球團生產(chǎn)過程中節(jié)能降耗與減污的工藝實踐探究★

于 強

（山西工程職業(yè)學(xué)院，山西 太原 030009）

引言

球團生產(chǎn)過程中，其能耗主要有電能的消耗，煤炭的消耗以及油的消耗，操作人員的標(biāo)準(zhǔn)與否，設(shè)備維護的標(biāo)準(zhǔn)周期，以及能源本身的價格因素，均是導(dǎo)致能耗產(chǎn)生多少的主要因素，同時這些能源的消耗也會產(chǎn)生一定的排放，繼而對環(huán)境造成一定的污染，近些年隨著國家對環(huán)保的要求，球團生產(chǎn)線作為冶金行業(yè)的主要生產(chǎn)車間，其生產(chǎn)過程中的節(jié)能降耗和減少污染的要求也越來越嚴(yán)格，標(biāo)準(zhǔn)也越來越高[1]。

1 分析球團生產(chǎn)過程中能源消耗的種類

以某球團廠為例，該廠于2019 年建成兩條球團生產(chǎn)線并投入運營。生產(chǎn)線投產(chǎn)后，通過一定的觀察和數(shù)據(jù)分析，由于生產(chǎn)煙煤，每條生產(chǎn)線的設(shè)計能耗為250 萬t/a，工藝受到相應(yīng)工藝需求的約束。針對球團生產(chǎn)能耗高的特點，選擇了提高球團生產(chǎn)節(jié)能減排程度和效果的最佳工藝方法和措施。

1.1 耗電產(chǎn)生的原因

將某球團生產(chǎn)線的年能耗指標(biāo)與設(shè)計指標(biāo)進行對比，如表1 所示。

表1 球團生產(chǎn)能耗指標(biāo)對比表

通過表1 的數(shù)據(jù)分析，我們可以分析出球團生產(chǎn)電耗高的原因，主要是由于球團產(chǎn)量低、產(chǎn)能規(guī)模小、設(shè)備利用率低。當(dāng)球團生產(chǎn)線設(shè)備運行時，產(chǎn)量低，會導(dǎo)致電耗不斷增加，電耗達不到標(biāo)準(zhǔn)要求。在球團生產(chǎn)過程中，設(shè)備的使用越多，設(shè)備之間的資源就沒有最優(yōu)的整合，生產(chǎn)過程的分散化程度就越高，因此，設(shè)備上線生產(chǎn)和不連續(xù)切換設(shè)備的切換時間和功耗高，而運營商還沒有抓住降低能耗的中心環(huán)節(jié)。

1.2 耗油產(chǎn)生的原因

在造球生產(chǎn)過程中，為了能夠點燃煤粉，一般是燃料效率的使用。在球團加熱和冷卻過程中，窯內(nèi)溫度可在低溫段連續(xù)加熱和冷卻。要求工人盡量減少因加熱和冷卻耐火材料而造成的損害。在球團的實際生產(chǎn)中，由于時間因素的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)升溫和降溫的現(xiàn)象，導(dǎo)致試產(chǎn)過程中出現(xiàn)許多設(shè)備故障的問題。在球團生產(chǎn)窯內(nèi)，受客觀環(huán)境影響，氣氛波動較大，故注油次數(shù)較高。當(dāng)窯內(nèi)煤粉燃燒溫度超過標(biāo)準(zhǔn)范圍時，噴油加熱時間延長一定程度，導(dǎo)致球團生產(chǎn)中出現(xiàn)燃料消耗高的問題產(chǎn)生。

1.3 耗煤產(chǎn)生的原因

因為生產(chǎn)球團的主要原料是煤，而且由于球團產(chǎn)量低，煤炭消耗的量越來越多，越來越嚴(yán)重。當(dāng)生產(chǎn)線的物質(zhì)條件保持不變時，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物會帶走一部分熱量，形成綠球含水率不斷地增多增量，這不利于球團生產(chǎn)中節(jié)能降耗的目的。

2 球團生產(chǎn)中節(jié)能降耗、減少污染的實踐分析

2.1 控制原料的水分，優(yōu)化生產(chǎn)工藝

在球團實際的生產(chǎn)過程中，根據(jù)球團生產(chǎn)的工藝流程圖，如第286 頁圖1 所示。我們可以得知在水分控制上有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求，要求球團干燥后要達到水分小于7.5%的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。為了滿足基本要求的球團生產(chǎn)過程盡可能的控制需要不斷加強原料水分和優(yōu)化球團生產(chǎn)過程基于實際數(shù)據(jù)的分析，為了更好地實現(xiàn)節(jié)能、消費和減少污染的目標(biāo)。由于在球團生產(chǎn)過程中，原料混合后會有一個干燥過程，相關(guān)工作人員需要對球團粉進行干燥，為了盡量減少干燥過程中的熱量消耗，在采購物料時，有必要以水分作為首要標(biāo)準(zhǔn)。在球團生產(chǎn)過程中，所產(chǎn)生的各種干灰可概括為礦粉。為了盡量控制水分在球團中的含量，在生產(chǎn)過程時一般要加入標(biāo)準(zhǔn)比例的輔助性的原材料，但是需要注意的是輔助原料的質(zhì)量與添加比例，避免產(chǎn)生因輔助原料不當(dāng)產(chǎn)生的球團水分不達標(biāo)的二次返工浪費問題，因此擯棄導(dǎo)致生產(chǎn)成本的不必要的浪費，同時也避免導(dǎo)致整個生產(chǎn)過程的混亂，和產(chǎn)生顆粒的最終效能達不到標(biāo)準(zhǔn)的要求，基于此節(jié)能降耗與減污實現(xiàn)不了，同時也不利于球團廠最初的生產(chǎn)設(shè)計任務(wù)目標(biāo)，產(chǎn)生不了經(jīng)濟效益與社會效益[2]。

