漢鋼降低固體燃料消耗實踐

雍佳檑， 何寶全， 常玲花

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責(zé)任公司， 陜西 勉縣 724200）

長期以來，以滿足高爐生產(chǎn)要求，陜鋼集團漢中鋼鐵有限責(zé)任公司（全文簡稱漢鋼）鐵前成本較國內(nèi)先進同企業(yè)相比差距較大，其中固體燃料消耗占燒結(jié)總能耗的73%，因此，固體燃料消耗的降低為降本增效的關(guān)鍵。如何降低燒結(jié)礦固體燃料單位成本成為燒結(jié)人的攻關(guān)目標(biāo)。為進一步降低燒結(jié)固體燃料消耗，在全體燒結(jié)人的一致努力下，對標(biāo)先進、強基固本、夯實管理體系、學(xué)習(xí)經(jīng)驗，通過內(nèi)部改革和提質(zhì)增效，挖掘潛能、激發(fā)實力，先后克服燒結(jié)料層透氣性差、混合料溫度不達標(biāo)、臺車漏風(fēng)率高、燃料粒級不合格、布料效果差、返礦率高等問題，2020 年固體燃料消耗較同期對比降低約3 kg/t。

1 燒結(jié)廠概況

無論是增加企業(yè)的市場競爭力，還是以企業(yè)的持續(xù)發(fā)展為前提、增效降耗都具有十分重大的意義。受燃料質(zhì)量、水碳穩(wěn)定性、布料效果等諸多因素的影響，固體燃料消耗的控制一直處于較差水平，2020年，燒結(jié)廠以探索掌握超厚料層燒結(jié)關(guān)鍵技術(shù)為核心，致力于降低固體燃料消耗的研究與應(yīng)用，通過提升混勻效果、抑制邊緣效應(yīng)、透氣性改善、解決熱量差異等諸多技術(shù)措施，創(chuàng)新性開展工業(yè)試驗研究，并結(jié)合工作機制及人力資源管理的創(chuàng)新，完善,更新外圍技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)，有效降低了固體燃料消耗。

2 影響固體燃料消耗的因素

2.1 厚料層操作

料層厚度增加，料層整體的蓄熱能力增加，生成的液相、黏結(jié)相增多，有利于燃料的充分利用，降低燃料消耗，有助于提高燒結(jié)礦整體強度。

2.2 燃料質(zhì)量

燒結(jié)過程中燃料的配加量、燃料的粒度組成、燃料的燃燒性質(zhì)直接影響燒結(jié)過程中的溫度和熱量變化，進而影響到燒結(jié)料層的溫度、熱量、透氣性、燃燒帶厚度、燒結(jié)氣氛、粘結(jié)相數(shù)量和質(zhì)量等，因此，燒結(jié)燃料的粒度不能過粗，也不能過細(xì)，過粗時會造成燃燒帶過寬，增大氣流阻力，導(dǎo)致負(fù)壓升高產(chǎn)量下降；過細(xì)時會導(dǎo)致燃燒速度過快，燃燒帶的高溫保持時間短，降低燒結(jié)礦的強度和成品率。

2.3 混合料溫度及粒度控制

燒結(jié)混合料溫度是制約燒結(jié)生產(chǎn)的重要因素，混合料料溫達到露點（65 ℃）以上，可以減少料層中水蒸氣冷凝的過濕現(xiàn)象，有效降低過濕層厚度和過濕層對氣流的阻力，同時由于皮帶廊較長且未封閉熱量易散失，制粒機蒸汽供應(yīng)不穩(wěn)定，混合料溫度不滿足要求。

2.4 透氣性

料層透氣性不均勻，風(fēng)量也就不均勻，表現(xiàn)為部分料層未燒透，返礦率增高。料層透氣性直接決定燒結(jié)機垂直燒結(jié)速度，料層透氣性差，垂直燒結(jié)速度變慢，產(chǎn)質(zhì)量降低，固燃消耗受到影響。

