“雙碳”戰(zhàn)略背景下的燒結(jié)系統(tǒng)節(jié)能降耗探索實(shí)踐

韓海忠 王文超

摘 要：介紹“雙碳”戰(zhàn)略背景下的燒結(jié)系統(tǒng)節(jié)能降耗探索與實(shí)踐，通過對降低燒結(jié)高爐煤氣消耗、降低燒結(jié)固體燃耗、降低燒結(jié)工序電耗、提高燒結(jié)蒸汽回收率、降低石灰窯噴煤消耗、降低石灰窯轉(zhuǎn)爐煤氣消耗等工藝路徑的節(jié)能降耗探索實(shí)踐，有效降低燒結(jié)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)成本，其中，高爐煤氣單耗降低3.18 m3/t、噸礦固體燃耗降低2.03 kg/t、噸礦電耗降低6.46 kWh/t、蒸汽回收量增加15.5 t/h、石灰窯煤粉單耗降低1 kg/t、煤氣單耗降低134 m3/t。

關(guān)鍵詞：“雙碳”戰(zhàn)略；燒結(jié)系統(tǒng)節(jié)能降耗；高爐煤氣消耗； 燒結(jié)工序電耗；燒結(jié)蒸汽回收率

EXPLORATION AND PRACTICE OF ENERGY SAVING AND CONSUMPTION REDUCTION IN SINTERING SYSTEM UNDER THE BACKGROUND OF“DOUBLE CARBON” STRATEGY

Han Haizhong 1? ? Wang Wenchao 2

（1. Jiangsu Binxin Steel Group Co.，Ltd.? ? Lianyungang? ? 222100，China;

2. Science and Technology Bureau of Lanshan District.? ? Rizhao? ? 276806，China）

Abstract：The exploration and practice of energy saving and consumption reduction in sintering system under the background of“Double carbon”strategy are introduced， through the exploration and practice of energy-saving and consumption-reducing of blast furnace gas consumption， solid fuel consumption， power consumption of sintering process， recovery rate of sintering steam， coal injection consumption of lime kiln and converter gas consumption of lime kiln， effectively reduce the cost of every link of sintering system， the unit consumption of blast furnace gas is reduced by 3.18 m3/t， the solid fuel consumption per ton of ore is reduced by 2.03 kg/t， the power consumption per ton of ore is reduced by 6.46 kWh/t， the hourly steam recovery is increased by 15.5 t/h， the unit consumption of coal powder in lime kiln is reduced by 1 kg/t， the unit consumption of coal gas is reduced by 134 m3/t.

Key words：“Double Carbon”strategy; sintering system energy saving consumption; blast furnace gas consumption; sintering process power consumption; sintering steam recovery

0? ? 引? ? 言

燒結(jié)工序作為傳統(tǒng)“長流程”煉鋼生產(chǎn)工藝中的重要環(huán)節(jié)，是將鐵礦粉、煤粉、石灰按照一定比例混合，經(jīng)燒結(jié)而成的有足夠強(qiáng)度和粒度的燒結(jié)礦，可作為煉鐵工序的熟料，利用燒結(jié)熟料煉鐵對于提高高爐系數(shù)、降低焦比，提高高爐透氣性，對保證高爐生產(chǎn)順行具有重要作用。

在全球積極推進(jìn)碳減排和碳中和的背景下，國內(nèi)外眾多的鋼鐵企業(yè)開始研究探索低碳冶金、超低碳冶金等前沿技術(shù)課題，截至2020年底，中國電力行業(yè)煤電超低排放改造完成率高達(dá)88%，大氣污染防治重點(diǎn)從電力行業(yè)向非電行業(yè)轉(zhuǎn)變，鋼鐵行業(yè)已成為減排重點(diǎn)。據(jù)測算，2017年鋼鐵行業(yè)顆粒物、SO2 和 NOx 排放量分別為281、106和172萬t，分別占全國排放總量的20%、7%和10%左右，是工業(yè)部門最大的污染物排放源。燒結(jié)工序是鋼鐵行業(yè)中僅次于高爐煉鐵的能耗大戶，能耗占鋼鐵生產(chǎn)總能耗的10%左右;同時(shí)，燒結(jié)也是目前鋼鐵生產(chǎn)過程中煙氣污染最嚴(yán)重的工序，其污染物排放量占比近40%[1]。因此，燒結(jié)工序節(jié)能降耗對于推進(jìn)鋼鐵行業(yè)碳減排和碳中和意義重大。

