以綠色低碳為目標(biāo)的燒結(jié)技術(shù)優(yōu)化管理

以綠色低碳為目標(biāo)的燒結(jié)技術(shù)優(yōu)化管理為企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)與基層操作人員提供了綠色燒結(jié)技術(shù)的創(chuàng)新理念，企業(yè)實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控、爐前布料展示呈現(xiàn)、高效管理的信息化管理工具，對內(nèi)提高了企業(yè)內(nèi)部環(huán)境管理效率，對外展示了企業(yè)環(huán)境治理的決心與前瞻性。本成果是從混合料的配料階段為起點，到燒結(jié)礦的冷卻為終點，主要涉及生石灰的消化、混合料的混合與制粒、厚料層燒結(jié)、防漏風(fēng)處理、環(huán)冷機密封等，從生產(chǎn)工藝過程控制管理、新技術(shù)新設(shè)備新材料應(yīng)用管理、節(jié)能減排管理、環(huán)保治理等幾個方面進行升級和優(yōu)化，使生產(chǎn)線工藝更加合理，產(chǎn)品性能更加優(yōu)越，環(huán)境治理更加有效，尤其是在提產(chǎn)降耗方面產(chǎn)生較好效果，引領(lǐng)了行業(yè)的發(fā)展，為其他企業(yè)提供了寶貴經(jīng)驗。

一、以綠色低碳為目標(biāo)的燒結(jié)技術(shù)優(yōu)化管理的實施背景

（一）政策要求

1、黨中央、國務(wù)院高度重視鋼鐵企業(yè)超低排放改造，在2018年6月中共中央國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》中提到推動鋼鐵等行業(yè)超低排放改造，在同期發(fā)布的《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃（2018-2020）》中也明確要求推動實施鋼鐵等行業(yè)超低排放改造。

2019年4月，生態(tài)環(huán)境部、發(fā)改委等五部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》（以下簡稱“意見”），推動現(xiàn)有鋼鐵企業(yè)超低排放改造。《意見》根據(jù)行業(yè)排放特征，對有組織排放、無組織排放和大宗物料產(chǎn)品運輸，分門別類提出指標(biāo)限值和管控措施，實現(xiàn)全流程、全過程環(huán)境管理。超低排放改造的本質(zhì)要求是“四全”：全方位、全周期、全過程、全覆蓋。

2、鋼鐵工業(yè)是流程工業(yè)，生產(chǎn)工藝鏈較長、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，特別是鋼鐵企業(yè)無組織排放的顆粒物占排放總量的50%以上。因此，鋼鐵企業(yè)實施超低排放改造，既要實施有組織排放改造，更要注重?zé)o組織排放治理。鋼鐵企業(yè)無組織粉塵排放單個排放源排放量小，但排放源數(shù)量多，整體排放量大，當(dāng)前鋼鐵企業(yè)無組織排放方面存在的問題包括：

1.無組織排放源數(shù)量多、點位分散，企業(yè)沒有掌握自身無組織排放源數(shù)量，底數(shù)不清。

2.存在部分無組織排放源未采取治理措施，企業(yè)重視程度不足。

3.對于無組織排放源缺乏有效管理，缺乏系統(tǒng)設(shè)計，尤其對于陣發(fā)性排放源缺乏有效治理措施，治理不及時且效果差。

4.企業(yè)對于無組織排放源缺乏有效監(jiān)管，無法及時監(jiān)控?zé)o組織排放源治理情況及排放情況，無法進行具有針對性的治理。

（二）必要性

“綠色低碳”“高質(zhì)量發(fā)展”是當(dāng)今時代的主旋律，在國家“碳達峰、碳中和”大背景下，國家、省、市政府相繼出臺了若干措施促進企業(yè)低碳綠色發(fā)展。泰山鋼鐵作為濟南市重點鋼鐵企業(yè)，一直堅持走綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展道路。煉鐵部原料廠在充分做了前期調(diào)研的情況下堅持進行綠色燒結(jié)技術(shù)管理創(chuàng)新，旨在提升燒結(jié)礦質(zhì)量，對工藝過程控制、工藝指標(biāo)管理進行深入學(xué)習(xí)。

