降低固體燃料消耗生產(chǎn)實踐

何寶全， 王志春， 陰瑞強(qiáng)

（陜鋼集團(tuán)漢鋼公司， 陜西 勉縣 724200）

1 概況

節(jié)能降耗無論是對增加企業(yè)的市場競爭力，還是對企業(yè)的持續(xù)發(fā)展來說都具有十分重大的意義。燒結(jié)工序作為鋼鐵生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，其工序能耗約占鋼鐵生產(chǎn)總能耗的10%，工序能耗成本約占燒結(jié)礦總成本的12%。因此作為燒結(jié)工作者，在確保燒結(jié)礦質(zhì)量的前提下，通過降低工序能耗以促進(jìn)燒結(jié)礦成本降低一直是攻關(guān)的方向和追求的目標(biāo)（見圖1）。

圖1 企業(yè)生產(chǎn)中，各種成本所占比例

燒結(jié)工序能耗主要包括固體燃耗、煤氣燃耗、電耗、水、蒸汽、氮?dú)?、壓縮空氣等消耗。其中固體燃料消耗占燒結(jié)總能耗的73%，為此，燒結(jié)自投產(chǎn)以來，一直以降低固體燃料消耗作為降本增效的重中之重。然而，受燃料質(zhì)量、布料效果、水碳穩(wěn)定性等諸多因素的影響，自燒結(jié)投產(chǎn)以來，固體燃料消耗一直處于較差水平，攻關(guān)前為44 kg/t。

為進(jìn)一步降低燒結(jié)固體燃料消耗，在全體燒結(jié)人的一致努力下，先后克服燒結(jié)料層透氣性差、混合料溫度不達(dá)標(biāo)、臺車漏風(fēng)率高、燃料粒級不合格、布料效果差、返礦率高等問題，成功促使固體燃料消耗由44 kg/t 降低至39 kg/t，月節(jié)省成本約159.66 萬元。

2 影響固體燃料消耗的因素

欲降低固體燃料消耗，必然要全面了解哪些因素對固體燃料造成影響，經(jīng)過數(shù)年來的探索，影響固燃的主要因素集中在以下幾個方面：

2.1 燃料質(zhì)量

燒結(jié)過程中燃料的配加量、燃料的粒度組成、燃料的燃燒性質(zhì)直接影響燒結(jié)過程中的溫度和熱量變化，進(jìn)而影響到燒結(jié)料層的溫度分布、熱量分布、燃燒帶厚度、料層透氣性、燒結(jié)氣氛、黏結(jié)相數(shù)量和質(zhì)量等，并直接影響燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量。因此燒結(jié)生產(chǎn)對燃料質(zhì)量有著很高的要求：固定碳含量高、灰分、揮發(fā)分含量低，粒度分布合理，可燃性好，熱值高。但自投產(chǎn)以來，陜鋼集團(tuán)漢鋼公司（以下簡稱陜鋼）所用燃料熱值普遍處于較低水平，焦末熱值僅為5 034 cal/g（21.050 J/kg），蘭炭為4 891 cal/g（20.452J/kg）。

燒結(jié)過程對燃料的粒度有著更嚴(yán)格的要求。燃料的粒度不能過粗，也不能過細(xì)。過粗時會造成燃燒帶過寬，增大氣流阻力，導(dǎo)致負(fù)壓升高產(chǎn)量下降；過細(xì)時會導(dǎo)致燃燒速度過快，燃燒帶的高溫保持時間短，降低燒結(jié)礦的強(qiáng)度和成品率。最適宜的燃料粒度為0.5～3.0 mm，生產(chǎn)中一般要求0.0～3.0 mm 的燃料要達(dá)到75%以上。攻關(guān)前，燃料破碎后3.0 mm 以下燃料粒級僅為70%左右。

2.2 厚料層操作

料層厚度增加，料層整體的蓄熱能力增加，有利于燃料的充分利用，降低燃料消耗。同時下層燒結(jié)礦可以獲得更高的燒結(jié)溫度，生成更多的液相，粘結(jié)相的增多，有助于提高燒結(jié)礦整體強(qiáng)度。因此提升料層厚度是“增產(chǎn)節(jié)焦”的重要手段，國內(nèi)先進(jìn)企業(yè)均已實現(xiàn)滿料層燒結(jié)，部分企業(yè)甚至料層厚度超出臺車欄板，而陜鋼料層厚度最高為810 mm（欄板高750 mm）。

