300万吨优特钢项目一期工程烧结系统初步设计.docx
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300万吨优特钢项目一期工程烧结系统初步设计
内蒙古XX实业集团
300万吨优特钢项目（一期）工程
—烧结系统
初步设计
库号：
1总论
1.1项目基本信息
项目名称：
内蒙古XX实业集团300万吨优特钢项目（一期）工程—烧结系统工程
项目建设地点：
内蒙古XX市
项目建设单位：
内蒙古XX实业集团
1.2设计依据
（1）2011年7月6日与XX集团签订的内蒙古XX实业集团300万吨优特钢项目（一期）工程会议纪要；
（2）XXXX与XX实业集团签订的设计合同；
1.3设计原则
（1）全面贯彻落实科学发展观
该工程的全部实施过程将遵循科学发展规律，确保将该项目建设成为经济效益好、资源消耗少、人力资源优势得到充分发挥的钢铁生产企业。
（2）遵守国家钢铁产业政策，合理确定各设施配置
以国家产业政策为指导，根据本工程具体的原燃料特点，合理确定各系统配置方案。
（3）以循环经济理念为指导方针
做到资源的高效利用，以减量化、再利用、资源化为准测。
从而降低生产成本，达到提高企业经济效益和市场竞争力的目的。
（4）建设环境友好性企业
将环境保护作为企业的责任，在设计过程中，采用成熟可靠的除尘、降噪音设施。
实现烟气除尘排放浓度低于50mg/Nm3，噪音低于75dB。
建设环境生态友好型绿色钢铁厂，实现企业又好又快发展的战略目标。
（5）全力推进精准设计理念
以精准作为设计孜孜追求的目标，在总图布置上，努力做到总图布置占地面积小，物流通畅；在设备配置上，做到工艺方案选择符合工程实际条件，不激进，不保守；在富裕系数的确定上，满足国家相应规范，做到混凝土、钢结构、主干管网等主材用量最小化，从而降低建设投入。
1.4气象条件及物料、介质外部接点
1.4.1气象资料
工业园区位于鄂尔多斯市鄂托克旗，距XX市海勃湾区15.0公里，地处大陆深处，远离海洋，属暖温带大陆性气候。
四季分明，冬季漫长寒冷，春季干旱多风，夏季酷热，降水集中。
无霜期较长，日照充足，积温高，降水量偏少，蒸发量大。
年平均风速2.7米/秒，最多风向为SSE风。
全年无霜期为169～264天。
降水主要集中在6-9月，占年降水量的75%。
最高气温值为41.0摄氏度，出现在2010年7月29日。
年平均日照时数3171.8小时。
主要气象灾害有干旱、霜冻、大风、沙尘暴、寒潮等，其中干旱和大风是影响本地区最主要的气象灾害。
（1）气温
极端最高温度（单位：
℃）
41.0
极端最低温度（单位：
℃）
-28.9
年平均最高气温（单位：
℃）
17.0
年平均最低气温（单位：
℃）
3.3
最热月平均气温（单位：
℃）
26.5
年平均气温（单位：
℃）
9.7
最冷月平均气温（单位：
℃）
-10.1
（2）相对湿度
最热月平均相对温度（单位：
%）
44
最冷月平均相对温度（单位：
%）
52
年平均相对温度（单位：
%）
43
（3）降水量
年平均降水量（单位：
mm）
162.4
日最大降水量（单位：
mm）
41.4
小时最大降水量（单位：
mm）
15.0
（4）主导风向及风速
全年主导风向：
南南东
夏季主要风向：
南南东
冬季主要风向：
南东
最大风速（单位：
m/s）
19.7
年平均风速（单位：
m/s）
2.8
年最大降雪厚度（单位：
cm）
8
年最大冻土深度（单位：
cm）
102
1.4.2物料、介质外部接点
（1）物料接点
混匀矿来自原料场，通过胶带机运至烧结配料室的配料槽。
石灰石和白云石在原料场储存，采用胶带机运至烧结厂配料室的配料槽。
