降低鞍鋼西區燒結工序能耗實踐

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）

影響燒結工序能耗的因素是多方面的，包括作業率、原料、操作技術、設備狀態和漏風率等。排除計劃檢修時間的影響，燒結作業率提高，燒結機事故停機減少，設備空轉時間也隨之減少，能夠降低燒結礦的動力消耗成本。燒結生產操作中，有針對性地制定有關影響燒結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行，也有利于能耗的降低。

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠西區燒結作業區（以下簡稱西區燒結作業區）擁有2臺328 m2燒結機，設計年產量500萬t，主要供給2座3200 m3高爐。西區燒結作業區經過近幾年不斷的技術創新和設備改造，不僅生產順行，工序能耗也達到了42.37 kg/t的較好水平。文中主要闡述了西區燒結作業區為降低燒結工序能耗采取的一系列相關措施和實踐效果。

1　降低燒結工序能耗的措施

1.1　工藝及設備改造

1.1.1建設混勻料場

西區燒結作業區初始設計中沒有混勻料場，混合料通過配料室進行混合，燒結礦中TFe和SiO2成分不穩定，為了保證燒結礦質量的穩定性，新增建設了混勻料場。但受西區燒結作業區地理位置所限，只建立了一座小型混勻料場單獨供應西區燒結使用。

西區燒結作業區混勻料場于2014年建設投產，分為兩跨，料場規格為長×寬=260 m×49.4 m+180 m×49.4 m。料場設有混勻堆料機2臺，混勻取料機2臺，帶式輸送機9臺，改造膠帶機6臺，混勻料場系統組成2個單項工藝流程。西區燒結作業區現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，具體參數見表1。

表1　西區燒結新建混勻料場概況

生產中制定混勻料場管理制度，堆料機嚴格執行規定的堆料層數，堆料過程中嚴禁更改鐵料配比或成分，原料保證一跨料堆的供應量。針對端部料成分不穩定，影響燒結礦質量的問題，采取如下方法:在A跨取料機到達料堆尾端部之前，B跨取料機取B跨料堆頭端部料進特定礦槽，B跨頭端部料取凈后，停機等待，A跨取料機取尾端部料進特定礦槽，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礦質量的影響。

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

圖1　西區燒結近幾年TFe和堿度穩定率

1.1.2燒結機擴容

2012年西區燒結作業區將原有兩個四連桿連體機尾密封蓋板取消，在取消的位置增加一對小風箱，相當于多出2 m風箱，抽風面積增加約8 m2。根據以往建廠投資費用估算，每平方米燒結機基建造價約為110萬元，此項目節約燒結機改造成本約880萬元，同時燒結機的燒結礦產能有所提高（包含漏風率降低產生的效果）。2012年至2016年西區燒結臺時產量如圖2所示，2016年燒結臺時產量比2012年提高約15 t/h。

圖2　西區燒結近幾年臺時產量

1.2　大量使用固體廢料

西區燒結作業區目前使用的燒結廢料包括:轉爐泥、燒結機頭除塵灰、機尾除塵灰、鐵紅、鋼渣、瓦斯灰和瓦斯泥等，其中轉爐泥含鐵在55%，瓦斯灰、瓦斯泥含碳35%左右。提高含碳固體廢料的使用量，可以有效降低燒結固體燃耗。固體廢料的使用對燒結工藝影響較大，若混勻效果不好，易造成化學成分不穩定，使燒結產品質量產生波動。為解決大量使用固體廢料可能產生的問題，西區燒結作業區采取了以下措施:

（1）對入廠的固體廢料進行化驗，化驗結果符合使用標準后，方可混勻使用。

（2）原料場設置專門區域存放各種固體廢料，根據各種固體廢料的化學成分，實驗室計算得出配比方案，按照方案進行預處理。

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

通過不斷完善管理水平和操作技能，西區燒結作業區固體廢料使用量2014年為87.1 kg/t,2015年為86.4 kg/t，2016年由于全國鋼鐵行業不景氣，燒結礦限產，導致固體廢料用量降低為68.5 kg/t。2014年和2015年混料平均用量達到86.75 kg/t的水平，同時保證了燒結礦產質量的穩定。如表2所示，從2014年至2016年西區燒結生產指標情況可以看出，生產維持在穩定狀態。

表2　西區燒結2014～2016年生產指標

1.3　余熱利用

1.3.1提高余熱蒸汽產量

環冷熱廢氣回收是燒結工藝中能源回收的重要環節，西區燒結作業區有2臺環冷余熱鍋爐，雙壓設計，產汽量為57.8 t/h（具體參數見表3）。通過燒結終點控制、環冷煙道隔板控制、環冷密封改造、提高換熱片換熱率等措施，余熱鍋爐的蒸汽產量如表4所示，2015年西區蒸汽產量達到85.33 kg/t的最好水平。