2.3 混合料溫度控制

燒結(jié)混合料溫度是制約燒結(jié)生產(chǎn)的一個重要因素，如果混合料料溫達(dá)到露點(diǎn)（65 ℃）以上，可以顯著減少料層中水蒸氣冷凝形成的過濕現(xiàn)象，有效降低過濕層厚度和過濕層對氣流的阻力，改善料層透氣性，明顯提高燒結(jié)生產(chǎn)率和降低燃料用量。據(jù)同行企業(yè)生產(chǎn)實踐證明，混合料料溫每提升10 ℃，可降低燃料用量2%～3%，提高燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)率5%以上。然而投產(chǎn)之初，由于混合機(jī)僅能加冷水且制粒機(jī)蒸汽供應(yīng)不穩(wěn)定，混合料溫度最高僅為50 ℃。

2.4 內(nèi)返、高返及鋪底料控制

降低燒結(jié)礦內(nèi)返及高返量可以顯著提升燒結(jié)礦成品率，避免合格燒結(jié)礦二次返回?zé)Y(jié)造成不必要的能源浪費(fèi)，因此同行企業(yè)在降低內(nèi)返、高返中大粒度燒結(jié)礦方面做出了巨大的努力，例如南陽特鋼高返中5.0 mm 以上粒級≤10%，濟(jì)鋼高返中3.5 mm以上粒級≤20%，四川達(dá)鋼高返中5.0 mm 以上粒級≤30%，漢鋼燒結(jié)工序高返中5.0 mm 以上粒級達(dá)到35%以上。

2.5 FeO 控制

FeO 含量高低主要取決于配碳量的多少，當(dāng)燃燒過程溫度較高，則FeO 含量隨之升高，燃料消耗也必然升高；當(dāng)燃燒過程溫度較低，則FeO 含量隨之降低，燃料消耗也就降低。因此為降低固體燃料消耗，要逐步降低燒結(jié)礦中FeO 含量，但是FeO 含量與轉(zhuǎn)鼓指數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)，F(xiàn)eO 含量過低又會影響燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)，故必須在確保轉(zhuǎn)鼓指數(shù)合格的前提下，降低FeO 含量。目前濟(jì)鋼燒結(jié)礦中w（FeO）為8.32%，萊鋼燒結(jié)礦中w（FeO）為8.26%，達(dá)鋼w（FeO）為7.8%～8.3%，燒結(jié)礦中w（FeO）為9.26%。

2.6 透氣性

料層透氣性，直接決定燒結(jié)機(jī)垂直燒結(jié)速度，料層透氣性差，垂直燒結(jié)速度變慢，產(chǎn)質(zhì)量降低，固燃耗也必然受到影響，料層透氣性不均勻，風(fēng)量也就不均勻，表現(xiàn)為部分料層未燒透，返礦率增高，固燃耗也就升高。影響透氣性的因素是多方面的，陜鋼面臨的主要有爐篦條黏料嚴(yán)重、漏風(fēng)率較高等。

3 研究改進(jìn)實踐

為降低固體燃料消耗，燒結(jié)工序主要從設(shè)備及工藝管理兩個方面進(jìn)行改進(jìn)。

3.1 設(shè)備管理

臺車本體出現(xiàn)漏風(fēng)，風(fēng)量將優(yōu)先通過漏風(fēng)部位，勢必造成經(jīng)過料層的空氣量減少，直接影響垂直燒結(jié)速度，進(jìn)而導(dǎo)致返礦率偏高，固燃耗增加。

臺車本體漏風(fēng)主要由臺車變形、欄板螺絲松動致使欄板與車體間，上下欄板間形成縫隙漏風(fēng)；其次加上材質(zhì)問題，欄板變形及裂縫導(dǎo)致漏風(fēng)。為此，燒結(jié)工序利用大中修期間對臺車風(fēng)箱噴涂，膨脹節(jié)、雙層卸灰閥更換、新增控風(fēng)器、新增臺車體全密封。通過上述措施的實施，燒結(jié)機(jī)本體漏風(fēng)情況得到極大程度的改善。

3.2 工藝管理

3.2.1 混合機(jī)加裝熱水箱

針對混合料溫度偏低，燒結(jié)工序要求混合機(jī)熱水箱水溫必須大于90 ℃，并要求作業(yè)區(qū)加強(qiáng)熱水箱監(jiān)管，及時調(diào)整蒸汽閥及水閥開度，通過一系列措施的實施，不僅穩(wěn)定了加水壓力，同時促使混合料溫度由50 ℃提升至65 ℃，燃料綜合配比因此降低約0.2%，降低固體燃料消耗約3 kg/t。