在原料场考虑配加石灰石和白云石，在烧结配料室设有石灰石和白云石矿仓。
生石灰采用汽车罐车运输到烧结厂的配料室，气力输送至生石灰矿槽。
固体燃料为碎焦或无烟煤（40~0mm），采用汽车运输，直接卸至烧结厂燃料破碎室的受矿槽。
成品烧结矿通过胶带机运到高炉。
（2）介质接点
电：
2路10kV电源引自上一级变电所10kV不同母线段；
水：
生产、生活、消防用水均由钢铁厂各供水管网供给。
总排水管道接入钢铁厂区排水总管；
焦炉煤气：
接自钢铁厂焦炉煤气管网；
氮气：
接自钢铁厂氮气管网；
蒸汽：
接自钢铁厂蒸汽管网；
压缩空气：
接自钢铁厂压缩空气管网；
1.5设计内容
为满足新建高炉对烧结矿的需求，将新建1台180m2烧结机为高炉提供烧结矿。
烧结机利用系数为1.31t/（m2·h），年产186万吨高碱度冷烧结矿。
设计内容如下：
（1）烧结工艺设施
包括：
燃料破碎室、配料室、混合室、制粒室、烧结室、机头电除尘器、主抽风机室、主烟囱、成品筛分室、转运站和通廊运输系统等。
（2）通风除尘设施
通风除尘设施包括为本工程配套的通风、空调及环境除尘设施。
（3）给排水设施
给排水设施包括为本工程配套的循环水系统设施以及区域内的生产、消防、生活水等给排水管网。
（4）热力设施
热力设施包括：
烧结环冷机余热回收及发电设施、烧结主抽风机汽动用锅炉房和区域压缩空气供应管网和热力管网。
（5）燃气设施
燃气设施包括区域燃气管线及化学消防。
（6）供配电设施
包括为本工程配套的高低压供配电、电气控制、照明和防雷接地及区域内的外部管线设计。
（7）自动化控制和仪表设施
自动化控制和仪表设施包括为本工程各工艺系统配套的PLC控制、电气传动以及现场检测仪表。
（8）电信设施
电信设施包括为本工程配套的工业电话系统、工业电视系统、火灾报警系统、无线通讯系统及红线区域内电信传输线路。
（9）总图运输
本工程红线区域内涉及的总图布置、道路、雨排水设施等。
1.6烧结工艺主要技术经济指标
本工程拟建180m2烧结机1台，年产烧结矿186万吨，主要的技术经济指标如表1-1。
表1－1烧结工艺主要技术经济指标
序号
项目
单位
指标
备注
1
烧结机
1.1
烧结机台数
台
1
1.2
烧结机有效面积
m2
180
1.3
烧结机利用系数
t/m2.h
1.31
2
烧结机作业率
%
90.4
3
烧结机年工作日
d
330
4
烧结矿年产量
万t
186
5
烧结矿质量
5.1
烧结矿品位
TFe%
55.5%
5.2
烧结矿碱度
CaO/SiO2
1.8
5.3
FeO含量
%
8
5.4
烧结矿粒度
mm
5-50
5.5
烧结矿温度
℃
<120
5.6
转股指数（+6.35）
%
74
6
原、燃料消耗
6.1
混匀矿
104t/a
156.24
干料
6.2
煤粉/焦粉
104t/a
9.3
干料
6.3
轻烧白云石
104t/a
7.44
干料
6.4
生石灰
104t/a
20.46
干料
6.5
高炉返矿
104t/a
18.6
干料
1.7主要设计方案
1.7.1生产规模
生产规模为1台180m2烧结机，烧结机利用系数1.31t/（m2.h），年产高碱度冷烧结矿186万t。
1.7.2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%。
1.7.3产品方案
产品为温度小于120℃经过整粒的冷烧结矿，粒度5～50mm，＜5mm含量小于5%。
TFe55.5.0%，R=1.8，FeO含量8%。
1.7.4设计特点
（1）燃料采用粗、细两段破碎串联布置，保证获得合格的燃料成品粒度的同时，工艺布置紧凑，建筑物少，投资省，操作方便；
