
各种原料用量均为估量。
2.4车间组成及生产过程
本次设计的主要生产车间包括原料准备室、一次混合室、二次混合室、烧结室、机头电除尘器室、主抽风机室、主烟囱、成品烧结矿筛分室、成品矿槽、转运站和通廊运输系统。
2.4.1原料准备室
原料准备室分为原料贮存、燃料破碎和配料三个部分。
原料准备室燃料破碎部分采用一段细碎工艺，设3个系统，二个系统生产，一个破焦，一个破煤，一个系统备用。
汽车运来的焦粉和无烟煤（20～0mm）卸入原料准备室仓库各自的库位中，上料采用原料准备室装备的20t抓斗桥式起重机（与铁料共用）给至3个燃料矿槽中，每个矿槽有效容积为35m³，2个系统总贮存量为56t，贮存时间为5.8h。
每个槽下设有给料闸门、给料胶带机和电磁除铁器，将需破碎的燃料给至Φ900×700四辊破碎机，进行细破碎，破碎后的3～0mm燃料用胶带机送至原料准备室的2个燃料配料矿槽。
此外设有1个成品燃料汽车外运矿槽。
原料准备室配料系统采用单列布置，共设15个矿槽，每种原料的贮存量和时间见表2-3
配料矿槽参数表表2-3
名称
格数
有效容积（m3）
堆积
密度
（t/m3）
贮存量（t）
用量
（t/h）
贮存时间
（h）
一格
全部
一格
全部
混匀料
6
164
984
2.2
360.8
2164．8
258
8.4
杂料
2
161
322
2.2
354.2
708.4
73.2
9.6
生石灰
2
115
230
1.0
115
230
27.7
8.3
高镁灰
1
135
135
1.0
139
139
6.9
19.6
焦粉
1
161
161
0.8
128.8
128.8
10.6
12.2
无烟煤
1
161
161
0.8
128.8
128.8
10.6
12.2
冷返矿
2
216
432
1.7
367.2
734.4
138.6
5.3
汽车运来的混匀料及杂料卸入原料准备室仓库中，上料采用2台20t抓斗桥式起重机（与燃料共用）给至混匀料及杂料配料矿槽中，冷返矿配料矿槽上采用固定可逆胶带机向矿槽给料。
生石灰和高镁灰采用料罐汽车运至原料准备室，用1台10t吊钩桥式起重机将料罐吊至矿槽顶部，由料罐卸料装置将生石灰和高镁灰分别卸入各自的配料槽中。
混匀料采用Φ2500圆盘给料机排料，配料电子秤称重；杂料、燃料和冷返矿通过给料闸门直接用定量给料机拖出并称量；生石灰的排料、称量及消化通过星型给料机、定量给料机及消化器完成，高镁灰的排料、称量通过星型给料机、定量给料机完成。
以上几种原料按设定比例经称量后给到配合料的胶带机上。
2.4.2一次混合室
配好的各种原料经胶带机运至一次混合室进行混匀，同时在混合机内加水润湿。
设置1台Φ3.6×13m圆筒混合机，安装角度2.0°，混合时间为2.46min，填充率为12.87%，交料为直入式，润湿混匀后的混合料由胶带机运往二次混合室。
2.4.3二次混合室
经一次混合后的混合料由胶带机运至二次混合室，在混合机内进行混匀制粒，同时通蒸汽预热混合料。
设置1台Φ4.0×18m圆筒混合机，安装角度1.5°，混合时间为4.17min，填充率为11.54%。
交料为垂直交料，溜槽给料，混匀制粒后的混合料由胶带机运往烧结室。
2.4.4烧结室
为保护台车箅条，减少烟气含尘，并使混合料烧好、烧透，本次设计采用铺底料工艺。
铺底料粒度为10～20mm。
铺底料用胶带机从成品烧结矿筛分室运到烧结室的铺底料矿槽贮存，经过铺底料矿槽下的给料闸门及摆动漏斗，将铺底料均匀的布到烧结机上。
铺底料矿槽容积为42m3。
混合料由胶带机从二次混合室运到烧结室，采用梭式布料器给到烧结机的混合料矿槽内，再经过圆辊给料机及九辊布料器均匀地布到烧结机台车上。
混合料矿槽容积为42m3。
这一过程可以防止物料偏析。
为提高混合料温度，本次设计采用在烧结机的混合料矿槽中蒸汽预热混合料的工艺。
烧结机的有效风箱长为66m，有效抽风面积为231m2，台车宽度3.5m，栏板高度700mm。
点火采用高炉煤气。
为保证点火效果，采用双预热炉将高炉煤气及助燃空气预热至约300～350℃，然后送至点火炉。
烧结终点的热烧结饼经机尾卸至Φ2000×3740mm的单辊破碎机。
经单辊破碎机破碎的烧结饼，直接给入鼓风环式冷却机给料斗，进行冷却。
由于不设置热筛，减少了事故环节，但增加鼓风环式冷却机的冷却物料量和细颗粒比例。
在鼓风环式冷却机设计和冷却风机选择中考虑了这些不利因素，所选鼓风环式冷却机冷却面积为280m2，中径Φ33m，台车宽3.2m，拦板高1600mm，料层厚度1400mm。
选用4台G4-73No20D离心鼓风机，冷却风量和负压都适当增加，风机进风口设消音器。
环冷机风道为混凝土结构。
冷却后的烧结矿经排料漏斗排到胶带机上，运到成品烧结矿筛分室。
设有鼓风环式冷却机一段余热回收系统，采用余热利用装置生产蒸汽，并入厂区热力管网。
230m2烧结机为双侧风箱，设置二个降尘管。
降尘管灰尘直接落到水封拉链机中，通过水封拉链机送到配合料胶带机上运往一次混合室。
烧结机小格散料直接落到水封拉链机中，通过水封拉链机送到配合料胶带机上运往一次混合室。
2.4.5机头电除尘器室
烧结废气净化采用2台200m2三电场高效电除尘器。
该电除尘器适用于比电阻高的粉尘，特别是比电阻高的烧结粉尘。
由于阴极结构好，布置合理，电场均匀，收尘效率高，可满足粉尘排放浓度低于80mg/m3的要求。
电除尘器收集的灰尘，经螺旋密闭运输系统送至水封拉链机中，通过水封拉链机送到配合料胶带机上运往一次混合室。
