韋勝利
（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司， 陜西 勉縣 724200）
摘 要：針對(duì)燒結(jié)工序能耗高的現(xiàn)狀，降低工序能耗也是低碳環(huán)保、清潔生產(chǎn)的必經(jīng)之路。漢鋼燒結(jié)廠自 2018年開(kāi)始，從設(shè)備改造、工藝優(yōu)化協(xié)同推進(jìn)建設(shè)綠色工廠，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期探索與研究，成效顯著，工序固體燃料消耗、電力消耗、煤氣消耗均大幅度下降。
關(guān)鍵詞：節(jié)能 降耗 超厚料層 噴灑蒸汽
燒結(jié)是煉鐵的原料準(zhǔn)備工序，燒結(jié)過(guò)程是復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)的綜合過(guò)程。在燒結(jié)過(guò)程中有燃料的燃燒和熱交換、水分的蒸發(fā)和冷凝、碳酸鹽和硫化物的分解及化合、鐵礦石的氧化和還原反應(yīng)、有害雜質(zhì)的去除及黏結(jié)相的生成和冷卻結(jié)晶等，在燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中將消耗大量的能源。因此，研究降低燒結(jié)工序能耗對(duì)行業(yè)節(jié)能減排意義重大。
1 燒結(jié)工序能耗分析
燒結(jié)工序是鋼鐵企業(yè)僅次于煉鐵的第二用能大戶，工序能耗占鋼鐵總能耗的 10%左右，燒結(jié)生產(chǎn)的能耗消耗主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，即每噸燒結(jié)礦所消耗的固體燃料量、電量以及氣體燃料量，共占燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程能耗的 95%～98%。其中固體燃料約占工序能耗的 75%～80%，氣體燃耗約占 3%～5%，電耗約占 15%～20%，燒結(jié)工序能耗如圖 1 所示。陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司（全文簡(jiǎn)稱漢鋼）燒結(jié)廠自2018 年—2020 年燒結(jié)工序能耗降低情況見(jiàn)表 1。
1.1 固體燃料消耗
固體燃料在燒結(jié)工序能耗中占比最大，達(dá) 80%左右。漢鋼燒結(jié)常用的固體燃料主要為焦粉，焦粉是煉焦煤隔絕空氣高溫加熱后的固體產(chǎn)物，主要作為煉鐵原料，燒結(jié)使用的焦粉是高爐用焦的篩下物以及焦化廠焦炭破碎產(chǎn)生的篩下物。由于固體燃料消耗在工序能耗中所占比最大，降低工序能耗首先要考慮的是降低固體燃料的消耗。
1.2 電耗
在燒結(jié)工序的動(dòng)力消耗中，電耗占動(dòng)力成本80%以上的費(fèi)用，它是燒結(jié)工序能耗中僅次于固體燃料消耗的第二大能耗，約占 13%～20%，由于電耗在工序能耗中所占的比例較大，因此降低電耗也是降低燒結(jié)工序能耗的重中之重。
1.3 煤氣消耗
煤氣消耗約占燒結(jié)工序能耗的 6%左右，主要作用是將高溫廢氣的熱量傳遞給表層混合料，點(diǎn)燃料層表面混合料中的燃料顆粒，同時(shí)適宜的點(diǎn)火制度，通過(guò)合理利用氣體燃燒產(chǎn)生的熱量補(bǔ)充超厚料層燒結(jié)時(shí)料層表面燃料不足的現(xiàn)狀。但是，若點(diǎn)火制度不合理，導(dǎo)致煤氣燃燒不充分，造成煤氣浪費(fèi)而使能耗升高，因此，降低煤氣消耗也是降低工序能耗的一項(xiàng)重要舉措。
2 降低工序能耗措施
2.1 設(shè)備改造
2.1.1 燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)治理
2019 年系統(tǒng)大修時(shí)利用秦皇島新特科有限公司燒結(jié)機(jī)密封技術(shù)對(duì) 2 臺(tái)燒結(jié)機(jī)本體進(jìn)行全密封，將燒結(jié)機(jī)大小欄板、大欄板與燒結(jié)機(jī)本體、燒結(jié)本體之間的漏點(diǎn)全部包裹在一個(gè)密閉的箱體內(nèi)，徹底治理了燒結(jié)機(jī)本體的漏風(fēng)。2021 年系統(tǒng)大修時(shí)又對(duì)燒結(jié)機(jī)抽風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了全面治理，通過(guò)風(fēng)箱列管、引風(fēng)管、靜滑道及頭尾密封的全部更換，燒結(jié)機(jī)大煙道氧含量從 13%～14%之間降至 11%以下，燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)門也從 98%降至了 75%，主抽風(fēng)機(jī)電流由改造前的 270 A 降低至 200 A。通過(guò)漏風(fēng)治理，燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能進(jìn)一步釋放，電耗降至 48（kW·h）/t 燒結(jié)礦。
2.1.2 燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐升級(jí)改造
利用系統(tǒng)大修先后對(duì) 2 臺(tái)燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐進(jìn)行升級(jí)，將 2 座點(diǎn)火爐全部升級(jí)成為空氣單預(yù)熱一體式點(diǎn)火爐，空氣單預(yù)熱一體式點(diǎn)火爐投運(yùn)后，一方面將點(diǎn)火空氣預(yù)熱至 80 ℃以上，為燒結(jié)過(guò)程補(bǔ)充熱量，改善上層燒結(jié)溫度水平；另一方面起到降低煤氣消耗的效果，空燃比由 0.56 提升至 0.85，在保證點(diǎn)火溫度不變的情況下煤氣消耗降幅明顯。
