降低鞍鋼西區(qū)燒結(jié)工序能耗實踐

張飛宇，李志斌，楊紅偉，佟敏英，李曉春，彭斌

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧 鞍山 114021）

影響燒結(jié)工序能耗的因素是多方面的，包括作業(yè)率、原料、操作技術(shù)、設(shè)備狀態(tài)和漏風(fēng)率等。排除計劃檢修時間的影響，燒結(jié)作業(yè)率提高，燒結(jié)機(jī)事故停機(jī)減少，設(shè)備空轉(zhuǎn)時間也隨之減少，能夠降低燒結(jié)礦的動力消耗成本。燒結(jié)生產(chǎn)操作中，有針對性地制定有關(guān)影響燒結(jié)礦工序能耗的操作制度和檢修制度，保證操作者對制度的執(zhí)行，也有利于能耗的降低。

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)（以下簡稱西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)）擁有2臺328 m2燒結(jié)機(jī)，設(shè)計年產(chǎn)量500萬t，主要供給2座3200 m3高爐。西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)經(jīng)過近幾年不斷的技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備改造，不僅生產(chǎn)順行，工序能耗也達(dá)到了42.37 kg/t的較好水平。文中主要闡述了西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)為降低燒結(jié)工序能耗采取的一系列相關(guān)措施和實踐效果。

1　降低燒結(jié)工序能耗的措施

1.1　工藝及設(shè)備改造

1.1.1建設(shè)混勻料場

西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)初始設(shè)計中沒有混勻料場，混合料通過配料室進(jìn)行混合，燒結(jié)礦中TFe和SiO2成分不穩(wěn)定，為了保證燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定性，新增建設(shè)了混勻料場。但受西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)地理位置所限，只建立了一座小型混勻料場單獨供應(yīng)西區(qū)燒結(jié)使用。

西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)混勻料場于2014年建設(shè)投產(chǎn)，分為兩跨，料場規(guī)格為長×寬=260 m×49.4 m+180 m×49.4 m。料場設(shè)有混勻堆料機(jī)2臺，混勻取料機(jī)2臺，帶式輸送機(jī)9臺，改造膠帶機(jī)6臺，混勻料場系統(tǒng)組成2個單項工藝流程。西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)現(xiàn)有精礦庫分兩跨布置，每跨貨位4個，總貯量5.0萬t，用量2.5天，具體參數(shù)見表1。

表1　西區(qū)燒結(jié)新建混勻料場概況

生產(chǎn)中制定混勻料場管理制度，堆料機(jī)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定的堆料層數(shù)，堆料過程中嚴(yán)禁更改鐵料配比或成分，原料保證一跨料堆的供應(yīng)量。針對端部料成分不穩(wěn)定，影響燒結(jié)礦質(zhì)量的問題，采取如下方法:在A跨取料機(jī)到達(dá)料堆尾端部之前，B跨取料機(jī)取B跨料堆頭端部料進(jìn)特定礦槽，B跨頭端部料取凈后，停機(jī)等待，A跨取料機(jī)取尾端部料進(jìn)特定礦槽，特定礦槽中的端部料低比例配比。這種方法能夠減少端部料對燒結(jié)礦質(zhì)量的影響。

2014年混勻料場投入使用以來，西區(qū)燒結(jié)TFe和堿度（R）穩(wěn)定率逐步提高。2013年至2016年西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)TFe和堿度穩(wěn)定率如圖1所示，相比2013年平均提高6.68%和8.23%。

圖1　西區(qū)燒結(jié)近幾年TFe和堿度穩(wěn)定率

1.1.2燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容

2012年西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)將原有兩個四連桿連體機(jī)尾密封蓋板取消，在取消的位置增加一對小風(fēng)箱，相當(dāng)于多出2 m風(fēng)箱，抽風(fēng)面積增加約8 m2。根據(jù)以往建廠投資費用估算，每平方米燒結(jié)機(jī)基建造價約為110萬元，此項目節(jié)約燒結(jié)機(jī)改造成本約880萬元，同時燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)礦產(chǎn)能有所提高（包含漏風(fēng)率降低產(chǎn)生的效果）。2012年至2016年西區(qū)燒結(jié)臺時產(chǎn)量如圖2所示，2016年燒結(jié)臺時產(chǎn)量比2012年提高約15 t/h。