1? ? 降低燒結(jié)高爐煤氣消耗探索實(shí)踐

2021年該企業(yè)燒結(jié)工序煤氣消耗達(dá)到

39.92 m3/t，高于行業(yè)先進(jìn)水平，基于燒結(jié)煤氣消耗偏高的現(xiàn)狀，通過組織分析煤氣消耗高的原因，研究制定改善措施，采取對燒結(jié)主機(jī)風(fēng)箱設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，合理控制點(diǎn)火負(fù)壓，實(shí)行微負(fù)壓點(diǎn)火，改善點(diǎn)火質(zhì)量，降低煤氣消耗；同時(shí)，對助燃風(fēng)換熱器和點(diǎn)火器燒嘴進(jìn)行清理優(yōu)化，改善點(diǎn)火質(zhì)量，提高燒結(jié)產(chǎn)量和成品率等舉措，開展降低煤氣單耗途徑的探索。

1）2022年1月開始重點(diǎn)對燒結(jié)主機(jī)1-3號(hào)風(fēng)箱執(zhí)行器進(jìn)行修復(fù)，并設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)控制（每

20 min各風(fēng)箱翻板活動(dòng)一次，防止風(fēng)箱堵塞），通過優(yōu)化面式點(diǎn)火器、連續(xù)單排結(jié)構(gòu)噴嘴等點(diǎn)火裝置，控制點(diǎn)火負(fù)壓，實(shí)行微負(fù)壓點(diǎn)火，根據(jù)點(diǎn)火負(fù)壓、料層厚度及溫度等實(shí)時(shí)條件自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火溫度、點(diǎn)火時(shí)間與空燃比，有效降低點(diǎn)火能耗[2]。目前1、2號(hào)風(fēng)箱負(fù)壓已能夠控制到主煙道負(fù)壓的60%～70%，點(diǎn)火爐膛負(fù)壓控制到2.0～6.0 Pa，點(diǎn)火質(zhì)量改善的同時(shí)，降低了煤氣消耗。

2）利用3、4號(hào)燒結(jié)機(jī)檢修機(jī)會(huì)，每次安排專人清理助燃風(fēng)換熱器和點(diǎn)火器燒嘴，改善點(diǎn)火質(zhì)量。現(xiàn)在這兩項(xiàng)工作已列入檢修時(shí)的常規(guī)檢查項(xiàng)。

3）加生產(chǎn)管理，通過提高燒結(jié)產(chǎn)量和成品率，降低高爐煤氣單耗。2022年比2020年燒結(jié)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度升高0.2%，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量增加57 t/h，高返率降低1.75%，高爐煤氣單耗降低3.18 m3/t。

高爐煤氣單價(jià)按0.1元/m3計(jì)算，通過上述一系列創(chuàng)新舉措，每月實(shí)際節(jié)約高爐煤氣成本=

617 428 t×3.18 m3/t×0.1元/m3=19.63萬元，2022年共實(shí)現(xiàn)高爐煤氣降耗235萬元。

2? ? 降低燒結(jié)固體燃耗探索實(shí)踐

2021年該企業(yè)燒結(jié)工序固體燃耗為49.83 kg/t，高于公司既定目標(biāo)47.0 kg/t，通過組織分析固體燃料偏高的原因，初步制定“一、二混加熱水，使用熱水消化，提高燒結(jié)礦混合料料溫；與麥肯錫配合，優(yōu)化燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)，提高燒結(jié)產(chǎn)量、強(qiáng)度和成品率；優(yōu)化燒結(jié)工藝參數(shù)，完善工藝制度，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化操作”的工藝路線，從而達(dá)到降低固體燃耗單耗的目的。