表3　余熱鍋爐設計參數

表4　西區燒結近幾年燒結礦噸產蒸汽量 kg/t

1.3.2提高混合料溫度

在北方進行厚料層燒結礦生產，預熱燒結混合料是至關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冷余熱蒸汽通過換熱產生的。由于原有的蒸汽換熱設備換熱效率較低，混合料添加水溫度只能達到30℃左右。2014年對西區燒結混合料熱水添加系統進行了改造，增加了兩套換熱機組，蒸汽換熱機組技術參數詳見表5。改造后的設備能夠對水溫和流量進行自動控制，換熱效率提高，現場環境得到改善。

表5　西區燒結換熱機組技術參數

除了采用熱水添加外，西區燒結作業區還在混合機、制粒機、燒結機混合料礦槽、滾煤機中通入除水后的低壓蒸汽，以提高混合料的溫度。經過改造后，西區燒結混合料溫度有所提高，達到了全年平均42℃。

1.4　管理操作

1.4.1降低漏風率

燒結機漏風率的治理，除了采用專業治理方法外，主要是日常的系統管理，西區燒結作業區實行以預防為主的管理模式。

西區燒結作業區把測漏風分為兩段，第一段是燒結臺車篦子以下到大煙道之上，這段漏風占燒結機總漏風的75%左右，第二段是大煙道以下到主抽風機進口，這段漏風占25%左右。由此將第一段漏風作為日常治理的重點，第二段漏風主要在年修中進行治理。

對燒結機第一段容易漏風的部位，西區燒結作業區制定了嚴格的檢修維護制度，并且確保專人跟蹤檢查，對于肉眼易發現的漏風部位，比如風箱彎管和風箱立管等做詳細記錄，停機檢修時處理并臨時封堵漏風。堵漏風檢修制度如表6所示，日常檢查和停機檢修都由專人負責跟蹤協調。

表6　堵漏風檢修制度

2011年至2016年，西區燒結作業區1#機和2#機的漏風率如圖3所示，平均漏風率從最初的52.25%降至49.5%，治理效果顯著。結合圖2和圖3可以看出，2013年至2016年燒結礦臺時產量升高，而漏風率降低，在一定程度上減少了工序能耗。

圖3　西區燒結近幾年漏風率

1.4.2嚴格控制設備開停

主抽風機、環冷鼓風機、除塵器電機等大型設備是影響燒結電力單耗的主要因素。在冬季生產期間，環冷鼓風機根據氣溫調整為四轉一備，余熱鍋爐風機啟用后環冷鼓風機為三轉兩備，環冷鼓風機每臺功率700 kW，每年可節約用電3.06×106kW·h。開機時，主抽風機啟停時間由原來的提前3 h啟動改為提前1 h啟動，機尾除塵風機在燒結機機尾卸礦之前10 min啟動，機尾出現紅火后環冷鼓風機開始逐個啟動，整粒風機啟動時間控制在燒結礦到達環冷3#風機時啟動。解凍庫空庫3 h，停轉風機降低解凍庫溫度。外部燃料熔劑系統上料時間根據錯峰用電規定，選擇合理上料時間，確保谷底電價期間啟動設備。通過以上管理方法，西區燒結電力單耗逐年下降，如表7所示，2015年下降尤為明顯，達到了35.87 kW·h/t，2016年受鋼鐵行業影響限產，電耗有所增加。

表7　西區燒結歷年電耗 kW·h/t

2　實踐效果

近四年來，由于西區燒結作業區燒結礦臺時產量提高、漏風率下降、余熱蒸汽產量提高、混合料溫度提高、電耗下降、塵泥混料使用增加等原因，西區燒結工序能耗如表8所示，2015年達到了最好水平42.37 kg/t，同時燒結礦質量也大幅提高，獲得了較好的經濟效益。2016年由于鋼鐵市場形勢嚴峻，高爐限產，燒結機未能發揮正常水平，工序能耗略有升高。

表8　西區燒結近幾年工序能耗 kg/t

3　結語

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

（2）通過對燒結機機尾蓋板的改造，增加燒結機面積8 m2,不僅節約投資，并且擴容之后，西區燒結作業區2016年臺時產量相比于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到87 kg/t的水平，同時還保證了燒結礦產質量的穩定。

（4）通過對混合料添加水系統改造，增加兩套蒸汽換熱機組，西區燒結混合料溫度達到全年平均42℃。

（5）采用分段治理燒結機漏風，著重治理一段漏風位置，對燒結臺車、風箱、降塵立管等部位，制定了嚴格的檢修和維護制度。漏風率從最初的52.25%下降到49.5%。

（6）通過監視大功率電機運行，西區燒結作業區近幾年電耗用量持續降低，2015年達到35.87 kW·h/t的最好水平。