鋼鐵廠燒結工藝的節能降耗設計分析

陳鵬

（中冶長天國際工程有限責任公司 長沙 410007）

鋼鐵廠燒結工藝的節能降耗設計分析

陳鵬

（中冶長天國際工程有限責任公司 長沙 410007）

在我國工業領域發展中，鋼鐵行業的耗能是最大的，因此鋼鐵廠的經濟壓力較大，巨大的能耗不僅會影響實際產量，而且還會制約鋼鐵廠可持續發展。對此，本文首先對鋼鐵廠燒結工藝進行了簡單介紹，然后根據實例詳細探究了鋼鐵廠燒結工藝的節能降耗設計，并且對節能降耗結果進行了分析。

鋼鐵廠；燒結工藝；節能降耗設計

1 引言

新時期，我國工業發展迅速，鋼鐵廠的生產工藝也在不斷創新，在一定程度上促進了鋼鐵廠與社會、經濟效益的統一。在鋼鐵廠生產中，燒結工藝是十分重要的一種，燒結工藝的好壞能夠直接影響鋼鐵廠經濟效益，與鋼鐵廠的發展密切相關。

2 鋼鐵廠燒結工藝的概述

鋼鐵廠燒結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，經混合和制粒后鋪到燒結機臺車上，燒結料經表面點火后，在下部風箱強制抽風作用下，料層內燃料自上而下燃燒并放熱，混合料在高溫作用下發生一系列物理化學反應，并產生一定的液相，隨著料層溫度降低冷卻，液相將礦粉顆粒固結成塊的過程。燒結生產是煉鐵生產的前工序，是整個鋼鐵工業生產中的一個不可缺少的重要環節，也就是煉鐵生產的原料準備。燒結生產是為高爐服務的，所以燒結礦的質量很大程度上決定了高爐生產的各項經濟技術指標和生鐵質量。燒結生產的主要任務，是將鐵礦粉進行造塊，為高爐冶煉提供優質的人造富礦。在具體的生產過程中，鋼鐵廠燒結工藝的技術方法與燒結流程能夠對燒結生產的產品質量和產量產生較大影響，因此，各個鋼鐵廠對于先進性技術指標的應用比較重視，要求在燒結生產中，根據實際情況選擇具體的工藝流程和操作辦法。對鋼鐵廠燒結工藝的應用情況進行調查研究，燒結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、點火、燒結與冷卻、抽風及除塵、燒結礦篩分、成品燒結礦存儲及輸出等。

3 鋼鐵廠燒結工藝的節能降耗設計實例

3.1 鋼鐵廠概況

該鋼鐵廠南區360m2燒結機系統應用現代化管理理念，對于制約燒結工藝節能降耗的問題和原因進行了分析，并且有針對性的在燒結高效生產優化、資源綜合利用回收，以及新工藝技術的開發應用等多個方面提出了具體的節能降損措施。從2007年9月投產至今，該鋼鐵廠逐步實現了高產、優質、低耗的生產指標。

3.2 降低燒結能耗設計

3.2.1 厚料層燒結技術

在燒結工序總能耗中，固體燃料的消耗大約占75～80%，為了保證焦粉配加量經濟合理，不僅需要其能夠保障燒結生產過程的順利實施，而且還需要確保符合高爐對于燒結礦的強度、還原性能等方面的要求。在鋼鐵廠車間生產中，將低水、低碳、厚鋪、慢轉這幾點作為燒結工藝降低燃耗的基本工作方針。①根據鋼鐵廠生產實際情況，制定合理的操作參數，燒結機混合料的水分控制在66～68%之間：配碳量降低至4.80%左右；根據物料以及臺時產量，將料層厚度控制在710～720mm之間。②厚料層燒結是鋼鐵廠生產中應用范圍較為廣泛的技術，通過厚料層燒結工藝，不僅能夠有效改善燒結礦強度、提高成品率，而且還能夠有效降低燃耗。為了有效促進厚料層燒結，在車間熔劑方面全部采用配加生石灰技術，由于生石灰具有強化制粒，因此在實際應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用優勢。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，可以在實際生產過程中應用混合料槽通蒸汽技術，并將生產溫度控制在60℃左右。通過時間證明，厚料層燒結會促使料層高溫帶寬度增加，有利于為礦物結晶提供良好的條件，并且還能夠有效提升燒結礦強度和生產成品率。隨著料層的不斷升高，料層蓄熱能力也會逐漸增加，這樣可以有效降低配炭量，從而達到降低固體燃料消耗的目的。根據統計資料表明：燒結料層厚度每提高10mm，固體燃耗下降約0.5～2kg/t。