圖2　西區(qū)燒結(jié)近幾年臺時產(chǎn)量

1.2　大量使用固體廢料

西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)目前使用的燒結(jié)廢料包括:轉(zhuǎn)爐泥、燒結(jié)機(jī)頭除塵灰、機(jī)尾除塵灰、鐵紅、鋼渣、瓦斯灰和瓦斯泥等，其中轉(zhuǎn)爐泥含鐵在55%，瓦斯灰、瓦斯泥含碳35%左右。提高含碳固體廢料的使用量，可以有效降低燒結(jié)固體燃耗。固體廢料的使用對燒結(jié)工藝影響較大，若混勻效果不好，易造成化學(xué)成分不穩(wěn)定，使燒結(jié)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生波動。為解決大量使用固體廢料可能產(chǎn)生的問題，西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)采取了以下措施:

（1）對入廠的固體廢料進(jìn)行化驗，化驗結(jié)果符合使用標(biāo)準(zhǔn)后，方可混勻使用。

（2）原料場設(shè)置專門區(qū)域存放各種固體廢料，根據(jù)各種固體廢料的化學(xué)成分，實驗室計算得出配比方案，按照方案進(jìn)行預(yù)處理。

（3）提高堆料機(jī)的走行速度，增加固體廢料的堆料層數(shù)，保證混勻效果，減少質(zhì)量波動。

通過不斷完善管理水平和操作技能，西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)固體廢料使用量2014年為87.1 kg/t,2015年為86.4 kg/t，2016年由于全國鋼鐵行業(yè)不景氣，燒結(jié)礦限產(chǎn)，導(dǎo)致固體廢料用量降低為68.5 kg/t。2014年和2015年混料平均用量達(dá)到86.75 kg/t的水平，同時保證了燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定。如表2所示，從2014年至2016年西區(qū)燒結(jié)生產(chǎn)指標(biāo)情況可以看出，生產(chǎn)維持在穩(wěn)定狀態(tài)。

表2　西區(qū)燒結(jié)2014～2016年生產(chǎn)指標(biāo)

1.3　余熱利用

1.3.1提高余熱蒸汽產(chǎn)量

環(huán)冷熱廢氣回收是燒結(jié)工藝中能源回收的重要環(huán)節(jié)，西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)有2臺環(huán)冷余熱鍋爐，雙壓設(shè)計，產(chǎn)汽量為57.8 t/h（具體參數(shù)見表3）。通過燒結(jié)終點控制、環(huán)冷煙道隔板控制、環(huán)冷密封改造、提高換熱片換熱率等措施，余熱鍋爐的蒸汽產(chǎn)量如表4所示，2015年西區(qū)蒸汽產(chǎn)量達(dá)到85.33 kg/t的最好水平。

表3　余熱鍋爐設(shè)計參數(shù)

表4　西區(qū)燒結(jié)近幾年燒結(jié)礦噸產(chǎn)蒸汽量 kg/t

1.3.2提高混合料溫度

在北方進(jìn)行厚料層燒結(jié)礦生產(chǎn)，預(yù)熱燒結(jié)混合料是至關(guān)重要的一項工藝過程，其中配料室生石灰熱水消化和一、二次混合添加水，均采用熱水添加（水溫＞65℃），且所用的熱水都是由環(huán)冷余熱蒸汽通過換熱產(chǎn)生的。由于原有的蒸汽換熱設(shè)備換熱效率較低，混合料添加水溫度只能達(dá)到30℃左右。2014年對西區(qū)燒結(jié)混合料熱水添加系統(tǒng)進(jìn)行了改造，增加了兩套換熱機(jī)組，蒸汽換熱機(jī)組技術(shù)參數(shù)詳見表5。改造后的設(shè)備能夠?qū)λ疁睾土髁窟M(jìn)行自動控制，換熱效率提高，現(xiàn)場環(huán)境得到改善。

表5　西區(qū)燒結(jié)換熱機(jī)組技術(shù)參數(shù)

除了采用熱水添加外，西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)還在混合機(jī)、制粒機(jī)、燒結(jié)機(jī)混合料礦槽、滾煤機(jī)中通入除水后的低壓蒸汽，以提高混合料的溫度。經(jīng)過改造后，西區(qū)燒結(jié)混合料溫度有所提高，達(dá)到了全年平均42℃。

1.4　管理操作

1.4.1降低漏風(fēng)率

燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率的治理，除了采用專業(yè)治理方法外，主要是日常的系統(tǒng)管理，西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)實行以預(yù)防為主的管理模式。

西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)把測漏風(fēng)分為兩段，第一段是燒結(jié)臺車篦子以下到大煙道之上，這段漏風(fēng)占燒結(jié)機(jī)總漏風(fēng)的75%左右，第二段是大煙道以下到主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)口，這段漏風(fēng)占25%左右。由此將第一段漏風(fēng)作為日常治理的重點，第二段漏風(fēng)主要在年修中進(jìn)行治理。