二、以綠色低碳為目標(biāo)的燒結(jié)技術(shù)優(yōu)化管理的內(nèi)涵及主要做法

（一）主要做法

1、采用雙軸消化器配加環(huán)保水霧除塵加強生灰消化

生灰作為主要的堿性熔劑在制粒、燒結(jié)、冶煉過程中都扮演著重要的角色。在混合制粒階段，生灰與水反應(yīng)生成熟石灰，并放大量的熱，起到預(yù)熱礦物的作用，而且熟石灰具有一定的粘性，在礦物與礦物之間、礦物和水分之間形成粘性膜，提高了造粒效果。在燒結(jié)時，生灰作為一種橋連的存在可以大大提高燒結(jié)礦的粒度，有助于強化燒結(jié)，提高產(chǎn)量。在冶煉過程中是主要的造渣物質(zhì)，有助于冶煉的順行。

項目實施前，現(xiàn)場對生灰的添加方式是直接將粉狀生灰撒于皮帶的料面上，然后集中噴水，在運行過程中消化。這種方式的缺點是消化時間短，消化效果差，有時會出現(xiàn)白點現(xiàn)象，另外，對制粒、燒結(jié)也有不同程度的影響。在此之前，也用過不同型號的消化器，但是出現(xiàn)堵料現(xiàn)象，而且消化后產(chǎn)生大量煙氣，污染周圍環(huán)境。

對該部分的升級改造是添加了雙軸生灰消化器和配套的除塵器。消化器采用螺旋式葉片，具有均勻攪拌的作用，防止在下料過程中的結(jié)塊。上部的水流使得生灰提前消化，大大提升了消化效果。消化時產(chǎn)生的煙氣進入上部的水霧除塵器，在其內(nèi)部存在兩級除塵，第一級是由塑料鏤空小球組成的除塵帶，當(dāng)含塵煙氣進入后與鏤空小球接觸，進而粘結(jié)在小球表面，從而捕集下來。第二級除塵是水霧噴淋，該煙氣中主要固體顆粒為未反應(yīng)的生灰，在水霧作用下能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成微溶的熟石灰，從而與水流一起落下，進入底部的消化器。該組設(shè)備可以加強生灰消化，杜絕堵料現(xiàn)象，而且產(chǎn)生的煙氣得到有效處理，防止了環(huán)境污染。

基于設(shè)備的構(gòu)造和生灰反應(yīng)的原理，當(dāng)設(shè)備停止較長時間后產(chǎn)生的熟石灰可能會干燥結(jié)塊進而堆積于葉片之間，重新開啟時大塊顆粒直接進入皮帶。鑒于可能出現(xiàn)的情況，建議在下料口附近安裝篩網(wǎng)，防止大塊顆粒下落。或者在接到停料通知時先停止生灰閥門，待用清水沖洗干凈內(nèi)部存料時再關(guān)閉供水閥門。

2、創(chuàng)新使用強力混合制粒工藝技術(shù)

混合制粒直接影響燒結(jié)過程的好壞，在項目實施前現(xiàn)場混合制粒效果欠佳，主要原因是物料在圓筒內(nèi)部停留時間較短，而且物料隨圓筒運動的軌跡單一，分散程度差。另外，混料制粒機的轉(zhuǎn)速設(shè)定無依據(jù)，加水方式不利于礦粉制粒。

