鋼鐵廠燒結(jié)工藝的節(jié)能降耗設(shè)計(jì)分析

陳鵬

（中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限責(zé)任公司 長(zhǎng)沙 410007）

鋼鐵廠燒結(jié)工藝的節(jié)能降耗設(shè)計(jì)分析

陳鵬

（中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限責(zé)任公司 長(zhǎng)沙 410007）

在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展中，鋼鐵行業(yè)的耗能是最大的，因此鋼鐵廠的經(jīng)濟(jì)壓力較大，巨大的能耗不僅會(huì)影響實(shí)際產(chǎn)量，而且還會(huì)制約鋼鐵廠可持續(xù)發(fā)展。對(duì)此，本文首先對(duì)鋼鐵廠燒結(jié)工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，然后根據(jù)實(shí)例詳細(xì)探究了鋼鐵廠燒結(jié)工藝的節(jié)能降耗設(shè)計(jì)，并且對(duì)節(jié)能降耗結(jié)果進(jìn)行了分析。

鋼鐵廠；燒結(jié)工藝；節(jié)能降耗設(shè)計(jì)

1 引言

新時(shí)期，我國(guó)工業(yè)發(fā)展迅速，鋼鐵廠的生產(chǎn)工藝也在不斷創(chuàng)新，在一定程度上促進(jìn)了鋼鐵廠與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。在鋼鐵廠生產(chǎn)中，燒結(jié)工藝是十分重要的一種，燒結(jié)工藝的好壞能夠直接影響鋼鐵廠經(jīng)濟(jì)效益，與鋼鐵廠的發(fā)展密切相關(guān)。

2 鋼鐵廠燒結(jié)工藝的概述

鋼鐵廠燒結(jié)工藝指的是將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，加入適量的水，經(jīng)混合和制粒后鋪到燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上，燒結(jié)料經(jīng)表面點(diǎn)火后，在下部風(fēng)箱強(qiáng)制抽風(fēng)作用下，料層內(nèi)燃料自上而下燃燒并放熱，混合料在高溫作用下發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生一定的液相，隨著料層溫度降低冷卻，液相將礦粉顆粒固結(jié)成塊的過(guò)程。燒結(jié)生產(chǎn)是煉鐵生產(chǎn)的前工序，是整個(gè)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)，也就是煉鐵生產(chǎn)的原料準(zhǔn)備。燒結(jié)生產(chǎn)是為高爐服務(wù)的，所以燒結(jié)礦的質(zhì)量很大程度上決定了高爐生產(chǎn)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和生鐵質(zhì)量。燒結(jié)生產(chǎn)的主要任務(wù)，是將鐵礦粉進(jìn)行造塊，為高爐冶煉提供優(yōu)質(zhì)的人造富礦。在具體的生產(chǎn)過(guò)程中，鋼鐵廠燒結(jié)工藝的技術(shù)方法與燒結(jié)流程能夠?qū)Y(jié)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響，因此，各個(gè)鋼鐵廠對(duì)于先進(jìn)性技術(shù)指標(biāo)的應(yīng)用比較重視，要求在燒結(jié)生產(chǎn)中，根據(jù)實(shí)際情況選擇具體的工藝流程和操作辦法。對(duì)鋼鐵廠燒結(jié)工藝的應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)查研究，燒結(jié)工藝的基本流程主要包括含鐵原料、熔劑、燃料等的接受以及破碎和篩分、配料、混合及制粒、鋪底與布料、點(diǎn)火、燒結(jié)與冷卻、抽風(fēng)及除塵、燒結(jié)礦篩分、成品燒結(jié)礦存儲(chǔ)及輸出等。

3 鋼鐵廠燒結(jié)工藝的節(jié)能降耗設(shè)計(jì)實(shí)例

3.1 鋼鐵廠概況

該鋼鐵廠南區(qū)360m2燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)代化管理理念，對(duì)于制約燒結(jié)工藝節(jié)能降耗的問(wèn)題和原因進(jìn)行了分析，并且有針對(duì)性的在燒結(jié)高效生產(chǎn)優(yōu)化、資源綜合利用回收，以及新工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用等多個(gè)方面提出了具體的節(jié)能降損措施。從2007年9月投產(chǎn)至今，該鋼鐵廠逐步實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的生產(chǎn)指標(biāo)。

3.2 降低燒結(jié)能耗設(shè)計(jì)

3.2.1 厚料層燒結(jié)技術(shù)