3 研究改進實踐

為降低固體燃料消耗，燒結(jié)工序主要從以下個方面進行改進：

3.1 降低固燃消耗

在保證配礦優(yōu)化降本的前提下，致力原始粒度組成的研究,混勻礦＜1 mm 比例30%±3%，混勻礦＞3 mm 比例達到40%±2%，平均粒徑控制3.10 mm±0.1 mm，同時對各個區(qū)間粒級分布進行控制。研究確定了不同生石灰粉配比對混合料透氣性（＞3 mm 粒級比例）的影響，根據(jù)生產(chǎn)中透氣需求，合理選擇生石灰粉配比保證燒結(jié)所需的料層透氣性，確定了適宜的礦粉結(jié)構(gòu)比例，實現(xiàn)厚料層燒結(jié)以助于降低固體燃料的消耗。

3.2 改善料層透氣性

1）優(yōu)化混合料分段加水，減少混合料粒度不穩(wěn)定造成的成分偏析。通過對不同粒度混合料取樣化驗發(fā)現(xiàn)，不同粒度下混合料小球的成分均存在不同差異，為確?；旌狭闲∏虺煞志鶆颍铚p少＜1 mm、＞8 mm 的混合料小球，增加3～8 mm 混合料小球比例。將混合料加水方式由一次性加水方式優(yōu)化為分段加水方式，其中混合機加70%～80%的柱狀水，制粒機加20%～30%的霧化水。通過混合料分段加水方式的改變，制粒后混合料小球中＞8 mm 比例由15.3%降至8.1%，3～8 mm 比例提升5.2%，1～3 mm的比例由23.8%降低至21.4%，＜1 mm 的比例由2.8%降低至1.6%。不同粒徑下混合料小球成分見表1。

表1 不同粒徑下混合料小球成分 %

2）加強源頭管控，優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)，提高原料成分穩(wěn)定性。通過提高堆料作業(yè)效率、提高堆料層數(shù)、BLOCK 取樣分析等手段，充分發(fā)揮一次料場混勻作用，堆新吃舊，進購礦粉進入一次料場混勻率同比提升11%。混勻料垛堆料作業(yè)嚴(yán)格按下發(fā)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，嚴(yán)格控制堆料流量、堆料層數(shù)，使得含鐵料的成分穩(wěn)定性大幅提高。同時積極與供銷部、生產(chǎn)部進行信息溝通、傳遞，密切關(guān)注市場磁鐵礦的價格波動，以降低原料成本。目前燒結(jié)褐鐵礦配加比例穩(wěn)定在40%左右，國內(nèi)主流精礦粉配加比例穩(wěn)定在25%左右，釩鈦礦配加比例穩(wěn)定在10%左右，隨著原料結(jié)構(gòu)的調(diào)整，技術(shù)人員對燒結(jié)生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)變化和燒結(jié)礦化驗指標(biāo)全程跟蹤，針對原燃料配比變更或其他外圍條件發(fā)生變化后對工藝參數(shù)和燒結(jié)礦指標(biāo)的影響，及時總結(jié)分析修訂調(diào)控模型，確保了燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定，降低了固體燃料的消耗。

3）高效使用蒸汽，改善熱態(tài)透氣性。一是利用水煤氣反應(yīng),在燒結(jié)機料面上噴灑蒸汽，使用焦末燃燒后的殘?zhí)己驼羝磻?yīng)生成H2和CO 參與料層燃燒反應(yīng)，補充料層上部熱量。二是將0.30～0.35 MPa 飽和蒸汽通過高效射流噴頭通至混合料倉下部，將料倉倉位控制在2/3，保證蒸汽與混合料換熱充分，將混合料溫度從57 ℃提升至65 ℃，避免了過濕層影響燒結(jié)過程透氣性。

