降低3×105m2烧结机工序能耗的实践

摘  要  本文简要分析了莱钢3×105m²烧结机工序能耗偏高的主要原因，并采取了降低烧结温度和混合料水分、透气性均匀化改造、优化外部加热工艺、强化布料操作、采用节能型点火器、堵漏风、提高设备作业率、改善料层透气性等一些列措施，能耗逐渐降低，2007年工序能耗平均为55．95kgce／，比计划降低0．55 kgce／t，达到公司考核要求，取得了显著的经济效益。

关键词  降低；固体燃耗；电耗；煤气消耗

1  前言

    冶金行业是我国工业中的耗能大户，而烧结工序能耗占整个钢铁冶炼过程中的10—12％左右，仅次于炼铁，是钢铁生产的第二耗能大户。可见，降耗烧结工序能耗，对降低钢铁生产的吨钢能耗、节约生产成本意义重大。烧结工序能耗主要包括生产用的固体燃耗、煤气燃耗、电耗、水、蒸汽等消耗，固体燃料消耗、电耗、煤气消耗三项合计共占97％以上。由此可见，降低烧结工序能耗是一个系统工程。莱钢烧结厂3×105m²烧结机分别于1993、1995、2002年建成投产，自投产以来就不断优化烧结工艺技术，采取多项技术措施，促使烧结工序能耗逐年降低，取得了较好的降耗效果。但与国内先进行业相比，仍然有较大差距。

2菜钢烧结工序能耗的主要影响因素浅析

2．1莱钢3×105m。烧结机固体燃耗偏高主要原因分析

2．1．1烧结温度偏高

    资料显示，烧结温度每提高100℃，需增加固体燃料4．5—5kg／t。尽管莱钢烧结厂推行低温烧结工艺多年，但由于长期受传统操作观念、操作习惯、传统熔融烧结工艺以及现有的测量技术无法监测和控制烧结温度的影Ⅱ向和制约，看火工仍然习惯于靠增加配碳量来增加烧结过程热量，增加高温类型的液相量，从而提高烧结矿成品率和强度，导致烧结温度一直居高不下，是烧结矿固体燃耗偏高的根本原因。

2．1．2返矿循环量大

  莱钢3×105m²烧结机返矿主要来源于烧结机表面、两侧、夹生料以及转运过程中破碎烧结矿粉末。返矿量的增加，主要是烧结过程透气性状态波动造成的，使烧结矿产量降低，燃耗上升。莱钢烧结内部返矿循环比例曾一度高达35％，导致烧结矿生产率偏低，使固体燃耗偏高。同时，返矿再次进入烧结循环，属于二次烧结，又需多耗固体燃料。计算表明，每烧结1吨返矿大约需要消耗25kgce。而且，看火工发现返矿槽料位有上涨趋势，增加配碳量来降低返矿料位，势必额外增加燃料消耗。

2．2电耗偏高主要原因分析

    (1)3×105m²烧结机系统漏风率偏高，导致电耗偏高。

    (2)烧结负压过高，造成主风机电耗偏高。

    (3)设备作业率低，电机空转，造成电耗偏高。

2．3煤气消耗偏高原因分析

（1）、点火制度不合理，导致点火温度局部偏高，煤气用量偏大；

（2）、点火器类型不适应烧焦炉煤气，造成煤气消耗大。

3  降低3×105m²烧结机工序能耗的技术措施

3．1  降低固体燃耗的技术措施

3．1．1  降低烧结温度和混合料水分

    降低烧结温度，势必降低烧结过程热量和燃烧层厚度，限制烧结过程中高温型液相的生成，降低烧结过程熔点较高液相的生成量，控制橄榄石系列和硅酸盐系列粘结相的生成，发展低温型复合铁酸钙的生成。与此同时，烧结温度的降低，烧结氧化性气氛增强，有利于低温型优质粘结相的发展和生成。为此，2006年下半年，通过对烧结矿实物质量综合观察和分析，发现烧结过程热水平偏高，烧结矿液相量明显偏多，固体燃料用量偏高。为此，2006年7—9月，强行降低固体燃料湿配比0．2—0．3％，同时降低水分0．2—0．3％。降低烧结料水分是为了减少因水分蒸发而消耗掉的热量，降低不必要的热耗。运行三月后，烧结矿实物质量明显改善，各项质量指标均达到或超过公司考核要求，产量并未降低，反而提高，而固体燃耗降低2．5kg／t。同时，为降低水耗创造条件。为进一步降低固体燃耗，2006年10月开始，强行降低固体燃料湿配比0．5—1．0 ％，同时进一步降低水分到6．9—7．0％，烧结矿质量得到改善，产量有小幅提高，而固体燃耗降低明显。

