降低固體燃料消耗生產實踐

何寶全， 王志春， 陰瑞強

（陜鋼集團漢鋼公司， 陜西 勉縣 724200）

1 概況

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

圖1 企業生產中，各種成本所占比例

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

為進一步降低燒結固體燃料消耗，在全體燒結人的一致努力下，先后克服燒結料層透氣性差、混合料溫度不達標、臺車漏風率高、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，經過數年來的探索，影響固燃的主要因素集中在以下幾個方面：

2.1 燃料質量

燒結過程中燃料的配加量、燃料的粒度組成、燃料的燃燒性質直接影響燒結過程中的溫度和熱量變化，進而影響到燒結料層的溫度分布、熱量分布、燃燒帶厚度、料層透氣性、燒結氣氛、黏結相數量和質量等，并直接影響燒結礦的產質量。因此燒結生產對燃料質量有著很高的要求：固定碳含量高、灰分、揮發分含量低，粒度分布合理，可燃性好，熱值高。但自投產以來，陜鋼集團漢鋼公司（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）。

燒結過程對燃料的粒度有著更嚴格的要求。燃料的粒度不能過粗，也不能過細。過粗時會造成燃燒帶過寬，增大氣流阻力，導致負壓升高產量下降；過細時會導致燃燒速度過快，燃燒帶的高溫保持時間短，降低燒結礦的強度和成品率。最適宜的燃料粒度為0.5～3.0 mm，生產中一般要求0.0～3.0 mm 的燃料要達到75%以上。攻關前，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。同時下層燒結礦可以獲得更高的燒結溫度，生成更多的液相，粘結相的增多，有助于提高燒結礦整體強度。因此提升料層厚度是“增產節焦”的重要手段，國內先進企業均已實現滿料層燒結，部分企業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

燒結混合料溫度是制約燒結生產的一個重要因素，如果混合料料溫達到露點（65 ℃）以上，可以顯著減少料層中水蒸氣冷凝形成的過濕現象，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，明顯提高燒結生產率和降低燃料用量。據同行企業生產實踐證明，混合料料溫每提升10 ℃，可降低燃料用量2%～3%，提高燒結機生產率5%以上。然而投產之初，由于混合機僅能加冷水且制粒機蒸汽供應不穩定，混合料溫度最高僅為50 ℃。

2.4 內返、高返及鋪底料控制

降低燒結礦內返及高返量可以顯著提升燒結礦成品率，避免合格燒結礦二次返回燒結造成不必要的能源浪費，因此同行企業在降低內返、高返中大粒度燒結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%，濟鋼高返中3.5 mm以上粒級≤20%，四川達鋼高返中5.0 mm 以上粒級≤30%，漢鋼燒結工序高返中5.0 mm 以上粒級達到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，要逐步降低燒結礦中FeO 含量，但是FeO 含量與轉鼓指數呈現正相關，FeO 含量過低又會影響燒結礦轉鼓指數，故必須在確保轉鼓指數合格的前提下，降低FeO 含量。目前濟鋼燒結礦中w（FeO）為8.32%，萊鋼燒結礦中w（FeO）為8.26%，達鋼w（FeO）為7.8%～8.3%，燒結礦中w（FeO）為9.26%。

2.6 透氣性

料層透氣性，直接決定燒結機垂直燒結速度，料層透氣性差，垂直燒結速度變慢，產質量降低，固燃耗也必然受到影響，料層透氣性不均勻，風量也就不均勻，表現為部分料層未燒透，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重、漏風率較高等。

3 研究改進實踐

為降低固體燃料消耗，燒結工序主要從設備及工藝管理兩個方面進行改進。

3.1 設備管理

臺車本體出現漏風，風量將優先通過漏風部位，勢必造成經過料層的空氣量減少，直接影響垂直燒結速度，進而導致返礦率偏高，固燃耗增加。

臺車本體漏風主要由臺車變形、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；其次加上材質問題，欄板變形及裂縫導致漏風。為此，燒結工序利用大中修期間對臺車風箱噴涂，膨脹節、雙層卸灰閥更換、新增控風器、新增臺車體全密封。通過上述措施的實施，燒結機本體漏風情況得到極大程度的改善。

3.2 工藝管理

3.2.1 混合機加裝熱水箱

針對混合料溫度偏低，燒結工序要求混合機熱水箱水溫必須大于90 ℃，并要求作業區加強熱水箱監管，及時調整蒸汽閥及水閥開度，通過一系列措施的實施，不僅穩定了加水壓力，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 燃料質量控制

針對燃料質量問題，一是與礦業公司、技術質量部強化溝通，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）；二是加強收料管理，避免雜物進入焦末大棚；三是焦末大棚加裝振動篩，大粒度焦丁全部返至煉鐵廠；四是燃料進輥前堅持“薄鋪鋪平”，同時要求根據破碎后燃料粒度及時調整輥距，確保3.0 mm 以下焦末粒級質量分數≥78%，≤5.0 mm的部分小于5%；五是定期對磨損輥皮進行更換。

3.2.3 內返、高返及鋪底料管理

針對內返、高返粒級超標以及為降低鋪底料使用量，主要措施一是制定內返管理規定，要求內返中≤5.0 mm 粒級質量分數必須大于75%，若超出粒級要求，則立即組織人員對篩板進行維護，成功將內返配比由23%降至15%；二是每周會同生產部、煉鐵廠、計量檢驗中心共同對高爐槽下高返粒級進行監督檢查；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 下調為40 mm。

3.2.4 厚料層燒結

為實現滿料層燒結，主要措施一是要求做好配料秤、對輥、四輥、熱水箱、混合機、制粒機、礦槽襯板、合頁門、七輥布料器、平料器等重要設備設施日常點檢維護，確保其發揮應有的工藝效能；二是要求粉礦配比穩定在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比武、臺車工技能培訓活動，提升崗位人員操作水平；四是做好備件質量把關，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機操作方針指導燒結工藝生產；六是做好“水碳控制”，嚴防燃料粒級超標以及混合料水分波動，全力以赴穩定生產過程；七是要求混合料料溫必須突破65 ℃；八是班班監控好燒結三點溫度、負壓、料面、三機聯調系數、機尾斷面情況，確保燒透燒好。九是欄板由以前的一號燒結機750 mm，二號燒結機700 mm 統一更換為1 000 mm欄板，二號燒結機于2019 年2 月初完成欄板整體更換并實施超厚料層燒結；一燒于4 月11 日完成欄板整體更換并實施超厚料層燒結（見表1），目前 一、二燒料層厚度均達到950 mm。

表1 超厚料層燒結實施前后對比表

3.2.5 降低FeO 含量

針對FeO 含量偏高，燒結廠要求轉鼓指數達標即可，不要一味追求高轉鼓。在轉鼓指數達標的情況下逐步降低配碳量，從而促使FeO 含量降低。經過多方面的努力，成功將w（FeO）由9.26%降低至目前的8.5%～9.0%。

4 結語

該文從降低工序能耗角度入手，闡明在燒結生產中降低固燃消耗尤為重要，經過一系列措施的實施，燒結工序固體燃料消耗（折標）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，燒結礦月產量36 萬t計，每月可節省成本：887×5×360 000/1 000=159.66萬元。