對燒結(jié)機(jī)第一段容易漏風(fēng)的部位，西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)制定了嚴(yán)格的檢修維護(hù)制度，并且確保專人跟蹤檢查，對于肉眼易發(fā)現(xiàn)的漏風(fēng)部位，比如風(fēng)箱彎管和風(fēng)箱立管等做詳細(xì)記錄，停機(jī)檢修時處理并臨時封堵漏風(fēng)。堵漏風(fēng)檢修制度如表6所示，日常檢查和停機(jī)檢修都由專人負(fù)責(zé)跟蹤協(xié)調(diào)。

表6　堵漏風(fēng)檢修制度

2011年至2016年，西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)1#機(jī)和2#機(jī)的漏風(fēng)率如圖3所示，平均漏風(fēng)率從最初的52.25%降至49.5%，治理效果顯著。結(jié)合圖2和圖3可以看出，2013年至2016年燒結(jié)礦臺時產(chǎn)量升高，而漏風(fēng)率降低，在一定程度上減少了工序能耗。

圖3　西區(qū)燒結(jié)近幾年漏風(fēng)率

1.4.2嚴(yán)格控制設(shè)備開停

主抽風(fēng)機(jī)、環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)、除塵器電機(jī)等大型設(shè)備是影響燒結(jié)電力單耗的主要因素。在冬季生產(chǎn)期間，環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)根據(jù)氣溫調(diào)整為四轉(zhuǎn)一備，余熱鍋爐風(fēng)機(jī)啟用后環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)為三轉(zhuǎn)兩備，環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)每臺功率700 kW，每年可節(jié)約用電3.06×106kW·h。開機(jī)時，主抽風(fēng)機(jī)啟停時間由原來的提前3 h啟動改為提前1 h啟動，機(jī)尾除塵風(fēng)機(jī)在燒結(jié)機(jī)機(jī)尾卸礦之前10 min啟動，機(jī)尾出現(xiàn)紅火后環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)開始逐個啟動，整粒風(fēng)機(jī)啟動時間控制在燒結(jié)礦到達(dá)環(huán)冷3#風(fēng)機(jī)時啟動。解凍庫空庫3 h，停轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)降低解凍庫溫度。外部燃料熔劑系統(tǒng)上料時間根據(jù)錯峰用電規(guī)定，選擇合理上料時間，確保谷底電價期間啟動設(shè)備。通過以上管理方法，西區(qū)燒結(jié)電力單耗逐年下降，如表7所示，2015年下降尤為明顯，達(dá)到了35.87 kW·h/t，2016年受鋼鐵行業(yè)影響限產(chǎn)，電耗有所增加。

表7　西區(qū)燒結(jié)歷年電耗 kW·h/t

2　實踐效果

近四年來，由于西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)燒結(jié)礦臺時產(chǎn)量提高、漏風(fēng)率下降、余熱蒸汽產(chǎn)量提高、混合料溫度提高、電耗下降、塵泥混料使用增加等原因，西區(qū)燒結(jié)工序能耗如表8所示，2015年達(dá)到了最好水平42.37 kg/t，同時燒結(jié)礦質(zhì)量也大幅提高，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。2016年由于鋼鐵市場形勢嚴(yán)峻，高爐限產(chǎn)，燒結(jié)機(jī)未能發(fā)揮正常水平，工序能耗略有升高。

表8　西區(qū)燒結(jié)近幾年工序能耗 kg/t

3　結(jié)語

（1）混勻料場投入使用后，西區(qū)燒結(jié)礦TFe和堿度穩(wěn)定率逐步提高，相比2013年平均提高6.68%和8.23%。

（2）通過對燒結(jié)機(jī)機(jī)尾蓋板的改造，增加燒結(jié)機(jī)面積8 m2,不僅節(jié)約投資，并且擴(kuò)容之后，西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)2016年臺時產(chǎn)量相比于2012年提高約15 t/h。

（3）通過制度合理使用固體廢料，固體廢料用量最高達(dá)到87 kg/t的水平，同時還保證了燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定。

（4）通過對混合料添加水系統(tǒng)改造，增加兩套蒸汽換熱機(jī)組，西區(qū)燒結(jié)混合料溫度達(dá)到全年平均42℃。

（5）采用分段治理燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)，著重治理一段漏風(fēng)位置，對燒結(jié)臺車、風(fēng)箱、降塵立管等部位，制定了嚴(yán)格的檢修和維護(hù)制度。漏風(fēng)率從最初的52.25%下降到49.5%。

（6）通過監(jiān)視大功率電機(jī)運行，西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)近幾年電耗用量持續(xù)降低，2015年達(dá)到35.87 kW·h/t的最好水平。