此次升級其一是在進料端安裝正螺旋，即在圓筒內(nèi)壁上安裝與物料運動方向一致的螺旋倒料板，長度為2m，它的作用是將進入混料機的物料強制前推，防止物料向后運動而溢出混料機。其二是在正螺旋末端安裝反螺旋，使得物料運動時有后退的趨勢，增加了物料在混料機內(nèi)的時間，強化了混合和制粒效果，另外，正螺旋和反螺旋有一定的高度，可以使得大顆粒率先下落，進入后續(xù)作業(yè)，而較小的粉狀顆粒繼續(xù)停留在設(shè)備內(nèi)參與制粒，起到了選擇性制粒的效果。其三是將混料機內(nèi)的襯板換成防粘型高強度襯板，防止了顆粒聚集結(jié)疤現(xiàn)象。其四是對一混的轉(zhuǎn)速由6.5r/min調(diào)成7r/min，二混由7r/min調(diào)成6.5r/min，這樣有助于物料快速分散，使得物料有充足的時間進行制粒。其五是在一混內(nèi)加裝清水管霧化噴頭，使得添加的水分由水柱狀變成霧化狀，強化了物料的分散。

3、改進混合料預(yù)熱系統(tǒng)

預(yù)熱系統(tǒng)用于混合料的加熱，預(yù)熱溫度升高，有利于減少過濕層對燒結(jié)過程的影響，進而降低能耗，提升燒結(jié)質(zhì)量。在升級改造之前，我廠使用的預(yù)熱器可將混合料溫度預(yù)熱到50℃以上，蒸汽中的水分也在預(yù)熱過程中進入混合料，造成水分不穩(wěn)定，對燒結(jié)過程造成影響，而且蒸汽噴嘴較為靠上，當(dāng)下料量較少時蒸汽容易冒出，造成損失，下料量較多時易出現(xiàn)溢料，預(yù)熱效果也不均勻。

此次升級增添了新型預(yù)熱器和汽水分離器，汽水分離器用于分離蒸汽中的水分，防止過多的冷凝水進入混合料，穩(wěn)定水分。預(yù)熱器采用雙排多點直噴蒸汽，可將高溫蒸汽均勻噴灑在混合料內(nèi)，采用上下兩排交叉蒸汽管配置，增加了混合料與蒸汽的接觸面積，最大程度做到了混合料內(nèi)部與外部的均勻受熱。該系統(tǒng)可以確保預(yù)熱溫度達到65℃以上，并且能穩(wěn)定混合料的水分。

4、創(chuàng)新使用寬皮帶+九輥混合料布料系統(tǒng)

布料系統(tǒng)是燒結(jié)過程的關(guān)鍵操作，布料效果的好壞直接關(guān)系到燒結(jié)指標(biāo)，在這一過程中要做到物料的充分偏析，保證其透氣性。下料時粗顆粒盡量位于下方，越往上粒度越細，這樣能保證料層松散透氣。

此次升級改造更換了圓輥給料機，采用的新型寬皮帶給料系統(tǒng)使得布料均勻平整，布料系統(tǒng)的帶速可調(diào)，可適當(dāng)加減流量。寬皮帶給料機可以對物料起到緩沖作用，具有一定的分散效果。寬皮帶給料下方為曲線可調(diào)式九輥布料器，其特點是九輥分屬兩個平面，下部三輥為一組在一個平面，上部六輥為一組分屬另一平面，其曲線設(shè)置有利于物料的充分偏析。九輥間隙可調(diào)，整個九輥的傾角也可通過螺栓調(diào)節(jié)，可根據(jù)實際情況確定最佳位置。由于料層厚度的提升，底部物料受到壓力增加，透氣性下降，因此，在機頭位置設(shè)有四排松料器，采用長短不同的鋼筋焊接而成，自上而下依次變長，分別為1.05m、1.15m、1.25m和1.35m，底部較長有利于增加底部的松散面積，增加透氣性，預(yù)計提升產(chǎn)量5%左右。

九輥布料器的輥間間隙與傾角并非是固定值，可根據(jù)現(xiàn)場情況進行設(shè)置，目前的暫定為3、5、7mm和45°。由于混合料具有一定的水分，與九輥接觸時細顆粒容易粘連在輥面上，造成間隙變小，現(xiàn)場要關(guān)注輥面刮刀的運行情況，確保其調(diào)整到位。

5、優(yōu)化微負(fù)壓點火系統(tǒng)

