國外EPC招標(biāo)燒結(jié)項目工藝配置介紹
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何欣
摘要：國外燒結(jié)EPC招標(biāo)項目中燒結(jié)工藝配置與國內(nèi)有很大區(qū)別，主要表現(xiàn)為振動設(shè)備基礎(chǔ)使用防震器、80%燃料在原料場配入混勻料、燒結(jié)主廠房與配料室合并為一個車間、二次混合機(jī)放置在主廠房頂部等，文章有助于企業(yè)海外項目的招投標(biāo)。
關(guān)鍵詞：工藝配置 國外EPC項目 燒結(jié)
1．前言
隨著燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展及國際化程度的加深，越來越多的設(shè)計單位走出國門，承攬國外燒結(jié)EPC項目。滿足不同的業(yè)主需求，成功取得EPC項目的承包權(quán)，是擺在我們面前的重要任務(wù)。但在將國內(nèi)先進(jìn)的燒結(jié)生產(chǎn)及設(shè)計經(jīng)驗帶到國外的同時，也遇到了有別于國內(nèi)工藝布置及設(shè)備不一樣的需求。本文總結(jié)了近十年來所接觸到的國外EPC燒結(jié)總承包項目中業(yè)主對燒結(jié)工藝布置的硬性要求，并結(jié)合國內(nèi)工藝布置進(jìn)行對比，希望對國內(nèi)同行有參考價值。
2．國外燒結(jié)現(xiàn)狀
燒結(jié)技術(shù)最早是從德國及前蘇聯(lián)發(fā)展起來的，因此，目前國外正在運行的燒結(jié)廠，包括印度、歐洲以及非洲等國家和地區(qū)的設(shè)備，大部分都是這兩國設(shè)計的，經(jīng)過多年的運行，得到了客戶的認(rèn)可。他們的設(shè)計具有布局緊湊、靈活方便、不拘泥的特點，從規(guī)模上看，300m2以下的燒結(jié)占多數(shù)，300m2-600m2之間的燒結(jié)廠數(shù)量，隨著規(guī)模的增加而減少。
目前國外燒結(jié)廠的利用系數(shù)最高可達(dá)到1.8t/m2.h，料層厚度由薄料層逐漸向厚料層發(fā)展。煙氣脫硫脫硝技術(shù)、煙氣循環(huán)技術(shù)、余熱利用技術(shù)在國外燒結(jié)廠日漸得到重視。可以說，在環(huán)境保護(hù)及節(jié)能減排的角度上，國內(nèi)外燒結(jié)廠步調(diào)一致。
3．國外燒結(jié)工藝布置特點
2014年，印度塔塔集團(tuán)新上496m2燒結(jié)機(jī)工程，占地面積約320m×120m，設(shè)計布置緊湊，設(shè)計單位為德國OUTOTEC（奧圖泰）公司。該公司設(shè)計業(yè)績豐富，在業(yè)內(nèi)享有很高的聲譽。見圖1。
燒結(jié)使用的固體燃料通常采用焦粉和無煙煤，粒度0mm-3mm，在燒結(jié)過程中起到提供熱量的作用。原料來自焦化廠及高爐的返焦，經(jīng)開路破碎工序后制成。熔劑有白云石、石灰石及生石灰（或消石灰）。白云石為燒結(jié)礦提供氧化鎂，石灰石及生石灰（或消石灰）為燒結(jié)礦提供氧化鈣。熔劑采用閉路破碎工序，在國內(nèi)燒結(jié)廠燃料和熔劑作為小比例添加物在配料室一次性添加完成，配料室內(nèi)根據(jù)燃料及熔劑的種類和存儲量設(shè)置相應(yīng)的礦槽數(shù)量及容量，在配料時按照預(yù)定比例予以添加，在混合機(jī)充分混勻后進(jìn)入燒結(jié)機(jī)。燃料和熔劑破碎篩分系統(tǒng)通常放置在燒結(jié)廠范圍內(nèi)，燒結(jié)廠負(fù)責(zé)兩系統(tǒng)的供電、除塵以及其他相應(yīng)措施。
