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目，物料管理上采用了智能化倉儲及計量系統；燒結系統從節能降耗、混合料加熱方面進行了綜合提升；環保除塵采用了軟穩脈沖電源及覆膜濾袋等先進技術；采用雨污分離設計和廢水凈化及分級利用工藝實現了廢水零排放；采用微粉生產工藝將固廢物轉化為高性能微粉用于水泥生產；煉鐵工序采用富氧混噴煤粉、鐵水凈化調質、二次能源高效回收技術，提高了鐵水品質，顯著降低了短流程鑄造能源消耗。

關鍵詞  高爐  煉鐵  短流程  鑄造

1  前言

高爐煉鐵與鑄造的結合，是縮短鑄件生產鏈、節能降耗、改善勞動條件的先進工藝，國內不少企業在短流程鑄造的裝備升級和實現自動化生產方面作了一定探索，但因產品差異、裝備及技術水平不同，效果相差巨大。在山東省新舊動能轉換的戰略布局下，臨沂玫德庚辰投資20余億元對高爐煉鐵和短流程鑄造進行了搬遷改造技術升級。本項目以全新的設計理念，融合了當前煉鐵和鑄造的多類先進工藝和技術，項目投產后，在節能環保、智能化管理，自動控制與檢測等方面均獲得了顯著效果，取得了很多寶貴經驗，值得同行業借鑒。

2  設計目標及技術應用

2.1  技術目標

燒結、球團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；所有揚塵點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；智能化管理達到國內領先水平。

2.2  采用的新工藝新技術

2.2.1  智能化倉儲計量及榆送系統

配套了大型網架結構封閉式綜合料場，所有物料進廠即沿設定路線進入物料智能識別計量系統，計量數據按不同品種自動分類并記錄；物料進入料場后由自動卸車機按功能區自動卸料并定置存放。物料由料場向生產車間輸送，由自動取料機按物料存儲功能區自動尋跡取料并計量，然后通過全封閉輸送系統輸送到各生產用戶。物料的計量、倉儲、轉運，全部在集中控制室遠程操作和全程監控，實現了高度自動化、智能化。

物料智能識別計量系統采用了當前物流管理和計量的前沿技術，并與公司EBS、ERP等信息和數據管理系統有機地結合起來。基于云架構的計量系統通過RFID技術自動采集稱重車輛信息，即時監控圖像與車輛信息、計量數據同時上傳到云端，不僅有效地防止了人為舞弊、減少了稱重失誤，而且計量數據同時記錄到EBS系統，實現了倉儲、物流、財務、采購、營銷實時數據化和網絡化。決策層在任何地方通過互聯網即可對公司運營狀況了如指掌，將公司的信息化、智能化管理提高到了國內行業領先水平。

2.2.2  燒結技術的綜合提升

180m2帶式燒結機采用了“自身預熱燒結點火保溫爐”，兩段式結構，前段點火后段預熱，利用燒結料面輻射熱和點火段部分熱量預熱空氣和高爐煤氣，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，使燒結點火爐單燒高爐煤氣點火時達到1050-1100℃的點火溫度要求。

點火爐后段配置了熱風燒結煙罩，通過抽風負壓引入環冷機第一段的高溫煙氣對點火后的料層進行保溫，促進了燒結過程鐵酸鈣的發育和粘結相的生成，提高了燒結礦強度、減少了燃料用量，平均生產數據比改造前減少返礦5%，每噸燒結礦減少焦粉用量2.3kg，FeO穩定率提高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，在一次混合機中消化，不僅徹底解決了配料室揚塵和蒸汽外溢，而且充分利用了生石灰水化熱；同時，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，而是直接用皮帶機輸送至一次混合機前加入，充分利用了熱返礦的熱量。經實測，二次混合機(制粒階段)出口料溫冬季達到53~57℃；混合料3~8mm?；侍岣呒s3.8%，料層厚度由680mm提高到了750mm，噸礦加熱工藝，節約的蒸汽用于余熱發電，余熱發電機組發電量平均增加155kW。

2.2.3  煙塵治理先進技術的應用

帶式燒結機和鏈箅機一回轉窯球團生產線的工藝系統，淘汰了工頻高壓直流電源，采用了當前先進的“軟穩高頻電源靜電除塵技術”。該電源系統能夠自動調整電場的輸入電壓，抑制無效火花放電的發生，始終使電場處于最佳電暈放電狀態，增加了電場內粉塵的荷電能力，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及消耗指標見表1。

淘汰環境除塵系統所有電除塵器，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，從本質上保證了各揚塵點煙氣排放濃度<10mg/m2。淘汰了除塵器的刮板輸灰和加濕卸灰方式，采用了具有自動清堵功能的全自動氣力輸灰系統，全廠24套除塵器的除塵灰全部通灰管道送到燒結車問密封灰倉參與燒結配料，實現了全廠清潔化生產。