在燒結(jié)工序總能耗中，固體燃料的消耗大約占75～80%，為了保證焦粉配加量經(jīng)濟(jì)合理，不僅需要其能夠保障燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程的順利實(shí)施，而且還需要確保符合高爐對(duì)于燒結(jié)礦的強(qiáng)度、還原性能等方面的要求。在鋼鐵廠車間生產(chǎn)中，將低水、低碳、厚鋪、慢轉(zhuǎn)這幾點(diǎn)作為燒結(jié)工藝降低燃耗的基本工作方針。①根據(jù)鋼鐵廠生產(chǎn)實(shí)際情況，制定合理的操作參數(shù)，燒結(jié)機(jī)混合料的水分控制在66～68%之間：配碳量降低至4.80%左右；根據(jù)物料以及臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，將料層厚度控制在710～720mm之間。②厚料層燒結(jié)是鋼鐵廠生產(chǎn)中應(yīng)用范圍較為廣泛的技術(shù)，通過(guò)厚料層燒結(jié)工藝，不僅能夠有效改善燒結(jié)礦強(qiáng)度、提高成品率，而且還能夠有效降低燃耗。為了有效促進(jìn)厚料層燒結(jié)，在車間熔劑方面全部采用配加生石灰技術(shù)，由于生石灰具有強(qiáng)化制粒，因此在實(shí)際應(yīng)用中能夠有效提高料溫，并且在改善料層透氣性方面也有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。目前，將配加比例控制在6%左右，能夠有效提高混合料制粒效果。另外，為了提高混合料的溫度，可以在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用混合料槽通蒸汽技術(shù)，并將生產(chǎn)溫度控制在60℃左右。通過(guò)時(shí)間證明，厚料層燒結(jié)會(huì)促使料層高溫帶寬度增加，有利于為礦物結(jié)晶提供良好的條件，并且還能夠有效提升燒結(jié)礦強(qiáng)度和生產(chǎn)成品率。隨著料層的不斷升高，料層蓄熱能力也會(huì)逐漸增加，這樣可以有效降低配炭量，從而達(dá)到降低固體燃料消耗的目的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明：燒結(jié)料層厚度每提高10mm，固體燃耗下降約0.5～2kg/t。

3.2.2 節(jié)能降耗工藝

（1）加強(qiáng)資源回收利用

在轉(zhuǎn)爐濕法除塵中，會(huì)產(chǎn)生一定的煉鋼污泥，如果在燒結(jié)生產(chǎn)中對(duì)煉鋼污泥進(jìn)行充分利用，不僅能夠替代一部分含鐵原料，而且還能夠代替一部分熔劑。因此，一方面可以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)用水，另一方面還有利于減少企業(yè)排污，對(duì)于鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工藝節(jié)能降耗至關(guān)重要。對(duì)此，該鋼鐵廠在2008年5月經(jīng)過(guò)工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)，實(shí)施了配料一次混合使用污泥技術(shù)，通過(guò)加壓泵管道將煉鋼污泥輸送至污泥池。后期，為了增加污泥用量，該鋼鐵廠2009年7月熔劑白灰消化用水改造為配加污泥，并且起到了很好效果，現(xiàn)如今，該鋼鐵廠每日污泥用量在280t左右。在實(shí)際應(yīng)用中，為了穩(wěn)定污泥濃度，可以采用加水方式進(jìn)行控制。

（2）采用先進(jìn)的點(diǎn)火保溫爐

在鋼鐵廠燒結(jié)生產(chǎn)中，點(diǎn)火煤氣消耗占燒結(jié)工序總能耗的5～10%左右。對(duì)于燒結(jié)點(diǎn)火，應(yīng)該符合以下要求：能夠提供足夠高的點(diǎn)火溫度，有充足的點(diǎn)火時(shí)間，能夠提供適宜的點(diǎn)火負(fù)壓。對(duì)此，該鋼鐵廠車間在雙斜帶式燒結(jié)點(diǎn)火保溫爐方面，采用套筒二次混合直接點(diǎn)火的方式，能夠提供高溫火焰，而且溫度均勻，能夠充分燃燒，因此點(diǎn)火率較高，而且能耗較低。為了有效控制煤氣能耗，該鋼鐵廠車間還應(yīng)用了提前預(yù)熱空氣和煤氣的雙預(yù)熱爐，能夠使得煤氣和空氣溫度可以達(dá)到95℃和320℃。在操作設(shè)備方面，采用控制1#～4#風(fēng)箱的執(zhí)行器開(kāi)度進(jìn)行微負(fù)壓點(diǎn)火，并且根據(jù)煤氣質(zhì)量和壓力的變化情況對(duì)空燃比進(jìn)行合理控制，另外，煤氣單耗穩(wěn)定控制在37m3/t燒結(jié)礦。