有些國內(nèi)燒結(jié)廠將燃料分兩次加入混勻料中：第一次是將燃料在配料室內(nèi)按照比例加入，燃料與集合料其他成分在一次混合機(jī)中均勻混合；第二次是在二次混合機(jī)后設(shè)置三次混合機(jī)，在三次混合機(jī)內(nèi)，添加的燃料均勻包裹在已經(jīng)成為小球的混勻料外部。此種工藝適用于全精礦燒結(jié)，在國內(nèi)太鋼燒結(jié)機(jī)上得到了應(yīng)用。
印度塔塔公司使用焦粉作為固體燃料，白云石、石灰石及生石灰作為熔劑。設(shè)置料場，焦粉和熔劑的破碎系統(tǒng)全部放在料場，由料場承擔(dān)兩系統(tǒng)的供電及除塵。破碎完成后，將80%的燃料和熔劑加入在混勻鐵料中，剩余20%的燃料在配料室中作為微調(diào)量加入集合料中。由料場引來的兩條膠帶機(jī)分別運輸焦粉和熔劑到配料室。此種布置帶來以下優(yōu)勢：由于80%的焦粉和熔劑都在料場中加入了鐵料，因此運輸?shù)綗Y(jié)廠配料室的兩條膠帶機(jī)的規(guī)格比較小，對料場距離燒結(jié)廠較遠(yuǎn)的綜合鋼廠，使用規(guī)格小的膠帶機(jī)可以省下設(shè)備投資及運營費用，降低燒結(jié)礦成本。由于燃料和熔劑提早與鐵料混勻在一起，混勻效果更好。另外，此種配置方式在不影響燒結(jié)工藝的情況下，減少了燒結(jié)廠的供電及除塵負(fù)擔(dān)，減少了配料室礦槽數(shù)量及礦槽下設(shè)備數(shù)量，降低了燒結(jié)廠的整體投資。
3.2振動設(shè)備基礎(chǔ)使用隔振器
燒結(jié)廠經(jīng)常使用風(fēng)機(jī)、篩子這類振動設(shè)備。風(fēng)機(jī)在日常運行中產(chǎn)生的振動種類主要有：軸承座振動、臨界轉(zhuǎn)速引起的振動、風(fēng)道振動。軸承座振動引起的原因有多種，轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、軸承裝配不良、葉片表面積灰不均勻、基礎(chǔ)灌漿不良等。無論什么原因引起的風(fēng)機(jī)振動現(xiàn)象，都會從設(shè)備本體最終傳導(dǎo)到基礎(chǔ)，而風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的共振現(xiàn)象對設(shè)備本身、對基礎(chǔ)和廠房的影響尤其重要，有時能產(chǎn)生很大的破壞力。
在國外EPC招標(biāo)中，絕大部分被要求設(shè)置隔振器，采用獨立基礎(chǔ)，使設(shè)備獨立于廠房之外，以免設(shè)備振動對廠房造成破壞作用。而國內(nèi)通常會采用設(shè)備外覆隔音棉以減少噪音。塔塔公司的燒結(jié)設(shè)計中，除了上述之外的減振設(shè)計，還采用了設(shè)備基礎(chǔ)的隔振方式，即在設(shè)備基礎(chǔ)下安裝數(shù)組隔振彈簧，每組由數(shù)個高負(fù)荷隔振彈簧組成，根據(jù)設(shè)備及基礎(chǔ)的具體狀況，布置在設(shè)備基礎(chǔ)下方，使設(shè)備基礎(chǔ)及設(shè)備整體獨立于周邊設(shè)備和建筑設(shè)施。其減振彈簧組上部的混凝土結(jié)構(gòu)是風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)。混凝土結(jié)構(gòu)本身由于結(jié)構(gòu)特點具有一定的減振作用，風(fēng)機(jī)工作中產(chǎn)生的振動先傳導(dǎo)到該混凝土結(jié)構(gòu)上，有一部分振動被吸收掉，余下的振動由減振彈簧組吸收。經(jīng)過減振彈簧組之后，傳導(dǎo)到地面基礎(chǔ)上的振動幾乎等于零。如此一來，風(fēng)機(jī)工作中由于振動造成的負(fù)面影響就被限制于風(fēng)機(jī)本體及其基礎(chǔ)之內(nèi)，不會影響其周圍的設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)以及地下結(jié)構(gòu)。
3.3燒結(jié)主廠房與配料室合并