微負(fù)壓點火技術(shù)具有較多優(yōu)點，其一是點火時部分煤氣來不及燃燒就被強行吸入煙道內(nèi)，造成煤氣燃燒不充分，其二是負(fù)壓過大導(dǎo)致上部料層水分被迫沉降與下層，導(dǎo)致下部物料過濕，使得整個料層透氣性下降，其三是大量的強風(fēng)在點火階段被抽走，在燒結(jié)總抽風(fēng)量不變的情況下后續(xù)風(fēng)箱風(fēng)量減少，補缺氧的有效風(fēng)量不足，造成有效風(fēng)量的浪費，其四是導(dǎo)致生料較多，返礦高，進而影響產(chǎn)量。

原有的微負(fù)壓點火設(shè)備較為陳舊，控制不穩(wěn)定，此次改造對前三個風(fēng)箱進行了更新，添加風(fēng)箱翻板等部件，通過控制翻板的開度達到控制壓力的作用，同時反饋于電腦上進行顯示。通過此次改進可將點火壓力控制在6-10kpa之間，大大降低了點火的消耗，穩(wěn)定了生產(chǎn)質(zhì)量。

6、改造臺車結(jié)構(gòu)實施厚料層燒結(jié)

臺車系統(tǒng)是燒結(jié)過程的重要設(shè)備，其運行的好壞直接關(guān)系到生產(chǎn)情況，目前臺車主要面臨的問題是欄板高度較低，阻礙了厚料層燒結(jié)技術(shù)的推廣，而且臺車欄板之間間隙較大，漏風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重，增加了風(fēng)機的符合和燃料的消耗，此外，臺車與滑道之間摩擦力較大，磨損嚴(yán)重。

通過此次改造，對臺車欄板進行了集體更換，欄板高度增加了250mm，整體高度達到1000mm，欄板長度增加到1500mm。欄板高度的增加使得厚料層燒結(jié)得以實現(xiàn)，目前最高料層可達到1100mm左右，欄板長度增加一倍后欄板之間的縫隙降低到原來的一半，大大減少了系統(tǒng)漏風(fēng)。原來臺車欄板的螺栓為單排結(jié)構(gòu)，運動時晃動嚴(yán)重，兩臺車欄板之間間隙較大，改造后采用雙排螺栓，穩(wěn)定性較好，防止了系統(tǒng)漏風(fēng)。在臺車底部安裝了墊板和彈性滑板，減少了臺車與滑道的直接接觸，降低了摩擦力，減少了臺車的磨損，而且當(dāng)出現(xiàn)外力使得臺車產(chǎn)生上下位移時彈性滑板內(nèi)的彈簧相應(yīng)變化，始終保持與下方固定滑道的緊密接觸，大大降低了漏風(fēng)。此外，添加了爐篦條的銷子裝置，將原來固定爐篦條的孔洞用螺母密封。而且將整個臺車軌道進行了整體加高，減緩了因臺車輥磨損造成的臺車下降現(xiàn)象。

7、應(yīng)用臺車振打裝置提高透氣性

燒結(jié)完畢后臺車會在底部呈倒掛狀態(tài)返回機頭位置，此時爐篦條上粘連的燒結(jié)料會掉落下來，但是很多夾在爐篦條之間的燒結(jié)料由于擠壓力過大而被卡住無法下落，導(dǎo)致爐篦條間隙過大，使得漏風(fēng)量大，出現(xiàn)漏料現(xiàn)象。現(xiàn)場主要的處理措施是人工在機頭進行清理，不僅工作效率低，而且無安全保障措施。

此次改造添加了振打系統(tǒng)，位于燒結(jié)機下方的返回軌道上，由電機帶動，通過振打樁均勻?qū)?jīng)過的爐床進行撞擊，振打器寬度與臺車寬度類似，能夠覆蓋整個爐床面。在振打時產(chǎn)生的撞擊力使得爐篦條抖動和移位，夾雜的固體物料下落，從而起到了清理爐床的作用。該設(shè)備不需要專人看管，處理效果好。