3.3 強化焦末管控

1）強化焦末粒度、質(zhì)量控制。一是加強收料管理，避免雜物進入焦末大棚；二是通過對焦末緩沖料倉改造，控制進對輥破碎機料層厚度＜50 mm，破碎后燃料＜3 mm 比例按75～78%、＞5 mm 比例按小于5%控制；三是焦末大棚加裝振動篩，大粒度焦丁全部返至煉鐵廠；四是根據(jù)內(nèi)返焦末、外購焦末不同粒度差異，確定混合比例，穩(wěn)定焦末平均粒徑在2.1 mm±0.1 mm，使料層中焦末均勻分布燃燒，確保了燒結(jié)過程熱量分布均勻。燃料粒度分布圖見圖1。

圖1 燃料粒度分布圖

2）細(xì)化燃料分類管理使用，2020 年以燃料品質(zhì)為抓手，將品質(zhì)存在差異的外購焦末進行分類堆放使用，同時制定、使用FeO 調(diào)控模型指導(dǎo)生產(chǎn)，實現(xiàn)FeO 窄區(qū)間控制，促使固燃單耗降低0.92 kg/t，固體燃料創(chuàng)效成績喜人。

3）通過摸索實驗，結(jié)合礦槽內(nèi)部混合料儲存狀態(tài)下存在的粒度自然偏析，調(diào)整梭式布料小車行程，將大粒度混合料沿拋物線反彈至礦槽中部區(qū)域，并通過改造寬皮帶兩側(cè)出料口，提升寬皮帶兩側(cè)出料量和料層高度，采用壓料輥將兩側(cè)物料壓實。改造后，兩側(cè)料層較中部厚50～80 mm，保證了料面平整性的同時也降低了兩側(cè)料層透氣性，有效的抑制了燒結(jié)過程的邊緣效應(yīng)，消除了熱量差異。

3.4 降低固燃夯實外圍基礎(chǔ)。

1）燃料進輥前堅持“薄鋪鋪平”，同時要求根據(jù)破碎后燃料粒度及時調(diào)整輥距，為更合理的將各粒級小球分布于料層中，不斷摸索布料設(shè)施參數(shù)，燒結(jié)礦中CaO 含量層級差由2.41%縮小至0.43%；燒結(jié)料層從上至下固定碳含量由3.34%降低至3.18%。不同料層高度下燒結(jié)料固定碳分布見下頁表2。

表2 不同料層高度下燒結(jié)料固定碳分布 %

2）臺車本體漏風(fēng)治理。臺車本體出現(xiàn)漏風(fēng)，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(fēng)，其次加上材質(zhì)問題，欄板變形及裂縫導(dǎo)致漏風(fēng)，風(fēng)量將優(yōu)先通過漏風(fēng)部位，勢必造成經(jīng)過料層的空氣量減少，直接影響垂直燒結(jié)速度，進而導(dǎo)致返礦率偏高，固燃消耗增加。為此，燒結(jié)工序利用大修期間對車體及滑軌進行修復(fù)、改善，并對臺車大小欄板進行材質(zhì)更換；其次在原有平墊片的基礎(chǔ)上加裝彈簧墊片，有效制止了螺栓松動，通過上述措施的實施，燒結(jié)機漏風(fēng)得到極大程度的改善。

3）深化皮帶改造，加裝保溫護板，保證混合料料溫達到露點（65 ℃）以上，由于地理位置局限，出制粒機到點火爐的皮帶距離較長，混合料在運輸過程中易造成熱量散失，進點火爐的混合料溫達不到標(biāo)準(zhǔn)要求，料層中出現(xiàn)水蒸氣冷凝的過濕現(xiàn)象，使得過濕層厚度和過濕層對氣流的阻力增大，造成熱量傳遞受到阻礙。因此針對此現(xiàn)象加快技術(shù)改造，在原有皮帶架子上加裝U 型保溫罩，在礦槽通入蒸汽，從而減少熱量的散失，同時可以減少皮帶運輸中的揚塵現(xiàn)象，保證進入電火爐的料溫達到65 ℃，降低固體燃料消耗。