（2）采用自动重量配料系统：
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，其特点是设备运行平稳、可靠,从而提高配料精度，提高烧结矿质量，降低燃耗，保证生产稳定。
（3）采用强化制粒工艺，提高烧结矿的产质量，降低燃耗。
（4）采用高生石灰配料烧结，降低燃耗。
（5）采用厚料层烧结，降低燃耗及烧结矿中FeO含量。
（6）为稳定烧结生产，延长台车寿命，设有铺底料系统。
（7）烧结矿冷却采用鼓风环式冷却机，结构简单，操作及维修量小。
（8）采用实用、可靠的烧结矿整粒流程。
筛分效率高，布置简单、紧凑，便于维护检修，节省投资。
（9）机头、机尾采用高效电除尘器，控制粉尘排放浓度≤50mg/Nm3；
（10）采用蒸汽预热混合料工艺流程，提高混合料温度，提高烧结机产量。
（11）环冷机冷却烟气设置余热回收及发电设施。
（12）烧结主抽风机采用汽轮机驱动，节省电能。
1.7.5工艺设施
（1）燃料破碎室
设有两个燃料破碎系统，进行燃料粗破碎（Φ750×700对辊破碎机）和细破碎（Φ900×700四辊破碎机）。
每个系统能力为～20t/h，采用一个系统生产，一个系统备用。
（2）配料室
混匀矿、固体燃料、生石灰、白云石粉等均集中在配料室采用重量配料。
配料矿槽均为金属矿槽，都设置称重式料位计，可连续自动在线监测配料槽料位。
配料室设6个铁料矿仓，2个熔剂（白云石）矿仓，3个生石灰矿仓，2个燃料矿仓，1个高炉返矿仓，2个冷返矿仓。
（3）混合室
设置1台Φ3.2×13m圆筒混合机，处理能力为600t，安装角度2.8°，混合时间为2.13min，填充率为11.7%，交料为直入式。
（4）制粒室
设置1台Φ4.0×18m圆筒制粒机，制粒机处理能力为600t，安装角度1.1°，筒体转速：
7-10r/min，制粒时间为4.73min，填充率为11.4%，交料为直入式。
（5）烧结室
烧结机的有效抽风面积为180m2，台车宽3.0m，栏板高度700mm。
烧结饼选用φ1800×3230mm的单辊破碎机破碎。
所选鼓风环式冷却机冷却面积为235m2，中径Φ30m，台车宽3.0m，拦板高1500mm，料层厚度1400mm。
选用4台G4-73-12No22D离心风机。
（6）机头电除尘器
烧结废气净化采用1台320m2双室四电场高效电除尘器，可满足粉尘排放浓度低于50mg/m3的要求，灰尘由吸排罐车运走。
（7）主抽风机室
设置1台烧结主抽风机，抽风机风量为18000m3/min，压升为16500Pa。
设置1个钢筋混凝土烟囱，高度为100m，上口直径为4.8m。
（8）成品筛分室
成品筛分室设置二个筛分系统，两个系统同时工作，互为备用。
每个系统设置三台棒条筛。
（9）转运站和通廊运输系统
设4个转运站和通廊运输原燃料和成品。
1.7.6公用和辅助设施
（1）烟气除尘设施
原燃料配料系统设一套除尘设施，选用低压脉冲除尘器，风机风量为320000m3/h，过滤面积为5080m2，净化后的排放气体含尘浓度均≤50mg/Nm3。
烧结机尾和成品系统设一套除尘设施，采用双室四电场电除尘器。
，风量为680000m3/h，电场截面面积为200m2，净化后的排放气体含尘浓度均≤50mg/Nm3。
（2）给排水设施
烧结区域生产总用水量计为4718m3/h。
循环水量为4656m3/h，生产新水用量84m3/h，其中净环水补充水20m3/h。
生活用水3m3/h。
设计的给排水系统有：
生产、消防给水系统，生活给水系统，净环水系统，生活排水系统，生产、雨水排水系统等。