1）2021年10月份原脫硫污水池改造完，污水池安裝水泵、蒸汽管道，一、二混安裝污水管道及加水吊掛，現(xiàn)在日常生產(chǎn)中利用軋鋼打過來的污水和收集的燒結(jié)余熱系統(tǒng)疏水，通入蒸汽預(yù)熱后將熱水加入一次混合機(jī)，二次混合機(jī)加蒸汽，充分預(yù)熱混合料提高料溫，現(xiàn)已正常使用，目前3、4機(jī)一混加熱水消化，料溫達(dá)到75 ℃左右，二混加蒸汽預(yù)熱，料溫達(dá)到82 ℃左右，燒結(jié)主機(jī)布料平臺(tái)料溫平均65 ℃以上。

2）與麥肯錫結(jié)合，優(yōu)化燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)，建立適合的燒結(jié)主礦系，保證主礦系的基本穩(wěn)定；合理優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)，適當(dāng)引入燒結(jié)性能適宜的巴西赤鐵礦粉，配礦采用赤鐵礦+褐鐵礦+磁鐵礦精粉的合理搭配結(jié)構(gòu)，保證赤鐵礦比例盡量不低于50%，并且控制SiO2不低于5.0%，Al2O3不高于2.0%，鋁硅比（Al2O3/SiO2≤0.4）；另外注意控制入廠焦粉粒級(jí)，≤0.5 mm的粒級(jí)盡量控制在20%以下。

3）2022年初開始重點(diǎn)優(yōu)化燒結(jié)工藝參數(shù)，完善工藝制度，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化操作。

一是1月份開始建立每日指標(biāo)分析制度，以工段為單位就當(dāng)班未完成指標(biāo)進(jìn)行總結(jié)分析，查找原因，制定改善措施，落實(shí)后續(xù)改善結(jié)果。二是2月份重新優(yōu)化、制定了適合當(dāng)時(shí)燒結(jié)生產(chǎn)條件的工藝操作制度，三班統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化操作。

通過上述工藝改進(jìn)探索實(shí)踐，2022年噸礦固體燃耗成功降低2.03 kg/t，按月均產(chǎn)量617 428 t計(jì)算，每月可節(jié)約固體燃料成本125.34萬元，2022年累計(jì)節(jié)約成本1 500余萬元。

3? ? 降低燒結(jié)工序電耗探索實(shí)踐

2021年該企業(yè)燒結(jié)工序平均電耗為

29.22 kWh/t，高于行業(yè)平均水平，通過分析原因，初步從“治理燒結(jié)主機(jī)和環(huán)冷采熱段漏風(fēng)；優(yōu)化主機(jī)工藝參數(shù)，完善工藝制度，穩(wěn)定燒結(jié)終點(diǎn)，提高燒結(jié)產(chǎn)量、質(zhì)量；加強(qiáng)設(shè)備管理，降低設(shè)備停機(jī)率”三個(gè)方面制定降低電耗措施。

1）2022年開始，日常生產(chǎn)過程中加強(qiáng)對臺(tái)車游板檢查、更換頻次；對滑道及潤滑系統(tǒng)開展定期檢查維護(hù)。利用計(jì)劃檢修時(shí)間重點(diǎn)對燒結(jié)機(jī)的頭尾密封、雙層卸灰閥、環(huán)冷水密封、環(huán)冷余熱采溫罩和機(jī)頭除塵器箱體等漏風(fēng)點(diǎn)進(jìn)行治理，從密封結(jié)構(gòu)和密封材料兩個(gè)方面對燒結(jié)環(huán)冷機(jī)進(jìn)行漏風(fēng)治理，升級(jí)為可調(diào)節(jié)的密封結(jié)構(gòu)和磁性金屬刷式密封材料，降低燒結(jié)系統(tǒng)的漏風(fēng)率20%以上[3]，提高了主抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率和燒結(jié)余熱利用率。

2）加強(qiáng)燒結(jié)生產(chǎn)工藝操作，制定并優(yōu)化工藝制度，各工段通過標(biāo)準(zhǔn)化操作提高燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量，降低噸礦能源消耗，著重強(qiáng)化燒結(jié)終點(diǎn)控制，減少因燒結(jié)機(jī)尾過燒導(dǎo)致環(huán)冷采熱段溫度低、熱量少和欠燒造成的燒結(jié)礦質(zhì)量差。