圖1 球團生產(chǎn)的工藝流程圖

2.2 及時改變工藝設(shè)計，提高設(shè)備利用率

設(shè)備的維護，不定期的抽查與定期的維修保養(yǎng)是球團廠實現(xiàn)球團標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的主要因素，同時也是球團生產(chǎn)實現(xiàn)節(jié)能降耗與減污的基本實踐要求，結(jié)合產(chǎn)量與生產(chǎn)的相關(guān)要求，要不斷加強對球團生產(chǎn)設(shè)備的管理，結(jié)合球團的生產(chǎn)實際開展相應(yīng)的設(shè)備運行管理，大力縮減因為設(shè)備故障而形成的耗能原因。球團的生產(chǎn)，在其過程中的客觀影響因素特別多，有很多不可控因素，相對可控的因素有時也難以控制。在球團的生產(chǎn)過程，不僅需要按標(biāo)準(zhǔn)進行工藝的設(shè)計改變，同時也要求操作人員的標(biāo)準(zhǔn)操作，盡量去除因為工藝或者操作不當(dāng)引發(fā)的能耗損失，比如過度耗煤、耗電等的問題，繼而從源頭上實現(xiàn)球團的節(jié)能降耗及減污的相關(guān)生產(chǎn)要求和設(shè)計生產(chǎn)任務(wù)。有必要保持和確保設(shè)備的運行能力，可最大限度地實現(xiàn)球團生產(chǎn)的可持續(xù)生產(chǎn)。同時有必要確保風(fēng)扇可以在室溫下工作，從而延長操作壽命的設(shè)備，減少維護和保護的強度，提高設(shè)備運行效率。既能有效地節(jié)能降耗、減少污染，又能提高球團廠的經(jīng)濟效益，達到雙贏的效果。改進的造球工藝設(shè)計，如圖2 所示。

圖2 改進后的球團生產(chǎn)工藝設(shè)計圖

2.3 合理選擇節(jié)能方法，提高節(jié)能降耗效果

2.3.1 鼓風(fēng)段風(fēng)機擴容

改善綠色顆粒的干燥效果，直接反應(yīng)是提高壓縮干燥顆粒的阻力，明顯改善破裂情況，減少灰塵的焙燒制度，確保了氧化氣氛的烘焙爐篦，回轉(zhuǎn)窯球團，直接反應(yīng)使氧化亞鐵球晶含量顯著降低。窯內(nèi)粉塵量的減少，既保證了良好的氧化氣氛，又有利于煤粉的充分燃燒，減少煤粉的浪費，節(jié)約能源。本發(fā)明專利技術(shù)還減少了阻礙煤粉燃燒后熱輻射的屏蔽材料，有利于在窯內(nèi)形成均勻的高帶，減少了結(jié)塊和環(huán)形成的可能性，促進了生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定，保證了球團質(zhì)量。從圖3 中可以看出，風(fēng)機擴容后，干燥效果明顯改善。雖然最大壓力阻力降低，但最小壓力阻力增加過多，保證整體平均壓力增加。這也間接說明干球爆裂減輕，既降低了粉塵含量。提高了球團質(zhì)量，節(jié)省了能耗，降低了空氣中的粉塵濃度，減輕了環(huán)保負擔(dān)，有利于工人的健康。

圖3 擴容前后球團亞鐵含量及抗壓強度分析圖

2.3.2 除塵灰的配加

原因是粉塵粒徑比精礦細，能很好地分布在混合料中，填補綠球中大顆粒之間的空隙。CaO 和MgO分別占粉塵的近50%和10%，在一定程度上提高了混合料的球形能。CaO 容易與水反應(yīng)生成Ca（OH），平均比表面積增加100 倍到30 000 mm2/g，它具有明顯的親水水帶線屬性，和表面能選擇性地吸附溶液中的Ca2+離子帶正電，因為Ca（OH）粒子帶走從礦石顆粒表面的水，膠體粒子的擴散層被壓縮，粒子的水層的厚度降低，和固體顆粒進一步發(fā)達，特別是在顆粒的邊緣，邊緣和高的接觸點活動。Ca（OH）：在熱干燥收縮的過程中，綠球固體顆粒接近分子產(chǎn)生約束力，因為Ca（OH）熱穩(wěn)定性好，其膠粒蓄水能力強，所以顆粒的強度增加，加熱干燥，不容易破裂，破裂降低。圖4 為經(jīng)過3 d 試驗得出的球團抗壓與除塵配比的關(guān)系圖，其中●為第一天的試驗觀察結(jié)果配比關(guān)系；■為第二天的試驗觀察結(jié)果配比關(guān)系；▲為第三天的試驗觀察結(jié)果配比關(guān)系。

圖4 抗壓與除塵配比的關(guān)系

提高球團中MgO 含量可以改善其冶金性能，特別是提高球團的還原軟化溫度。礦石的還原率提高10%，可使高爐焦比降低8%～9%?？梢钥闯鎏砑映龎m粉塵不僅使資源綜合利用，但也提高了顆粒的破裂，耐壓力在一定程度上，提高了球團的性能，有利于高爐的冶煉和降低焦比。

3 結(jié)語

優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程，合理選擇生產(chǎn)設(shè)備，對球團生產(chǎn)進行實踐探索，能夠最大程度地節(jié)能降耗及減少污染，促進球團工業(yè)綠色高效的高質(zhì)量發(fā)展之路。