（3）供配电设施
为满足烧结厂区用电需要，在烧结室西北侧设置一座烧结区变电所（S1）,为烧结厂的所有电力变压器及高压电动机供电。
两路10kV电源引自上一级变电所10kV不同母线段。
主控楼变电所设2台1600kVA，10/0.4~0.23kV动力变压器室。
烧结区还根据总图布置及负荷分配设置相应配电室，负责相应设施的供配电。
烧结区年耗电量为0.615×108kwh。
（4）蒸汽、高炉煤气、压缩空气、氮气等介质
厂区所需要的蒸汽、焦炉煤气、高炉煤气、压缩空气、氮气等介质由全厂统一供给，烧结区不专门建设生产上述介质的设施。
（5）三电EIC控制系统
三电控制级别为基础自动化级（L1级），即完成生产过程的数据显示、记录、设定、操作，执行对生产过程的连续调节控制和逻辑顺序控制。
此外，还可以在现场通过就地控制箱就地控制（L0级）。
（6）通风设施
设备散发大量热量或有害气体，或有事故通风要求等的房间，设置机械通风。
通风方式一般采用轴流风机通风换气。
（7）空调设施
主控室、办公室等设置空调，以保证室内电气设备的正常工作环境和人员工作环境。
（8）电讯设施
为了服务生产、提高效率、方便工作人员通讯联络，本设计设置了无线电话系统、工业电视系统、火灾自动报警及联动控制系统和对讲扩音通信系统等通讯设施。
1.8总图布置
烧结厂布置在原料场的北侧。
1.9土建工程
建筑设计在满足工艺和使用功能要求、符合有关规程规范的前提下力求节约投资、便于施工、加快建设进度。
建、构筑物的结构型式分别采用钢结构、砼结构、砖混结构、钢筋砼结构，所有建筑物厂房柱基础及通廊支架基础、平台柱基础均采用钢筋混凝土阶梯型独立基础。
地下料仓及地下通廊均采用钢筋混凝土结构。
烧结室屋面及风机房屋面均为钢结构轻型屋面，吊车梁亦为钢吊车梁；烧结室环形冷却机部分结构为钢结构。
各建筑物内料斗均为钢制料斗。
烧结室为钢筋混凝土框排架结构，风机房为钢筋混凝土柱排架结构，其余各建筑物上部结构均为现浇钢筋混凝土框架结构。
2烧结工艺设施
2.1概述
根据总体规划，一期新建一座1080m3高炉，高炉最大铁产量为124.7万吨/年，高炉炉料结构按照80%烧结矿+12%球团矿+8%块矿设计，每年需要烧结矿186万吨。
为满足高炉对烧结矿的需求，拟新建一台180m2烧结机生产线，年产186万吨。
2.1.1生产规模
新建为1台180m²烧结机，烧结机利用系数1.31t/（m²·h），年产186万吨高碱度冷烧结矿。
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5～50mm，＜5mm含量小于5%。
TFe55.5%，R=1.8，FeO含量≤8.0%。
2.1.4设计特点
（1）燃料采用粗、细两段破碎串联布置，保证获得合格的燃料成品粒度的同时，工艺布置紧凑，建筑物少，投资省；
（2）采用自动重量配料系统，其特点是设备运行平稳、可靠,从而提高配料精度，提高烧结矿质量，降低燃耗，保证生产稳定。
（3）采用厚料层烧结，降低燃耗及烧结矿中FeO含量。
（4）取消热振筛，改善机尾环境，减少除尘点，降低了主厂房的平台标高，节省投资；同时减少了事故点，提高了主机作业率。
（5）设置铺底料系统，稳定烧结生产，延长台车寿命。
（6）烧结矿冷却采用鼓风环式冷却机，结构简单，操作及维修量小。
（7）采用实用、可靠的烧结矿整粒流程。
筛分效率高，布置简单、紧凑，便于维护检修，节省投资。
（8）机头、机尾、整粒采用高效电除尘器，除尘效率＞99.0%。
（9）降尘管下采用密闭胶带机输灰系统，减少漏风和扬尘。
（10）在烧结机前的混合料矿槽用蒸汽预热混合料，尽可能提高料温，降低燃料消耗。