3．1．2透气性均匀化改造

    首先，由于水分降低后，泥辊下料量不好控制，会出现局部压料现象，势必加剧透气性状态的不均匀性，加剧还原气氛和氧化气氛浓度的差距。为此，将小矿槽原固定线性下料口改为用多个螺栓固定的横向整体、局部以及纵向均可调的整体式线性挡料装置，调整各螺栓松紧度和局部纵向为止，控制和调整下料口多个方向开度，保证整体下料均匀、均一。其次，利用浮动式平料器可调原理，根据料层透气性情况，适当调整平料器配重调整压下量和压料强度，使料层厚度始终稳定在690—700mm(1#、2#机)，为降低煤气消耗创造条件，同时提高了燃料的燃烧效率。第三，为抑制边缘效应，将泥辊两侧开“弧形口”，使两侧下料量适当比中间多，保证台车两侧多布料，增加两侧料的密实度，均匀透气性，减少边缘漏风，降低边缘返矿循环量。第四，充分利用φ3．2×18m的强化制粒功能。为了优化上料线，2006年12月份在新一1和新一2皮带之间增设一条新皮带，均匀两台混合机的生产负荷，强化混合料制粒，改善原始料层的透气性，增强料层氧化性气氛，为碳的燃烧提供充足的氧量，提高燃料的燃烧效率。第五，对燃料粒度合格率进行控制，提高燃料在烧结料中的分布的均匀性，保证烧结气氛趋于均匀化。

3．1．3优化外部加热工艺

    毋庸置疑，外部补充给烧结过程的热量能加热烧结料，替代部分固体、气体燃料燃烧热，从而达到降低燃耗的目的。目前老区烧结料温主要通过蒸汽加热混合料，主要在小矿槽和混合机内喷加。但目前混合机加蒸汽热量利用率低，小矿槽加蒸汽预热混合料受蒸汽质量、压力、喷嘴数量、位置影响较大，烧结料温提高的同时，烧结料温提高的程度不均匀，相差10一12℃。另外，蒸汽热量传递给混合料时产生冷凝水，增加混合料水分，自产蒸汽本身含水量较大，无形中增加烧结料水分0．3一0．5％左右，同时这些水不利于低水分烧结，而且分布极不均匀，易增加烧结不均匀程度，返矿量增加。为此，需进行优化改造：(1)均匀烧结料温、水分改造：首先，为解决小矿槽加蒸汽出现的烧结料温、水分不均匀问题，在小矿槽东西两侧各增加两个喷嘴以及在中间增加两根开有多个孔的加热管，分别加热东西两侧、中间的盲区料温，均匀、提高小矿槽内各处料温，解决局部烧结料水分偏大问题。其次，在2007年年修中，对混合机加蒸汽系统进行优化改造，将蒸汽喷嘴由以前的10个增加到现在的16个，增加喷嘴长度，与混合料充分接触，将热量较好的传递给混合料，均匀提高烧结料温。同时，可以提前发现水分含量大小，通过调整混合机架水量提前控制水分。另外，蒸汽冷凝水分和蒸汽自身水分在混合机内混匀、梭式皮带向小矿槽布料二次混匀，基本可消除水分局不偏大的问题。第三，在3#烧结工艺中，布料系统采用“摆式漏斗＋多辊”联合布料，而没有大容积缓冲槽，上料线相当长，在缓冲料仓、混合机内加蒸汽热量在转运过程中散失较多，一旦到达烧结机料温相当低，一般只有30一40℃左右。为此，在给烧结机布料系统上料的皮带上加蒸汽，并将上料皮带改为变频调速控制带速，增加上料皮带上的料层厚度，缩短蒸汽喷嘴与混合料之间的距离，保证蒸汽与混合料充分接触，提高料温10—12℃；(2)稳定、提高热风烧结温度改进：为控制环冷机布料厚度，达到布平铺满，2006年8月份在环冷机上增设平料器，以平料器轻刮烧结矿为布平铺满标志。同时，对环冷机密封进行了多次改造，降低有害漏风，提高热风温度。最后，制定严格的烧结机与环冷机同步匹配措施，并实现24小时在线监控，为稳定热风温度提供保障，使热风温度始终稳定在220—260℃之间。

3．1．4降低返矿循环量的措施

    (1)强化布料操作：布料系统的成功改造，均匀了下料量，减轻了局部压料现象，台车纵向、横向布料比较均匀，料面平整，边缘压料减轻了边缘漏风，烧结机机尾断面比较均匀整齐，返矿量降低。同时加强操作管理，对台车布料不平、风洞、拉沟、缺料进行严格的监控和考核。对点火深度和点火强度作了严格的规定，减少表层返矿。