8、實施燒結(jié)機密封系統(tǒng)改造降低漏風(fēng)率

燒結(jié)機的密封是影響燒結(jié)指標(biāo)的關(guān)鍵因素，密封性差，整體漏風(fēng)率提高，能耗上升，而且增加了系統(tǒng)的風(fēng)量，風(fēng)機負(fù)荷增大，為除塵和煙氣處理帶來了困難。燒結(jié)機的漏風(fēng)位置主要集中在機頭尾、臺車之間、臺車滑道等位置。

（1）機頭尾密封

機頭尾密封采用全金屬柔磁性密封裝置，頭尾各一臺，設(shè)備帶有強磁性，可吸附周圍鐵粉。設(shè)備上部為活動密封蓋板，下部有高溫壓縮彈簧組，從而使得活動蓋板存在向上的力，進而與臺車底部緊緊接觸，降低了漏風(fēng)。活動密封蓋板為磁性材料，可吸附周圍鐵粉，形成密集的鐵粉層，從而填充在活動蓋板和臺車之間，起到了隔絕空氣的作用。另外，當(dāng)臺車、密封裝置出現(xiàn)變形后鐵粉也能迅速填充在縫隙中，杜絕冷空氣的進入。吸附的鐵粉具有一定的可塑性，屬于軟連接，可大大降低臺車底部的磨損，延長使用時間。

（2）無漏風(fēng)固定滑板

未改造之前，選用的滑板由于受熱變形造成了不同程度的漏風(fēng)，密封效果下降，而且使用的潤滑油脂較多，增加了運行成本。此次改造更換了固定滑板，將原來長度為1m的更換為長度為2m，大大減少了滑板之間的連接次數(shù)，使得漏風(fēng)量下降。此外，滑板采用兩種潤滑方式，其一是沿用以前的潤滑油脂，其二是在滑板另一側(cè)打孔后充填石墨，起到輔助潤滑的作用。使用這兩種潤滑后潤滑油脂的消耗量降低了50%，充填的石墨為永久性材料，不需要更換，降低了運行成本。改造之后，漏風(fēng)率下降，運行成本降低，潤滑效果不低于原流程。

（3）搶風(fēng)阻斷器

在燒結(jié)過程中若干個風(fēng)箱內(nèi)溫度各不相同，一般越靠近機尾溫度越高，在燒結(jié)時若各個風(fēng)箱相互連接則會出現(xiàn)搶風(fēng)現(xiàn)象，導(dǎo)致熱風(fēng)分布不合理，從而降低了熱量的利用率。此次改造在風(fēng)箱頂部安裝了搶風(fēng)阻斷器，上部為毛刷狀，下部固定于風(fēng)箱內(nèi)，毛刷與臺車底部緊密接觸，將每個風(fēng)箱單獨隔離。此外，毛刷也起到隔離熱風(fēng)的作用，防止搶風(fēng)與漏風(fēng)現(xiàn)象，臺車每經(jīng)過一個風(fēng)箱，熱風(fēng)便沿特定的途徑進入風(fēng)箱與支管，大大提升了生產(chǎn)效率。

（4）積灰斗改造

在燒結(jié)過程中，臺車兩側(cè)常有大量余料下落，現(xiàn)場沒有收集措施，余料下落后不僅造成一定的損失，而且產(chǎn)生的粉塵污染環(huán)境，需要專人定期處理。臺車余料的下落來自多個方面，其一是布料時掉落下來的物料，其二是平料器刮下的物料，其三是臺車欄板上堆積的物料。此次改造是在臺車兩側(cè)與樓面平齊安裝兩排積灰斗，用于將下落的余料收集并轉(zhuǎn)運到下方的皮帶，整套設(shè)備無運動部件，無需專人看管。增加該設(shè)備后現(xiàn)場環(huán)境得到改善，余料得以充分回收利用。此外，在環(huán)冷機周圍同樣加設(shè)積灰斗，原理和效果相同。