3.2.2 燃料質(zhì)量控制

針對燃料質(zhì)量問題，一是與礦業(yè)公司、技術(shù)質(zhì)量部強(qiáng)化溝通，將燃料合格率由35.10%提升至目前的89.04%，焦末熱值由5 034 cal/g（21.050 J/kg）提升至5 535 cal/g（23.145 J/kg）；二是加強(qiáng)收料管理，避免雜物進(jìn)入焦末大棚；三是焦末大棚加裝振動篩，大粒度焦丁全部返至煉鐵廠；四是燃料進(jìn)輥前堅持“薄鋪鋪平”，同時要求根據(jù)破碎后燃料粒度及時調(diào)整輥距，確保3.0 mm 以下焦末粒級質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥78%，≤5.0 mm的部分小于5%；五是定期對磨損輥皮進(jìn)行更換。

3.2.3 內(nèi)返、高返及鋪底料管理

針對內(nèi)返、高返粒級超標(biāo)以及為降低鋪底料使用量，主要措施一是制定內(nèi)返管理規(guī)定，要求內(nèi)返中≤5.0 mm 粒級質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須大于75%，若超出粒級要求，則立即組織人員對篩板進(jìn)行維護(hù)，成功將內(nèi)返配比由23%降至15%；二是每周會同生產(chǎn)部、煉鐵廠、計量檢驗中心共同對高爐槽下高返粒級進(jìn)行監(jiān)督檢查；三是將三級篩篩孔由20 mm 更改為16 mm；四是將鋪底料厚度由70 mm 下調(diào)為40 mm。

3.2.4 厚料層燒結(jié)

為實現(xiàn)滿料層燒結(jié)，主要措施一是要求做好配料秤、對輥、四輥、熱水箱、混合機(jī)、制粒機(jī)、礦槽襯板、合頁門、七輥布料器、平料器等重要設(shè)備設(shè)施日常點(diǎn)檢維護(hù)，確保其發(fā)揮應(yīng)有的工藝效能；二是要求粉礦配比穩(wěn)定在65%，除塵灰配比≤5%且配加前必須充分混勻；三是組織開展配料工技術(shù)比武、臺車工技能培訓(xùn)活動，提升崗位人員操作水平；四是做好備件質(zhì)量把關(guān)，要求提升爐篦條耐高溫及耐磨性；五是針對不同含鐵料配比制定燒結(jié)機(jī)操作方針指導(dǎo)燒結(jié)工藝生產(chǎn)；六是做好“水碳控制”，嚴(yán)防燃料粒級超標(biāo)以及混合料水分波動，全力以赴穩(wěn)定生產(chǎn)過程；七是要求混合料料溫必須突破65 ℃；八是班班監(jiān)控好燒結(jié)三點(diǎn)溫度、負(fù)壓、料面、三機(jī)聯(lián)調(diào)系數(shù)、機(jī)尾斷面情況，確保燒透燒好。九是欄板由以前的一號燒結(jié)機(jī)750 mm，二號燒結(jié)機(jī)700 mm 統(tǒng)一更換為1 000 mm欄板，二號燒結(jié)機(jī)于2019 年2 月初完成欄板整體更換并實施超厚料層燒結(jié)；一燒于4 月11 日完成欄板整體更換并實施超厚料層燒結(jié)（見表1），目前 一、二燒料層厚度均達(dá)到950 mm。

表1 超厚料層燒結(jié)實施前后對比表

3.2.5 降低FeO 含量

針對FeO 含量偏高，燒結(jié)廠要求轉(zhuǎn)鼓指數(shù)達(dá)標(biāo)即可，不要一味追求高轉(zhuǎn)鼓。在轉(zhuǎn)鼓指數(shù)達(dá)標(biāo)的情況下逐步降低配碳量，從而促使FeO 含量降低。經(jīng)過多方面的努力，成功將w（FeO）由9.26%降低至目前的8.5%～9.0%。

4 結(jié)語

該文從降低工序能耗角度入手，闡明在燒結(jié)生產(chǎn)中降低固燃消耗尤為重要，經(jīng)過一系列措施的實施，燒結(jié)工序固體燃料消耗（折標(biāo)）有了重大改善,由2017 年44 kg/t 降低至39 kg/t，折合固燃耗（入爐）6 kg/t，按照燃料價格887 元/t，燒結(jié)礦月產(chǎn)量36 萬t計，每月可節(jié)省成本：887×5×360 000/1 000=159.66萬元。