降低包钢烧结矿固体燃耗技术攻关

段祥光  贾 永  曹立刚

【摘  要】本文结合国内外先进的烧结节能技术，分析了包钢烧结工序能耗结构及工序能耗较高的原因，介绍了在降低工序能耗方面所采取的主要新工艺，新技术。通过改善燃料粒度，提高烧结料层厚度，降低烧结矿FeO含量，稳定烧结矿化学组成，使包钢烧结矿固体燃耗显著下降。

【关键词】烧结  固体燃耗  工艺参数  措施

1.前言

烧结工序能耗约占钢铁生产总能耗的10%，仅次于炼铁，是钢铁生产的第二能耗大户^[1]。烧结工序能耗成为吨钢成本中重要组成部分，而我国目前烧结工序能耗较国外先进水平平均高出约20kgce/t，且国内各厂之间的差距也较大。烧结节能潜力巨大，降低烧结工序能耗，对降低钢铁生产的吨钢能耗，节约生产成本，具有深远的意义。

烧结工序能耗包括固体燃料消耗、电力消耗、点火煤气消耗、动力（压缩空气、蒸汽、水等）消耗，其中，固体燃耗占到75%左右。因此降低烧结固体燃耗成为烧结降工序能耗的主攻方向。

包钢由于白云鄂博特殊矿的原因，烧结固体燃耗较其它企业偏高，包钢为此进行了多年的技术攻关，也取得了显著的效果。为进一步降低烧结固体燃耗，改善烧结矿质量，包钢炼铁厂近些年进行了全面技术攻关。

2.包钢烧结工序能耗结构分析

2.1 包钢烧结工序能能耗结构

图1  包钢炼铁厂工序能耗结构

如图1所示包钢烧结工序能耗主要由四部分构成：固体燃耗、电、煤气和低压蒸气，其中固体燃耗占到81.74%。

2.2 包钢与其它钢铁企业工序能耗结构对比

表1  包钢与其它钢铁企业工序能耗结构对比

就表1中数据分析可以得出以下结论：

2.2.1 包钢烧结工序能耗高出宝钢、鞍钢、武钢6CEkg/t以上；

2.2.2 包钢烧结固体燃耗高出宝钢、鞍钢、武钢9CEkg/t以上；

2.2.3 包钢烧结固体燃耗在工序能耗中的比例明显高于宝钢、鞍钢、武钢；

2.2.4 包钢降低烧结工序能耗的关键在于降低烧结固体燃耗。

3.降低烧结固体燃耗主要技术措施

3.1 提高燃料粒度合格率，改善燃料粒度组成

在烧结生产过程中，固体燃料的燃烧反应为混合料生成烧结矿提供了充足的能量，对烧结矿的产量、质量、能耗以及环保产生显著影响^[2]。众所周知，固体燃料的燃烧属于气——固反应，受扩散过程控制。因此，烧结燃料的燃烧速度及燃烧层的厚度与燃料粒径、气流速度密切相关。一般情况下，焦粉粒度偏小，小颗粒的燃料易被气流抽走，燃烧速度过快，产生的液相量不足，最终导致返矿量增加，能耗增加；同时燃料粒度过细时，燃烧速度与传热速度将不同步，高温时间短，使成品率显著下降，固体燃耗亦上升。相反，焦粉粒度粒度过粗，在烧结料中分布不均匀，易造成热量分布不均匀，燃烧不完全，造成烧结矿质量差，导致成品率下降，返矿量增加，固体燃耗势必增加。因此，探讨在同一原料结构下，燃料粒度对固体燃耗的影响意义重大。在包钢原料及工艺条件下，焦粉粒度-3mm 粒级含量为80-85％左右为宜，同时根据试验室“不同燃料粒度组成烧结杯试验研究”，-0.5mmm应小于30%控制。

3.1.1 燃料破碎系统工艺改造

3.1.1.1 将原n18-2延长到预筛分，目的是将四辊破碎后的干馏煤经过予筛分过筛，进而合理控制煤粉粒度（见图2）；

3.1.1.2 另加一条皮带机M5，目的是专门走预筛分筛下物，即成品皮带（见图2）；

3.1.1.3 普通四辊改为液压四辊，增大破碎能力（见表2）。

表2  原四辊和液压四辊相关参数对比

3.1.2 筛分系统改造

筛分筛网由普通筛网改为不锈钢筛网，延长了筛网使用寿命，由原来每周更换两次延长到40天更换一次，提高筛分效率。

通过以上技术改造，燃料破碎粒度合格率明显提高，其前后对比结果见图3。

通过对破碎系统及筛分系统改进优化，供烧结的燃料粒度组成及合格率明显改善、提高，2006年合格率为85.49%，2007年和2008年分别达到97.39%和98.22%。2006年-3mm粒级为65.94%，2007年为79.60%,2008年1-10月为81.78%。为降低烧结矿固体燃耗改善烧结质量提供了良好的原料基础。

3.2 优化工艺参数

3.2.1 提高烧结料层，实施后料层操作

厚料层烧结不仅使热利用率提高，燃料消耗相应降低，而且因烧结过程自动蓄热量增加，高温保持时间延长，表层返矿量相对降低，减少了烧结过程不均匀带来的影响，使烧结矿的结构均匀，质量提高，成品率和转鼓提高，固体燃耗和烧结矿FeO降低。料层厚度越高，烧结固体燃耗愈低。我国主要钢铁企业烧结生产统计表明烧结料层每提高10 mm，燃耗可降低l～3 kg／t。但综合考虑烧结矿各项指标，烧结料层厚度宜控制在700～750 mm。