（3）提高自動(dòng)化控制裝備水平和管理組織優(yōu)化

在鋼鐵廠生產(chǎn)中，燒結(jié)工藝的實(shí)施是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，為了保持穩(wěn)定生產(chǎn)，應(yīng)該改善技術(shù)指標(biāo)，降低燒結(jié)能耗，在燒結(jié)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、監(jiān)視和管理。該鋼煉鐵廠南區(qū)360m2燒結(jié)機(jī)籌建投產(chǎn)初期就已經(jīng)有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)設(shè)備的聯(lián)鎖控制、過(guò)程控制，并且能夠?qū)ιa(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理。為了進(jìn)一步提高鋼鐵廠生產(chǎn)全程自動(dòng)化水平，2010年，該鋼鐵廠投入專家操作系統(tǒng)，在配料波動(dòng)的自動(dòng)互補(bǔ)、混合料水分控制、燒結(jié)機(jī)布料和燒結(jié)終點(diǎn)溫度控制方面都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。另外，該鋼鐵廠實(shí)施的ERP等系統(tǒng)工程，也能夠?qū)︿撹F廠生產(chǎn)情況進(jìn)行全程監(jiān)控。除此以外，該鋼鐵廠通過(guò)精細(xì)化管理、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)以及5S管理等手段，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理組織優(yōu)化，燒結(jié)礦質(zhì)量有了很大提升，而且達(dá)到了降低能耗的目標(biāo)。

（4）加強(qiáng)余熱回收利用

在燒結(jié)工藝節(jié)能方面，將冷卻機(jī)廢氣與燒結(jié)煙氣的余熱進(jìn)行利用十分重要。目前，國(guó)內(nèi)燒結(jié)廠的余熱回收裝置，一般應(yīng)用于點(diǎn)火保溫爐作助燃空氣和精礦解凍，或者應(yīng)用于熱風(fēng)燒結(jié)和小球團(tuán)燒結(jié)干燥。該鋼煉鐵廠南區(qū)360m2燒結(jié)機(jī)籌建為回收環(huán)冷機(jī)廢氣余熱，并且使用翅片管式蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。對(duì)余熱產(chǎn)生蒸汽進(jìn)行充分利用，將其應(yīng)用于加熱混合料工藝中，有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能降損。但是，由于用量較少，因此，如果壓力過(guò)高，則大部分就會(huì)被迫進(jìn)行排污，降低余熱回收能源利用率。對(duì)于這一問(wèn)題，該鋼鐵廠于2010年將環(huán)冷余熱回收系統(tǒng)改造為余熱發(fā)電項(xiàng)目，設(shè)計(jì)發(fā)電能力10000kW。該項(xiàng)目主要是由一臺(tái)單壓閃蒸自然循環(huán)余熱鍋爐和一臺(tái)沖動(dòng)式、補(bǔ)汽冷凝式多級(jí)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)所組成的，9月份投產(chǎn)，并且對(duì)相應(yīng)燒結(jié)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，通過(guò)合理控制燒結(jié)終點(diǎn)位置和溫度，能夠保證結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)收集較多熱量。通過(guò)實(shí)踐研究，該余熱發(fā)電項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)達(dá)效，日發(fā)電量在17萬(wàn)kW。

3.3 系統(tǒng)節(jié)能效果

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期以來(lái)持續(xù)不斷地系統(tǒng)改進(jìn)與技術(shù)開(kāi)發(fā)在確保產(chǎn)品質(zhì)量水平不斷提高的同時(shí)，能源消耗逐步下降。2009年以來(lái)各年度的主要能源消耗指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 2009年以來(lái)各年度的主要能源消耗指標(biāo)

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼鐵廠為了適應(yīng)現(xiàn)時(shí)代工業(yè)發(fā)展的要求，必須完善燒結(jié)工藝，更新生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)化生產(chǎn)材料結(jié)構(gòu)，從而提高鋼鐵廠的生產(chǎn)力。為了盡量減少燒結(jié)工藝能耗，應(yīng)該加強(qiáng)節(jié)能降耗設(shè)計(jì)，促進(jìn)鋼鐵廠的整體發(fā)展，增加經(jīng)濟(jì)收益。

[1]袁 媛.淺談鋼鐵廠燒結(jié)工藝的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)月刊，2014（03）：54.

[2]邵俊，孟君，桑蓉櫟，等.論節(jié)能降耗型燒結(jié)工序的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)冶金，2015（02）：58～61.

[3]崔志軍.鋼鐵廠燒結(jié)節(jié)能設(shè)計(jì)探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2013（14）：63.

TF046.4

A

1004-7344（2016）09-0240-02

2016-3-12

陳鵬（1983-），男，工程師，本科，主要從事燒結(jié)球團(tuán)設(shè)計(jì)工作。