2.2.4  廢水零排放及固廢綜合利用

廠區配套了雨水、工業廢水分回收和污水凈化系統。沿廠區道路配套了雨水收集管網、工業廢水收集管網、生活污水收集管網，各自獨立。雨水收集系統建配套了1萬m3收集凈化池，經凈水機組過濾凈化后補充到全廠凈環水系統；工業廢水收集系統配套了三級沉淀過濾池，結合生產車間對水質的不同需求，此部分水不需深度凈化，主要用于燒結配料加水、沖渣水、鑄鐵冷卻水；生活污水配套了生化處理系統，處理為中水后用于廠區綠化和灑水，剩余部分補充到凈環水系統。采取上述技術措施后，雨水和廠區廢水得到了充分利用，實現了全廠廢水零排放。

配備了50萬t/a水渣微粉生產線，生產過程中產生的水渣、高爐火渣、脫硫石膏等固廢物全部用于微粉生產，提供給周邊水泥廠和制磚廠作為優質添加劑，變廢物為產品。

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，配套了當前國內最先進的共用型煤氣透平同軸機組( GBPRT)，該機組由電機、雙腔透平機和軸流風機同軸組合而成，同軸透平機把高爐煤氣的余壓余熱轉換為旋轉機械能與電機聯合拖動風機，降低了電機出力，達到了余能回收和利用的最佳能效。該機組減少電機電耗45%~50%，平均噸鐵回收電能35-40kW。

配套了兩臺15MW高溫高壓發電機組，全廠剩余煤氣全部回收用于發電，平均噸鐵回收電能205kW。配套了低溫螺栓發電機組用于回收沖渣水余熱，每小時回收電能680kW；配套了余熱鍋爐回收燒結、球團高溫煙氣余熱，每小時發電2000kW。

通過各類二次能源的回收利用，全廠生產系統電耗與自發電基本平衡

2.2.6  高風溫、富氧及混噴煤粉工藝

高爐熱風爐采用了當前國內領先水平的大功率短焰頂燃式格子磚熱風爐，采用自動控制技術

對熱風爐各閥門和各項運行參數自動檢測和控制，實現最佳風煤配比和燒爐溫度；配套了煤氣、助燃空氣雙預熱裝置，通過熱風爐煙道廢氣將煤氣和助燃風預熱到180℃左右；同時格子磚采用了黑體強化輻射傳熱節能新技術，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，設計富氧率3.2%。

通過熱風系統的提升改進，實現了≥1200℃的送風溫度，為富氧和大噴煤創造了基礎條件，噸鐵噴煤150~160kg，達到國內短流程煉鐵高爐先進水平。

2.2.7  鐵水品質提升工藝

為了適應高端球鐵鑄件、高強薄壁鑄件對生鐵品質的要求，鐵水中要嚴格控制Ti、Mn、P、S的含量。生產實踐證明：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還原率相應降低約17%；Mn的還原也與爐溫呈相向關系。日常生產中，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。鐵水進入人短流程車間之前，從高爐接鐵罐位處進行脫硫、增硅，以調節鐵水含硅量和進一步降低鐵水中硫的含量；隨即在罐內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，由機車沿鐵水運輸線牽引到渣機旁撈渣，經過爐處凈化工藝處理后的鐵水，成分均勻、潔凈，可顯著降低后續短流程對鐵水調質調溫的成本，提高鐵水利用率。

2.2.8  短流程鐵水熱裝及調質調溫

高爐車間與短流程鑄造車間的的銜接工藝，采取了鐵水罐直達電爐車間的方式。經過凈化工藝處理后的鐵水，倒入電爐時的溫度≥1280℃，取消了過去因鐵水溫度低而設置的鐵水混勻和保溫環節。生產數據表明，熱裝到電爐的鐵水在調質和升溫過熱中的總電耗小于115kW·h。

2.2.9  生產系統自動化

燒結、球團、煉鐵、能源動力等各生產獨立單元分別建立了基礎自動化系統和過程控制系統取消了分散的操作室，各獨立單元分別設置集中控制室，實現了設備操作和生產過程監控的高度集中。同時，各獨立生產單元的生產報表運行數據、重點設備監控圖像全部通過管理網絡進入生產控制中心，實現全廠生產數據網絡化、無紙化管理。

3  生產應用效果

燒結和煉鐵技術的綜合利用，使燒結、球團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比見表2。

短流程鑄造改造升級后，優化了鐵水凈化、運輸、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  結語

新舊動能轉換推動煉鐵和短流程鑄造技術升級是必然趨勢，臨沂玫德庚辰在搬遷改造中綜合采用了當前煉鐵和短流程的先進技術，噸鐵綜合能耗和短流程熔煉能耗均達到了國內同行業先進水平；自動化管理技術的應用顯著提高了企業智能管理水平；煉鐵工序先進環保裝備和技術的應用，二次能源及固廢物的綜合利用實現了綠色生產。