（11）回收环冷机余热废气，采用余热发电技术，实现循环经济。
（12）采用自循环的生石灰消化、除尘系统，改善生石灰配料环境。
（13）除尘灰采用吸排罐车运输，灰尘不外溢，保护环境。
2.2含铁原料、熔剂和燃料
2.2.1含铁原料
所用含铁原料有铁矿粉和内部循环的冷返矿二种。
铁矿粉在料场混匀，然后通过胶带机运至烧结配料室的配料槽。
内部循环的冷返矿采用胶带机从成品筛分室转运到烧结冷返矿槽的配料槽。
2.2.2熔剂
熔剂有石灰石、白云石和生石灰。
石灰石和白云石的粒度为3～0mm，在原料场储存，采用胶带机运至烧结厂配料室的配料槽。
在原料场考虑配加石灰石和白云石，在烧结配料室设有石灰石和白云石矿仓。
生石灰的粒度为3～0mm，用气动罐车运至烧结配料室，用压缩空气送至配料槽。
要求0～3mm粒级含量＞90%。
生石灰系统设计能力按照全白灰烧结设计。
2.2.3燃料
燃料有固体燃料和气体燃料两种。
（1）固体燃料
烧结用固体燃料为焦粉或无烟煤（40~0mm），采用胶带机从高炉和原料场转运到燃料破碎室的燃料矿槽贮存，经过破碎后由带式输送机运至烧结配料室的配料槽。
（2）气体燃料
烧结机点火燃料为焦炉煤气，热值约为~4000kcal/m3，正常用量：
1135m3/h，最大用量：
1300m3/h，由钢铁厂管网供给。
2.2.4主要原燃料消耗和物料平衡
（1）原料和燃料化学成分及粒度
表2－1原料和燃料化学成分及粒度
名称
化学成分%
水分
%
粒度mm
TFe
FeO
CaO
SiO2
Al2O3
MgO
S
P
C固
灰份
LOI
混匀矿
62.40
0.153
4.465
1.741
0.072
0.055
0.046
2.785
～5.43
0～8
焦粉
1.5
80.5
14.4
78.00
8.00
0～25
生石灰
0.40
71.92
2.78
0.70
5.38
0.09
16.6
0～3
白云石
2.29
1.45
0.11
42.65
0.01
48.74
5.50
0～3
以上成分为假设
（2）烧结主要原燃料消耗表
表2－2烧结主要原燃料消耗表
烧结主要原燃料消耗表：
原料
kg/t
万t/a
t/d
t/h
混匀矿
840
156.24
4734.55
1397.
高炉返矿
100
18.6
563.64
23.49
生石灰
110
20.46
620
25.83
轻烧白云石
40
7.44
225.45
9.39
煤、焦粉
50
9.3
281.82
11.74
以上用量为估算
（3）烧结物料平衡表
表2－3烧结物料平衡表
输入
输出
名称
数量（万t/a）
%
名称
数量（万t/a）
%
混匀矿
156.24
45.36
烧结矿
186
54.0
燃料
9.3
2.70
损失
56.11
16.29
高炉返矿
18.6
5.40
铺底料
27.9
8.10
白云石
7.44
2.16
返矿
74.4
21.60
生石灰
20.46
5.94
铺底料
27.9
8.10
添加水
14.74
4.28
原料含水
15.34
4.45
返矿
74.4
21.60
合计
344.41
100
合计
344.41
100
因无原料成分，以上数据为估算。
2.3工艺流程及车间组成
工艺流程从燃料破碎开始至成品烧结矿出厂为止。
铁料、熔剂、燃料等按确定的比例分别通过定量圆盘给料机+皮带配料称或直拖式定量皮带给料机进行重量自动配料，由皮带运输机送至混合机进行加水混合，再由皮带运输机输送到制粒机加水进行制粒，同时用蒸汽预热混合料；经过制粒和预热的混合料通过梭式布料机进烧结机混合料矿槽，同时采用蒸汽射流预热，经圆辊布料机和曲面偏析布料机均匀等厚地布到铺有20~40mm厚铺底料的烧结机台车上，然后随着烧结机由头向尾经过点火、抽风烧结，最后变成烧结饼经单辊破碎机破碎后进入环冷机冷却到≤120℃；冷却后的烧结矿由皮带运输机输送到筛分整粒室进行整粒筛分，再由皮带运输机运到成品仓或高炉供料系统。