燒結(jié)主廠房是燒結(jié)機(jī)運行的車間，舉足輕重，是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)／鋼結(jié)構(gòu)建筑的多層廠房。里面大小設(shè)備眾多，管線和平臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果設(shè)計上考慮不周，將會給后續(xù)的安裝及操作帶來不便。配料室是燒結(jié)廠各種原料按照一定比例配入的地方，內(nèi)有依次排列布置的礦倉，礦倉下有給料設(shè)備，平面設(shè)置有集料膠帶機(jī)，礦倉頂面有數(shù)條給料膠帶機(jī)。礦倉體積龐
大，物料落差大。在國內(nèi)燒結(jié)廠設(shè)計中，燒結(jié)主廠房和配料室往往設(shè)計成相互獨立的兩個廠房，生產(chǎn)操作和管理也相互獨立，這樣的設(shè)計既便于生產(chǎn)操作也便于管理，比較靈活。塔塔公司是將燒結(jié)主廠房和配料室合并成一個廠房，其生產(chǎn)操作及管理不但未因此相互干涉，反而在一定程度上因為在一個廠房內(nèi)，變得更加方便。并且，總圖十分緊湊，節(jié)省占地，對于土地資源比較緊張的企業(yè)而言，尤為珍貴。電纜布置、通風(fēng)管線等輔助設(shè)施也大大方便，由于用戶點相距較近，節(jié)省很多材料費用。合并成一個廠房以后，兩個車間共用一排柱子，土建工程量減少很多，燒結(jié)廠投資因此減少。
在國外設(shè)計實例中，對于單臺燒結(jié)機(jī)而言，經(jīng)常采用這樣的布置形式。這種合并在生產(chǎn)管理及操作上也十分方便，配料礦槽面平臺與燒結(jié)操作平臺設(shè)計成同一個標(biāo)高，從主控室中更能直觀管理礦槽進(jìn)出料。由于集料膠帶機(jī)和散料膠帶機(jī)同時布置在同一平面上，操作的檢修維護(hù)工作省時、省力，減少了工人的勞動強(qiáng)度。
3.4 -次混合機(jī)和二次混合機(jī)的選型及布置
各種物料包括鐵料、燃料和熔劑等從配料室運輸至一次混合機(jī)，在這里進(jìn)行加水充分混勻后運往二次混合機(jī)。各種原料是否充分混勻直接影響后續(xù)燒結(jié)礦的質(zhì)量。在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，如果燃料未與鐵料充分混勻，燃料過多的部位由于熱量過多，會發(fā)生過融現(xiàn)象，引起透氣性惡化；燃料過少的部位由于熱量不足，生成的液相數(shù)量不足，該處燒結(jié)礦強(qiáng)度減弱，容易碎裂。若熔劑未與鐵料充分混勻，熔劑過多堆積的地方會出現(xiàn)“白點”現(xiàn)象；熔劑過少的地方由于生成液相需要的成分不足，造成液相數(shù)量少，燒結(jié)礦強(qiáng)度減弱。因此原料的充分混勻在燒結(jié)生產(chǎn)工藝中十分重要。
塔塔燒結(jié)廠一次混合機(jī)選用的是愛立許立式強(qiáng)力混合機(jī)。布置在地面，其前部設(shè)置兩個生石灰倉，根據(jù)工藝要求將未經(jīng)消化的生石灰定量添加入混合機(jī)內(nèi)。二次混合機(jī)選用的也是立式強(qiáng)力混合機(jī)，布置在燒結(jié)主廠房混合料小礦槽上方的平臺上。因球團(tuán)原料粒度細(xì)，且添加有約1%的膨潤土，兩種原料比例相差懸殊，為將其充分混勻，立式混合機(jī)成為球團(tuán)廠混
合設(shè)備的首選。而國內(nèi)燒結(jié)廠極少采用該形式的混合機(jī)，原因之一是其價格昂貴。從目前接觸到的國外客戶的意見來看，越來越多的國外客戶傾向于將愛立許的立式強(qiáng)力混合機(jī)用于一次混合，盡管設(shè)備造價比傳統(tǒng)的圓筒混合機(jī)高，但是由于強(qiáng)力混合機(jī)混合效果好，燒結(jié)礦強(qiáng)度高、質(zhì)量好，得到了國外業(yè)主的青睞，市場份額逐漸增加。