3.5 向管理要效益

1）激發(fā)內(nèi)生動力,靶向?qū)?biāo)，聚焦執(zhí)行提效益，聚力實現(xiàn)節(jié)能減排現(xiàn)代化企業(yè)。積極開展對標(biāo)世界一流管理提升工作，全面對標(biāo)行業(yè)一流企業(yè)，優(yōu)化、提升各項生產(chǎn)經(jīng)營技術(shù)指標(biāo),以“三基三對標(biāo)”為主要抓手，以科技創(chuàng)新和管理創(chuàng)新為依托，借助陜晉川甘鋼鐵企業(yè)論壇以及“石普方、建南三”平臺、冶金交流中心數(shù)據(jù)庫，建立燒結(jié)廠重點指標(biāo)對標(biāo)數(shù)據(jù)庫，以均質(zhì)化超厚料層燒結(jié)攻關(guān)為工作重點，全面創(chuàng)新對標(biāo)管理工作機制，將“對標(biāo)+”模式充分與燒結(jié)廠各項工作無縫銜接，將對標(biāo)管理深化衍生為過程管控、指標(biāo)提升、管理提升的新引擎。圍繞全年既定目標(biāo)，全體干部職工自我加壓、積極作為，搶時間、補進度，持續(xù)推進科技創(chuàng)新，開展各項技術(shù)攻關(guān)活動，提高生產(chǎn)能力、科學(xué)有效組織生產(chǎn)，狠抓節(jié)能增效，深入開展能耗治理，加強技術(shù)改造，更換升級落后設(shè)備，強化工藝控制，提升產(chǎn)品質(zhì)量，能耗指標(biāo)大幅下降。扎實的工作作風(fēng)，堅定的工作信念，繼續(xù)堅持以目標(biāo)和問題為導(dǎo)向，找準(zhǔn)效益提升點，以高度的責(zé)任心和強烈的使命感進一步降低鐵前成本，降低工序能耗。

2）指標(biāo)窄區(qū)間控制，建立工藝質(zhì)量管理機構(gòu)，形成全方位管控體系。建立分廠、車間、班組三級工藝質(zhì)量管理機構(gòu)，在車間與班組設(shè)立兼職工藝質(zhì)量管理員，明確各級工藝質(zhì)量管理員職責(zé)，做到責(zé)任清晰、任務(wù)明確。通過加強車間、班組級工藝質(zhì)量管控，穩(wěn)定燒結(jié)生產(chǎn)過程，減少工序間的波動，不斷提升各工序點對不符合工藝紀(jì)律要求的問題進行分析和改進的能力，上下齊發(fā)力，確保2020 年各工序點逐步實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化操作。

3）多措并舉，加強生產(chǎn)過程管控，創(chuàng)新實干見成效。以各專業(yè)科室牽頭，生產(chǎn)主體車間配合參與，緊緊圍繞提升回收物料利用率、細(xì)化燃料分類管理使用、指標(biāo)窄區(qū)間控制、落實成本分模塊分單元項目式管控，創(chuàng)新性開展固燃管理工作，以各項指標(biāo)為關(guān)鍵突破口，以生產(chǎn)管控為主要抓手，共同制定《燒結(jié)廠工序操作標(biāo)準(zhǔn)》，依據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行工藝紀(jì)律，加強操作過程管控，改善熔劑質(zhì)量、提升焦末粒度、加強混合料水分、粒度、溫度控制，全面提升工序產(chǎn)品質(zhì)量及燒結(jié)生產(chǎn)過程管控能力。

4 結(jié)語

成績的背后，凝聚著全體干部職工的辛勤汗水和不懈努力。堅持多專業(yè)融合、管理是燒結(jié)指標(biāo)不斷攀升、技術(shù)不斷進步的內(nèi)生動力，改革、創(chuàng)新、解困、突圍，這些字眼一直伴隨著公司發(fā)展，鳳凰涅槃、脫胎換骨的變化在這個現(xiàn)代企業(yè)不斷上演。漢鋼公司實施以上降低固體燃料消耗措施后，燒結(jié)工序固體燃料消耗降幅明顯,2020 年固體燃料消耗較同期對比降低約3 kg/t。