    (2)稳定生产节奏：制定烧结系统标准化作业标准，加强职工操作水平理论和实践知识培训工作，以“稳定烧结生产操作”为目的，从“稳定上料量、稳定返矿循环量、稳定混合机加水量、稳定烧结机速、微调配碳量”等出发，突出抓好和控制好看火、看水等关键性岗位操作，强化上下道工序之间信息的及时沟通，促进生产稳定。同时，针对烧结厂3×105m²烧结机除尘放灰点多，放灰量大，对生产影响很大。为此，制定详细的各除尘灰点具体的放灰时间，尽量连续均匀放灰，稳定烧结过程。

    以上措施的应用，烧结返矿循环量降低5％一7％左右，基本稳定在25—29％，相对提高了烧结矿产量，降低固体燃耗。

3．1．5其他措施

    精心操作，提高燃料和熔剂一3mm粒级合格率，为固体燃料的充分燃烧和在烧结料中的均匀分布创造条件以及降低熔剂燃烧热耗。

3．2降低电耗的措施

    (1)堵漏风：2006年先后对1#、2#机润滑系统进行自动控制改造，每30分钟给滑道加油100秒，定时定量润滑，保证了滑道良好的密封和润滑效果，2007年10月对1#、2#105m²烧结机机头机尾密封进行了改造等，有效的降低漏风8％。

    (2)提高设备作业率：设备作业率提高，设备开停机次数减少，电机空转时间减少，特别是主抽风机空转时间减少，烧结矿产量也相应提高，电耗必然降低。为此，加强车间设备工作管理，提高定修、年修的准确率和完成率，对重点设备进行重点监控，加大技术改造，对极易造成停机的所有主线漏斗进行加大改造，防止堵漏斗等事故。

    (3)改善料层透气性，降低主抽风机负压：料层透气性改善后，主抽风机负压将降低，电耗明显降低。首先，根据原料成球性能的不同，不断优化三段混合机加水工艺，调整三段混合加水比例，使一次混合机能造出细颗粒小球、二次混合机具有使小球继续长大、三次混合机小球继续长大和密实的功能，提高和改善混合料成球效率目的，保证混合料＋3mm粒级含量不低于55—60％，改善料层原始透气性，为厚料层烧结顺利进行奠定了坚实的基础。其次，实施低水分烧结和采取提高料温的措施均能减轻过湿层厚度和水分，改善料层透气性。第三，烧结温度的降低，必然降低燃烧层厚度，减少料层阻力。上述措施的采取，负压降低0．6一0．8kpa，降低电耗2kWh／t左右。

3．3降低煤气消耗的措施

3．3．1  控制点火温度和点火时间

    点火温度过高，点火时间过长，表面结壳，影响透气性，点火热耗增加；点火温度过低，点火时间过短，表面欠熔，点火深度和强度不够，返矿量增加。由于烧结料水分的降低和布料系统的多项成功改造，布料较为平整，为点火温度的降低也创造了有利条件。因此，以点火深度和强度为控制要点，改变传统的以控制点火温度为准，适当降低点火温度50一100℃，降低煤气消耗。

3．3．2采用节能型点火器

    2007年利用烧结机大修之际，在l＃105m²烧结机上成功应用新型节能型点火器。并对新点火器的烧嘴结构和高度进行了改进和降低，边缘烧嘴也进行了改造，加强边缘点火，炉膛结构、两侧挡风墙进行相应改造，提高整体点火质量和点火的均匀性。应用后，煤气燃烧较完全，点火均匀，点火强度高，点火深度合适，表层烧结矿强度提高。改造后，105m²烧结机煤气消耗对比，降低煤气消耗0．02GJ／t。

3．4降低水耗、蒸汽消耗的技术措施

    (1)持续降低烧结料水分，从源头上降低水分。

    (2)杜绝蒸汽、水的“跑、冒、滴、漏”现象

    (3)合理控制烧结终点，提高带冷机料层布料厚度，对冷却机密封进行改造，提高自产蒸汽质量和压力。

4  效果分析

烧结厂通过采取各种措施，大量应用技术改造和加强操作改进，经济效益明显。

由表2可以看出，通过一系列降低烧结矿工序能耗改造和操作方法改进后，烧结矿产量稳步提升，质量高水平稳定，均达到公司考核要求，而工序能耗均在公司考核目标56．5kgce／t以下，达到完成公司考核要求。

5  结论

    通过综合分析影响工序能耗的固体燃耗、电耗、煤气消耗的主要因素，对应进行工业试验研究及相关工艺参数优化调整试验，并进行相关配套工艺技术改造与改进，在保证烧结矿各项经济技术指标高水平稳定、产量稳步提高的同时，成功的降低了烧结工序能耗，创造了一定的经济效益。