2.1.3 環(huán)冷機(jī)升級(jí)改造
2021 年年初系統(tǒng)大修期間，先后將 2 臺(tái)環(huán)冷機(jī)進(jìn)行整體更換為新型銷齒傳動(dòng)水密封環(huán)冷機(jī)，同時(shí)將冷卻風(fēng)機(jī)由工頻運(yùn)行升級(jí)為變頻運(yùn)行，新型環(huán)冷機(jī)為高效節(jié)能型產(chǎn)品，臺(tái)車箅條為錐形縫隙，降低了箅條的堵塞率、提高了冷卻效果，減少了風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率。臺(tái)車欄板為整體保溫結(jié)構(gòu)，上部采用特殊的罩體密封并通過(guò)水密封裝置與臺(tái)車欄板上側(cè)實(shí)現(xiàn)緊密密封，進(jìn)而避免了大量熱氣從罩子的兩側(cè)溢出，下部采用可以調(diào)節(jié)的新型雙向聯(lián)合彈性密封，極大的降低了臺(tái)車下部的漏風(fēng)率，提高了余熱蒸汽回收量，蒸汽回收量由 85 kg/t 燒結(jié)礦提升至 99 kg/t 燒結(jié)礦。
2.2 工藝優(yōu)化及新技術(shù)的應(yīng)用
2.2.1 燒結(jié)礦 w（FeO）窄區(qū)間控制
為實(shí)現(xiàn)燒結(jié)礦 w（FeO）窄區(qū)間運(yùn)行目標(biāo)，首先從源頭進(jìn)行管理，通過(guò)嚴(yán)格執(zhí)行一次料場(chǎng)鱗行堆料來(lái)提升原料初混效果；含鐵料堆料過(guò)程中細(xì)化工序循環(huán)物料煉鐵重力灰、鋼軋氧化鐵皮分階段交替配加，提升堆料機(jī)行走速度，經(jīng)過(guò)一系列攻關(guān)目前混勻料垛堆垛量由 6 萬(wàn) t 提升至 7.5 萬(wàn) t，堆料層數(shù)由400 層提升至 520 層。其次從優(yōu)化一次配料打料著手，通過(guò)料倉(cāng)之間的距離測(cè)算每個(gè)料倉(cāng)開(kāi)停間隔時(shí)間，編制一鍵自動(dòng)上料程序，減少原始 w（FeO）的波動(dòng)，燒結(jié)礦 w（FeO）±0.5 穩(wěn)定率由 60%穩(wěn)步提升至91%，通過(guò) w（FeO）窄區(qū)間控制，燃料配加比降低了0.2%。
2.2.2 超厚料層燒結(jié)
漢鋼于 2019 年一季度開(kāi)始先后在兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)相繼開(kāi)展厚料層攻關(guān)活動(dòng)，目前 2 臺(tái)燒結(jié)機(jī)料層厚度已穩(wěn)定達(dá)到 1 000 mm。厚料層燒結(jié)由于料層的自動(dòng)蓄熱作用，提高了燒結(jié)下層的余熱，降低固體燃料消耗和煤氣消耗。厚料層燒結(jié)降低了機(jī)速和垂直燒結(jié)速度，延長(zhǎng)了燒結(jié)料層在高溫下的保溫時(shí)間，有利于針狀復(fù)合鐵酸鈣相（SFCA）的生成，從而有利于提高成品礦的強(qiáng)度和成品率，改善成品礦的質(zhì)量。通過(guò)超厚料層技術(shù)應(yīng)用，燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)，煤氣單耗、固體燃料單耗均有大幅度降低。
2.2.3 料層蒸汽階梯預(yù)熱技術(shù)
利用檢修將傳統(tǒng)的圓鋼松料齒升級(jí)為空心無(wú)縫鋼管松料齒，在空心無(wú)縫鋼管內(nèi)通入蒸氣，在混合料與松料齒接觸期間將混合料進(jìn)行預(yù)熱，將混合料溫度從 65 ℃左右提升至 70 ℃，進(jìn)一步減少了過(guò)濕帶。該技術(shù)的使用，一是有效利用了混合料物理熱，降低了混合料運(yùn)輸及布料過(guò)程的熱損。二是提升了蒸氣預(yù)熱效果，減少了蒸汽外溢。同樣的上料量加水量減少2 m3 /h，燃料配比降低 0.05%，節(jié)省蒸氣 2 kg/t 燒結(jié)礦。
2.2.4 應(yīng)用料面蒸汽噴灑技術(shù)
為進(jìn)一步降低固體燃料投入，結(jié)合漢鋼超厚料層生產(chǎn)實(shí)際情況在 2 臺(tái)燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱溫度較低的段對(duì)應(yīng)的料面上噴灑壓力＞0.3 MPa 的蒸汽，利用 C 與H2O 化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生 H2 跟 CO。該技術(shù)的應(yīng)用，一是加快了料層中的碳顆粒的燃燒，提上了碳的燃燒程度，降低了燒結(jié)礦殘?zhí)?；二是利用蒸汽的物理熱?duì)料面起到了保溫作用，同時(shí)補(bǔ)充了超厚料層燒結(jié)料層表面熱量不足的現(xiàn)狀，更好地平衡了料層中熱量，使熱量合理分布。
3 結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期總結(jié)與探索，通過(guò)設(shè)備改造升級(jí)系統(tǒng)漏風(fēng)的治理，燒結(jié)礦 FeO 的窄區(qū)間控制，料面噴灑蒸汽、料層梯度預(yù)熱、1 000 mm 超厚料層技術(shù)的應(yīng)用，燒結(jié)工序電耗、氣耗、固體燃料消耗均有不同程度的降幅，后續(xù)還需進(jìn)一步從固體燃料閉路破碎，熱風(fēng)燒結(jié)，點(diǎn)火自動(dòng)控制等方面進(jìn)行探索，進(jìn)一步降低工序能耗。
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