2.4.6烧结抽风机室
设置2台烧结主抽风机，主抽风机风量为12000m3/min，升压为16500Pa，并设有消音器。
风机外壳设置隔音层，以减少周围环境的噪声。
2台抽风机设置1座钢筋混凝土烟囱，高度为120m，上口直径为5.0m。
将经电除尘器净化后，达到环保要求的烧结废气排至大气。
2.4.7成品烧结矿筛分室
鼓风环式冷却机冷却后的烧结矿经分料转运站（即NO.1转运站）的分料漏斗，将烧结矿分成两部分，由两条胶带机送至成品烧结矿筛分室。
成品烧结矿筛分室设置2个筛分系统，同时工作，事故时互相备用。
成品烧结矿筛分采用串联式布置，每个系统设置2台3.0×9.0m冷烧结矿直线振动筛。
这种布置不仅紧凑，而且因其平面串联布置，检修吊车为每一台筛子检修和更换筛板都极为方便。
一次筛分为1台3.0×9.0m直线振动筛，筛孔为5mm，筛出＜5mm冷返矿，由于大粒度冲撞，堵筛孔的机会会减少。
二次筛分为1台3.0×9.0m直线振动筛，一段筛孔为10mm，筛出5～10mm小粒级烧结矿。
二段筛孔为20mm，筛出10～20mm铺底料，筛上为＞20mm的成品烧结矿。
经过二次筛分将5～10mm小粒度烧结矿和＞20mm烧结矿及多余的铺底料一同运往成品矿槽，10mm～20mm铺底料经转运运往烧结室，＜5mm冷返矿经转运运往原料准备室。
2.4.8成品矿槽
为解决高炉与烧结生产的作业率不平衡和事故时的相互干扰，提高烧结系统作用率，烧结系统设有成品矿槽。
成品矿槽为单列式，共有3个矿槽，其中两个有效容积435m3，另一个有效容积255m3，总贮存量为1912.5t，贮存时间为5.5h。
槽上用移动可逆胶带机向各矿槽分料。
较大的两个槽下用振动给料机向胶带机给料运往高炉，另一个较小的矿槽为烧结矿落地而设置，槽下用电液动扇形闸门给料，汽车外运。
成品烧结矿也可以通过槽上胶带机，不经矿槽，直接运往高炉。
2.5主要设备的选择与计算
2.5.1四辊破碎机
本工程固体燃料为焦粉和无烟煤，燃耗为：
55公斤/吨烧结矿（干量）。
所用燃料粒度为20～0mm，破碎采用φ900×700四辊破碎机，其产量按15吨/小时。
燃料用量：
230×1.7×0.055=21.51吨/小时（考虑水分取24吨/小时）。
破碎机台数的确定：
n＝24/15＝1.33（台），
选三台φ900×700四辊破碎机，一台破碎焦炭，一台破碎无烟煤，一台备用。
2.5.2一次混合机
一次混合机采用φ3.6×13.0m圆筒混合机，转速7.0rpm，安装角度为2.0°。
混合机处理量：
烧结机利用系数1.50t/（m2·h）时，590t/h（正常值）
烧结机利用系数1.70t/（m2·h）时，665t/h（最大值）
1）混合时间
t=
式中：
t——混合时间，min；
L效——混合机有效长度，11.5m；
D效——混合机有效直径，3.5m；
n——混合机转速，7.0rpm；
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=
=2.46min
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=
=12.87%
φmax=
=14.50%
2.5.3二次混合机
二次混合机机采用φ4.0×18.0m圆筒混合机，转速7.5rpm，安装角度为1.5°。
混合机处理量：
烧结机利用系数1.50t/（m2·h）时，590t/h（正常值）
烧结机利用系数1.70t/（m2·h）时，665t/h（最大值）
1）混合时间
t=
式中：
t——混合时间，min；
L效——混合机有效长度，17.5m；
D效——混合机有效直径，3.9m；
n——混合机转速，7.5rpm；
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=
=4.17min
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=
=11.54%
φmax=
=13.01%
2.5.4烧结机
烧结机有效面积230m2，台车宽3.5m，长1.0m，台车栏板高700mm。
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=
=3.02m/min
台车移动速度是可调的，一般最大机速为最小机速的3倍，即调速范围选为：
1.0～3.0m/min。
2.5.5环式冷却机
利用系数1.50t/（m2·h）时，535t/h（正常值）
利用系数1.70t/（m2·h）时，607t/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=
=276.3m2
冷却机有效冷却面积取280m2。
根据上述计算，取环冷机有效面积280m2，料层厚度1.40m，台车栏板高1.6m，台车宽3.2m，有效冷却时间为50～70min。
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=
=65.9min
冷却时间为65.9min
3）配套冷却风机的选择
冷却机处理烧结矿量：
607t/h
冷却风量：
Q风=q×Q=2100×607=1274700m3/h
q——
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