立式混合機(jī)由水平旋轉(zhuǎn)的混合盤及四個轉(zhuǎn)子組成。物料由混合機(jī)上部進(jìn)入后，由一個多功能裝置將料流打散，引入四個轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向，工作時一個轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)，另外三個轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)。這樣物料就以相反的方向運動，產(chǎn)生宏觀混和效果，轉(zhuǎn)子與混合盤帶動的料流之間產(chǎn)生微觀混合效果�；旌媳P及轉(zhuǎn)子共同作用使垂直料流及水平料流有了最為理想的混合效果。混合盤是耐磨焊接構(gòu)件，由兩個電機(jī)驅(qū)動，頂部進(jìn)料，底部出料，設(shè)置有觀察門，整體安裝在一個球軸承回轉(zhuǎn)環(huán)上�；旌媳P及卸料盤表面附有耐磨層，由含三氧化二鋁的陶瓷板制成，自帶轉(zhuǎn)速檢測器用于監(jiān)測轉(zhuǎn)子、混合盤及卸料盤的轉(zhuǎn)速，自帶集中潤滑及料位檢測系統(tǒng)。整機(jī)重量45噸（DW40型）。物料在混合機(jī)內(nèi)停留時間約1分鐘，處理量800噸／小時-1100噸／小時。
國內(nèi)小規(guī)模的燒結(jié)廠之前使用膠輪傳動的混合機(jī)，工作時引起的震動比齒輪傳動小，將其布置在主廠房頂部。隨著燒結(jié)機(jī)規(guī)模的增加，近些年二次混合機(jī)的規(guī)模也增大，傳動裝置體積也相應(yīng)增加，放置在主廠房頂部對廠房的影響也因此加劇。國內(nèi)常規(guī)的做法是將二次混合機(jī)布置在地面，造好的小球使用膠帶機(jī)運輸至主廠房小礦槽。但在這個過程中，造好的小球不可避免會發(fā)生破損。
塔塔燒結(jié)廠將二次混合機(jī)布置在主廠房頂部，無論二次混合機(jī)使用的是圓筒混合機(jī)還是立式混合機(jī)，這種方式也是國外燒結(jié)廠的通常做法。工藝布置的優(yōu)點是：二次混合機(jī)造好的小球可以免轉(zhuǎn)運通過梭式布料機(jī)進(jìn)入混合料小礦槽，減少了因轉(zhuǎn)運而造成的小球破損，減少粉末量，提高燒結(jié)機(jī)上料層的透氣性，提高燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)。缺點是二次混合機(jī)在工作時有震動，對廠房結(jié)構(gòu)要求更高。對此，國外通常做法是采用混凝土結(jié)構(gòu)廠房，盡量降低燒結(jié)機(jī)安裝高度，以降低主廠房標(biāo)高。其中采用的方法之一就是將大煙道放置于燒結(jié)機(jī)旁側(cè)，而非放置于燒結(jié)機(jī)正下方，此種方式可大幅降低燒結(jié)機(jī)安裝標(biāo)高，整體降低了廠房高度，有利于土建設(shè)計。
4．結(jié)論
國外EPC燒結(jié)項目業(yè)主對標(biāo)書的要求比較高，如果沒有充足的理由，業(yè)主不允許投標(biāo)人更改標(biāo)書的內(nèi)容，要求投標(biāo)人嚴(yán)格按照標(biāo)書的要求進(jìn)行投標(biāo)。對于不熟悉國外燒結(jié)設(shè)計習(xí)慣的投標(biāo)人而言，在規(guī)定的期限內(nèi)準(zhǔn)備出符合業(yè)主標(biāo)書要求的工藝方案，還是有一定難度的。因此，事先做好準(zhǔn)備，做足功課，有利于順利贏得EPC燒結(jié)項目工程，尤其是目前國外燒結(jié)改造項目居多，熟悉國外燒結(jié)設(shè)計習(xí)慣顯得尤為重要。
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