3）加強(qiáng)設(shè)備管理，做好設(shè)備點(diǎn)檢維護(hù)和定修管理，降低設(shè)備停機(jī)率，2022年比2020全年設(shè)備停機(jī)率降低3.93%。

通過技術(shù)攻關(guān)和工藝改進(jìn)，2022年實(shí)際噸礦電耗降低6.46 kWh/t，每月可節(jié)約成本199.43萬元，2022年累計(jì)節(jié)約成本近2 400萬元。

4? ? 提高燒結(jié)蒸汽回收率探索實(shí)踐

2021年該企業(yè)燒結(jié)工序3、4號(hào)燒結(jié)雙機(jī)小時(shí)蒸汽回收量90.4 t/h（根據(jù)燒結(jié)機(jī)運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)），為通過提高余熱鍋爐蒸汽回收量增加汽機(jī)做功、發(fā)電，從而有效降低燒結(jié)電耗的角度分析，研究制定“加強(qiáng)設(shè)備管理，提高設(shè)備作業(yè)率，減少事故停機(jī)；加強(qiáng)余熱鍋爐系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)和操作，保證鍋爐高效穩(wěn)定運(yùn)行；優(yōu)化工藝操作，提高燒結(jié)產(chǎn)量，合理控制燒結(jié)終點(diǎn)，從而提高環(huán)冷余熱溫度”的工藝路線。

1）2022年通過重點(diǎn)加強(qiáng)設(shè)備管理，提高設(shè)備作業(yè)率，減少事故停機(jī)，2022年設(shè)備停機(jī)率1.89%比2021年的3.28%降低了1.93%。

2）加強(qiáng)余熱鍋爐系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)機(jī)操作，保證鍋爐高效穩(wěn)定運(yùn)行：一是利用每次檢修機(jī)會(huì)對鍋爐本體內(nèi)部換熱管清灰，提高鍋爐的換熱效率，提高鍋爐產(chǎn)汽量。二是完善燒結(jié)余熱鍋爐操作制度，目前根據(jù)環(huán)冷機(jī)1、2段煙溫變化，隨時(shí)調(diào)整循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率及風(fēng)門開度，通過調(diào)節(jié)鍋爐入口的風(fēng)量，更好的調(diào)節(jié)鍋爐換熱能力，減少波動(dòng)，提高蒸汽回收量。

3）優(yōu)化燒結(jié)工藝操作，提高燒結(jié)產(chǎn)量，合理控制燒結(jié)終點(diǎn)，從而提高環(huán)冷余熱溫度，2022年臺(tái)時(shí)產(chǎn)量443.2 t/h比2021年的385.3 t/h提高

57.9 t/h。

經(jīng)過對提高燒結(jié)蒸汽回收率的技術(shù)實(shí)踐，2022年3、4號(hào)燒結(jié)雙機(jī)小時(shí)蒸汽回收量較2020全年增加15.5 t/h，蒸汽單價(jià)按50元/t計(jì)算，增加的蒸汽回收量產(chǎn)生的效益為10 602 t×12×50元/t=636.12萬元。因燒結(jié)余熱鍋爐自產(chǎn)蒸汽用于內(nèi)部汽機(jī)做功、發(fā)電，所以蒸汽回收率的增加有效降低了燒結(jié)電耗和用電成本。

5? ? 降低石灰窯噴煤消耗探索實(shí)踐

生石灰作為燒結(jié)工序的重要原料，企業(yè)通過加強(qiáng)對3～6號(hào)窯原料的成分、粒度、雜質(zhì)的檢測和把控，更換原料篩分篩板，將入窯石灰石控制在要求范圍內(nèi)，降低噴煤消耗。

1）控制好原料來料成分，鈣含量低于52%的做到了全部拒收，40 mm以下和80 mm以上粒度占比之前在16%左右，現(xiàn)在控制在7%左右，嚴(yán)格按公司內(nèi)控要求進(jìn)料；