3.2.2 節能降耗工藝

（1）加強資源回收利用

在轉爐濕法除塵中，會產生一定的煉鋼污泥，如果在燒結生產中對煉鋼污泥進行充分利用，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，一方面可以有效實現節約生產用水，另一方面還有利于減少企業排污，對于鋼鐵企業燒結工藝節能降耗至關重要。對此，該鋼鐵廠在2008年5月經過工藝技術開發，實施了配料一次混合使用污泥技術，通過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，現如今，該鋼鐵廠每日污泥用量在280t左右。在實際應用中，為了穩定污泥濃度，可以采用加水方式進行控制。

（2）采用先進的點火保溫爐

在鋼鐵廠燒結生產中，點火煤氣消耗占燒結工序總能耗的5～10%左右。對于燒結點火，應該符合以下要求：能夠提供足夠高的點火溫度，有充足的點火時間，能夠提供適宜的點火負壓。對此，該鋼鐵廠車間在雙斜帶式燒結點火保溫爐方面，采用套筒二次混合直接點火的方式，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，該鋼鐵廠車間還應用了提前預熱空氣和煤氣的雙預熱爐，能夠使得煤氣和空氣溫度可以達到95℃和320℃。在操作設備方面，采用控制1#～4#風箱的執行器開度進行微負壓點火，并且根據煤氣質量和壓力的變化情況對空燃比進行合理控制，另外，煤氣單耗穩定控制在37m3/t燒結礦。

（3）提高自動化控制裝備水平和管理組織優化

在鋼鐵廠生產中，燒結工藝的實施是一個龐大的系統工程，為了保持穩定生產，應該改善技術指標，降低燒結能耗，在燒結生產中實現自動化控制、監視和管理。該鋼煉鐵廠南區360m2燒結機籌建投產初期就已經有效實現了對燒結生產設備的聯鎖控制、過程控制，并且能夠對生產過程中的數據進行采集和處理。為了進一步提高鋼鐵廠生產全程自動化水平，2010年，該鋼鐵廠投入專家操作系統，在配料波動的自動互補、混合料水分控制、燒結機布料和燒結終點溫度控制方面都實現了自動化。另外，該鋼鐵廠實施的ERP等系統工程，也能夠對鋼鐵廠生產情況進行全程監控。除此以外，該鋼鐵廠通過精細化管理、標準作業以及5S管理等手段，已經實現了生產管理組織優化，燒結礦質量有了很大提升，而且達到了降低能耗的目標。

（4）加強余熱回收利用

在燒結工藝節能方面，將冷卻機廢氣與燒結煙氣的余熱進行利用十分重要。目前，國內燒結廠的余熱回收裝置，一般應用于點火保溫爐作助燃空氣和精礦解凍，或者應用于熱風燒結和小球團燒結干燥。該鋼煉鐵廠南區360m2燒結機籌建為回收環冷機廢氣余熱，并且使用翅片管式蒸汽發生系統。對余熱產生蒸汽進行充分利用，將其應用于加熱混合料工藝中，有利于實現節能降損。但是，由于用量較少，因此，如果壓力過高，則大部分就會被迫進行排污，降低余熱回收能源利用率。對于這一問題，該鋼鐵廠于2010年將環冷余熱回收系統改造為余熱發電項目，設計發電能力10000kW。該項目主要是由一臺單壓閃蒸自然循環余熱鍋爐和一臺沖動式、補汽冷凝式多級汽輪機發電機所組成的，9月份投產，并且對相應燒結參數進行了調整，通過合理控制燒結終點位置和溫度，能夠保證結余熱發電系統收集較多熱量。通過實踐研究，該余熱發電項目已經實現穩產達效，日發電量在17萬kW。

3.3 系統節能效果

經過長期以來持續不斷地系統改進與技術開發在確保產品質量水平不斷提高的同時，能源消耗逐步下降。2009年以來各年度的主要能源消耗指標見表1。

表1 2009年以來各年度的主要能源消耗指標

4 結語

綜上所述，鋼鐵廠為了適應現時代工業發展的要求，必須完善燒結工藝，更新生產設備，優化生產材料結構，從而提高鋼鐵廠的生產力。為了盡量減少燒結工藝能耗，應該加強節能降耗設計，促進鋼鐵廠的整體發展，增加經濟收益。

[1]袁 媛.淺談鋼鐵廠燒結工藝的節能環保設計[J].企業技術開發月刊，2014（03）：54.

[2]邵俊，孟君，桑蓉櫟，等.論節能降耗型燒結工序的設計要點及發展趨勢[J].中國冶金，2015（02）：58～61.

[3]崔志軍.鋼鐵廠燒結節能設計探討[J].山東工業技術，2013（14）：63.

TF046.4

A

1004-7344（2016）09-0240-02

2016-3-12

陳鵬（1983-），男，工程師，本科，主要從事燒結球團設計工作。