工艺流程见图2-1
图2-1工艺流程图
本次设计的主要生产车间包括燃料破碎室、配料室、混合室、制粒室、烧结室、机头电除尘器、主抽风机室、主烟囱、成品筛分室、转运站和通廊运输系统等。
2.3.1燃料破碎室
燃料破碎设有两个燃料破碎系统，进行燃料粗破碎和细破碎。
粗、细破碎均布置在本车间内。
每个系统能力为～20t/h，采用一个系统生产，一个系统备用。
燃料（碎焦或无烟煤，40-0mm）用汽车运来，卸入受矿槽，经胶带机分配至2个中间矿槽贮存，每个仓下设有给料闸门、给料胶带机和电磁除铁器，将需破碎的燃料给至两台Φ750×700对辊破碎机，进行粗破碎，将燃料破碎至12～0mm。
每台对辊破碎机下有一条胶带机，将经过粗破碎的燃料给至Φ900×700四辊破碎机，进行细破碎，燃料破碎至3～0mm。
破碎后的燃料用胶带运输至配料室燃料矿槽参加配料。
这种燃料破碎系统布置紧凑、建筑物少、占地少、倒运次数少。
细破碎设1台5t电动单梁起重机用于设备检修。
2.3.2配料室
含铁原料、固体燃料、生石灰、白云石粉等均集中在配料室采用重量配料。
配料矿槽均为金属矿槽，都设置称重式料位计，可连续自动在线监测配料槽料位。
配料室共设16个配料矿仓，配料矿仓参数见下表。
表2－4配料仓参数表
名称
仓数
有效容积（m3）
堆积密度
贮存量（t）
用量
贮存时间
单个
全部
（t/m3）
单个
全部
（t/h）
（h）
混匀矿
6
180
1080
2.1
378
2268
197.27
11.5
高炉返矿
1
150
150
1.7
255
255
23.48
10.9
白云石
2
150
300
1.5
225
450
9.39
47.9
生石灰
3
150
450
0.8
120
360
25.8
13.9
燃料
2
150
300
0.8
120
240
11.74
20.4
冷返矿
2
160
320
1.7
272
544
93.94
5.79
表中数据为估算
含铁原料设6个矿仓，熔剂（白云石）共设2个矿仓，高炉返矿设1个仓，矿仓上采用移动可逆胶带机向各配料仓给料；生石灰共设3个矿仓，采用气力输送上料；燃料设2个矿仓，矿仓上采用固定可逆胶带机向各配料仓给料；冷返矿设2个矿仓，矿仓上采用固定可逆胶带机向各配料仓给料；含铁原料仓下采用Φ2500圆盘给料机排料，配料电子秤称重；燃料和熔剂直接用配料电子秤拖出；生石灰的排料、称量及消化通过调速星形卸灰阀、配料电子秤和生石灰消化器完成，生石灰设有独立的水幕除尘设施。
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，运往混合室。
2.3.3混合室
配好的各种原料经胶带机运至混合室进行混匀，同时在混合机内加水进行润湿。
混合机内采用雾化喷嘴加水，加水量与设在一次混合机后胶带机上的红外线测水仪形成自动闭环控制。
设置1台Φ3.2×13m圆筒混合机，传动方式为齿轮传动，辊圈煅造，筒体内衬为含油尼龙衬板。
混合机安装角度2.8°，混合时间为2.13min，填充率为11.7%，交料为直入式，润湿混匀后的混合料由胶带机运往制粒室。
2.3.4制粒室
经混合后的混合料经胶带机运到制粒室进行混匀和造球，同时在制粒机内用蒸汽加热混
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