（5）燒結(jié)機外側(cè)全密封

燒結(jié)過程中所需的空氣需要在料面被吸入，然后透過料面進入底層并通過風(fēng)箱等設(shè)備排出，但是由于漏風(fēng)現(xiàn)象的存在，大量空氣在燒結(jié)機一側(cè)進入，影響了燒結(jié)質(zhì)量。這些燒結(jié)機側(cè)面的漏風(fēng)位置主要集中在燒結(jié)機兩欄板之間的縫隙、欄板與臺車之間、臺車與滑道之間等，尤其是兩欄板之間的縫隙，由于欄板在高溫下變形，處理起來較為繁瑣，且處理效果不太明顯。因此，對燒結(jié)機側(cè)壁進行了全密封。

此次技改是在燒結(jié)機兩側(cè)壁外加設(shè)全密封隔板，使得燒結(jié)機側(cè)壁與外界隔離，阻止了冷空氣的進入，密封隔板加設(shè)在燒結(jié)機的前中段，整體長度為54m，高度約為2.5m，每隔一段距離設(shè)置觀察門，方便檢修。隔板上端有寬約1m的水平密封板，末端用橡膠下垂至料面進行密封。從目前運行效果來看，側(cè)壁全密封能有效降低燒結(jié)機側(cè)面的漏風(fēng)，對燒結(jié)產(chǎn)量的提升有巨大推動作用。

9、環(huán)冷機系統(tǒng)升級

環(huán)冷機的冷卻方式為鼓風(fēng)冷卻，產(chǎn)生的余熱用于發(fā)電，熱風(fēng)的充分利用有利于降低燒結(jié)系統(tǒng)的整體能耗。在改造前環(huán)冷機四周漏風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重，大量熱風(fēng)損失，而且熱風(fēng)中夾雜粉塵，造成環(huán)境的污染。

煙罩為運動裝置，而底部為固定裝置，改造時在下部安裝U型卡槽，在煙罩下部安裝倒L型鋼板，使其插于U型卡槽內(nèi)，然后在U型卡槽內(nèi)裝滿水用于密封，使得內(nèi)外空間隔斷，防止了熱風(fēng)的損失。另外在U型槽的固定位置設(shè)置膨脹節(jié)，可以減緩因設(shè)備膨脹造成的漏風(fēng)現(xiàn)象。

三、以綠色低碳為目標(biāo)的燒結(jié)技術(shù)優(yōu)化管理實施效果

本著“節(jié)能降耗、綠色工廠”的原則，采用秦皇島新特科技有限公司的新技術(shù)，其中涉及生石灰消化器的優(yōu)化、強化制粒措施、增加偏析布料、實現(xiàn)厚料層燒結(jié)、漏風(fēng)治理及燒結(jié)機全密封等。改造后的生產(chǎn)線工藝操作更加合理，產(chǎn)品性能更加優(yōu)越，環(huán)境治理更加有效，尤其是在提產(chǎn)降耗方面有著巨大的先進性，引領(lǐng)了行業(yè)的發(fā)展，為其他企業(yè)的進步提供了寶貴的經(jīng)驗。

（一）滿足政策要求、實現(xiàn)綠色燒結(jié)

以綠色低碳為目標(biāo)的燒結(jié)技術(shù)優(yōu)化管理于2018年實施完成，該項目的實施滿足環(huán)保管理部門對企業(yè)超低排放運行的監(jiān)督檢查要求，讓企業(yè)通過數(shù)據(jù)自證合規(guī)。

（二）經(jīng)濟效益及社會效益

2021年1-6月份產(chǎn)量完成1615344.51噸，（注：受疫情影響2021年下半年處于限產(chǎn)狀態(tài)，全年產(chǎn)量沒有可比性）。每噸燒結(jié)礦成本降低6.5元，2021年上半年265m²燒結(jié)系統(tǒng)綠色燒結(jié)技術(shù)優(yōu)化管理的凈利潤為：1615344.51×6.5=1049.97萬元。