2、更換20 mm的棒條篩板已經(jīng)完成后，相同的石灰石用量，原來每天的廢料量在800 t左右，現(xiàn)在每天的廢料量在300 t左右，粒度做到了充分均勻混合，更利于煤粉的燃燒。

通過上述舉措，3～6號(hào)石灰窯煤粉單耗降低1 kg/t，全年石灰的產(chǎn)量約為2 400×360=800 000 t，原煤進(jìn)廠單價(jià)按1 200元/t計(jì)算，2022年降低石灰窯煤粉消耗約96萬元。

6? ? 降低石灰窯轉(zhuǎn)爐煤氣消耗探索實(shí)踐

企業(yè)通過加強(qiáng)對1～2號(hào)窯原料的成分、粒度檢測和把控，更換原料篩分篩板，重點(diǎn)對煤氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高煤氣壓力和熱值，降低煤氣單耗。

1）控制好原料來料成分，鈣含量低于29%的做到了全部拒收，嚴(yán)格按公司內(nèi)控要求進(jìn)料。

2）更換25 mm的棒條篩板已經(jīng)完成后，相同的白云石用量，原來每天的廢料量在500 t左右，現(xiàn)在每天的廢料量在250 t左右，做到了粒度充分均勻混合。

3）通過重新跑管道，加粗窯前煤氣管道項(xiàng)目工程已經(jīng)完工，1～2號(hào)窯使用的煤氣壓力達(dá)到18～20 kPa，滿足工藝生產(chǎn)要求，并且通過煤氣的回收選擇，現(xiàn)煤氣的CO含量已經(jīng)達(dá)35%以上，煤氣流量和壓力均能滿足工藝要求，暫時(shí)可以實(shí)現(xiàn)在不噴煤的情況下，單窯產(chǎn)量提到14 t/h。

改造前1～2號(hào)窯煤氣總用量為：8 000+

10 000=18 000 m3/t，煤粉總用量為450+450=

900 kg/t（換算成煤氣為：900×7 500/30/30.4≈

7 500 m3/t），通過上述技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐，改造后1～2號(hào)窯煤氣單耗降低：（973-839） m3/t=

134 m3/t，2022年石灰的產(chǎn)量約為600×360=

216 000 t，煤氣單價(jià)約0.2元/m3，全年節(jié)約成本：134×216 000×0.2=578.88萬元。

7? ? 結(jié)束語

2021年以來，企業(yè)通過對降低燒結(jié)高爐煤氣消耗、降低燒結(jié)固體燃耗、降低燒結(jié)工序電耗、提高燒結(jié)蒸汽回收率、降低石灰窯噴煤消耗、降低石灰窯轉(zhuǎn)爐煤氣消耗等工藝路徑的節(jié)能降耗探索實(shí)踐，有效降低燒結(jié)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)成本，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)源頭和過程節(jié)能減排的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)系統(tǒng)全過程分段節(jié)能[4]。其中，高爐煤氣單耗降低3.18 m3/t、噸礦固體燃耗降低2.03 kg/t、噸礦電耗降低6.46 kWh/t、小時(shí)蒸汽回收量增加15.5 t/h、石灰窯煤粉單耗降低

1 kg/t、煤氣單耗降低134 m3/t，各環(huán)節(jié)綜合降本達(dá)到（235+1 500+2 400+636+96+580）萬元/年=

5 447萬元/年，按740萬t的燒結(jié)礦年產(chǎn)量計(jì)算，燒結(jié)礦噸礦成本降低7.36元/t，該企業(yè)燒結(jié)系統(tǒng)節(jié)能降耗探索實(shí)踐對于公司其他環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗乃至全國燒結(jié)系統(tǒng)的節(jié)能降耗，具有重要借鑒意義。

燒結(jié)生產(chǎn)工序作為僅次于高爐生產(chǎn)碳排放的重要環(huán)節(jié)，確保實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)開爐并快速達(dá)產(chǎn)，是積極響應(yīng)國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，堅(jiān)定不移化解過剩產(chǎn)能，加快推進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)步伐，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展和“雙碳”“雙控”目標(biāo)的重要舉措，更是響應(yīng)國家“雙碳”戰(zhàn)略號(hào)召的積極探索實(shí)踐過程。

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