根据包钢四个烧结车间设备状况及实际生产情况，分别采取了提高台车挡板，降低底料厚度等不同措施，以提高烧结有效料层厚度。

四烧车间1#、2#烧结机，二烧车间1#、2#、3#、4#烧结机，一烧2#烧结机料层提高到700mm，三烧车间料层达到650mm，一烧车间1#烧结机达到630mm。

一烧车间底料由100mm降至80mm；二烧车间由80mm降至60mm；三烧车间80mm降至60mm；四烧车间100mm-80mm降至60mm-40mm。

图4  烧结机料层厚度变化

3.2.2 稳定降低烧结矿FeO含量

烧结矿FeO含量是烧结生产和高炉冶炼的重要质量指标之一。以往的研究表明，烧结矿FeO含量与烧结过程配碳量呈强正相关关系，与烧结矿的还原度和低温还原粉化指数密切相关。降低烧结矿FeO含量有利于降低烧结能耗，改善烧结矿的还原性，降低高炉冶炼焦比^[3]。生产实践表明：烧结矿FeO含量降低1％，烧结固体燃耗降低3kg／t，高炉吨铁燃耗降低15kg／t。而日本试验和生产经验数据统计结果表明：烧结矿中FeO增减l％ ，影响固体燃料消耗增减2～5 kg／t。但过低的FeO含量又会使烧结矿的强度变差，低温还原粉化率提高，烧结成品率降低。因此在保证烧结矿强度的前提下，降低烧结矿的FeO含量就是降低配碳量。为了稳定和降低烧结矿FeO含量，焦粉下料量采用电子皮带秤控制，并在接班、交班和班中加强配料工对焦粉的人工称量，保证了焦粉配比的稳定。同时加大了对FeO的考核力度，制定了《烧结稳定FeO操作考核办法》，根据各车间实际情况规定了相应的考核范围，目前烧结矿FeO含量基本稳定在7.00％ ～9.00％（三烧由于进行复合烧结试验控制范围为8.50%-10.50%），有效地降低了燃料的用量。

如图5所示，2006年包钢烧结矿FeO含量8.52%,2007年和2008年分别降低至8.14%和7.94%，而FeO合格率由2006年的97.68%，分别提高到2007年和2008年的98.41%和99.79%。

3.3 提高烧结矿碱度合格率及稳定率

返矿主要来源于台车表层，两侧，底部等部位，返矿量的增加主要是烧结过程波动造成的，其结果是烧结矿产量的降低，燃耗上升。因此稳定烧结生产是降低返矿量，降低燃耗的主要措施之一。

3.3.1 提高混匀料成分稳定率

首先在混匀料场的配料室增设电子皮带秤，并定期对电子称进行校正或整改，标定给料圆盘的下料量，达到配料有效计量。其次合理处理原料场平铺堆料的端部料。端部料理化性能波动大，采取端部料返回一次料场，有利于混匀混料。第三采用block堆料法，堆料层数不低于420层。

3.3.2 圆盘给料机改造

配料室圆盘给料机存在下料量不均的问题，尤其是焦粉、白灰、白云石、冷返矿等用量低但要求准确度较高的料种，波动较大。为减少生产波动，提高配料准确性，将焦粉、灰石等的园盘给料机改为拉式皮带，混匀料园盘给料机改为宽带给料机，提高下料准确度。

3.3.3 稳定上料减少调整

稳定烧结上料量，正常生产1#、2#烧结机上料量稳定在80公斤、高返20%、不允许调整上料量，机速变化可调整高返配比或冷返配比、每次调整范围不允许超过10%,通过稳定上料量，保证车间四个生产工段烧结矿成份稳定。

4.包钢烧结固体燃耗对标分析

通过一系列的技术攻关，强化管理，狠抓操作，包钢炼铁厂烧结矿的固体燃耗指标有了明显进步，具体数据见图6。

图6  烧结固体燃耗变化趋势

与2006年相比，2007年和2008年1-10月烧结矿固体燃耗分别降低了0.92Kg/t和5.29Kg/t。

4.2 包钢与其它钢铁企业能耗对指标比

表3  包钢与其它钢铁企业工序能耗结构对比（2008年10月数据）

注：为保证对比的合理对等，选取了全国所有265m²烧结机数据；包钢为2008年10月全厂烧结机数据。

由于包钢在原燃料管理上的特别之处，包钢烧结固体燃耗较实际值偏高很多。其一，干馏煤的报表数据包含10%的水分，造成固体燃耗报表数据高于实际值；其二，报表中固体燃耗数据包括烧结强化剂，同样使其高于实际值。

5.结论

5.1 通过对破碎系统及筛分系统改进优化，供烧结的燃料粒度组成及合格率明显改善、提高，焦粉-3mm粒级达到81.78%。为降低烧结矿固体燃耗改善烧结质量提供了良好的原料基础。

5.2 通过提高料层，降低底料厚度，稳定烧结生产等系列攻关， 烧结矿FeO降低至7.94%，FeO合格率提高到99.79%，烧结矿碱度合格率及稳定率分别提高到96.75%和93.00%。

5.3 与2006年相比，2007年和2008年1-10月烧结矿固体燃耗分别降低了0.92Kg/t和5.29Kg/t。

5.4 烧结固体燃耗的降低不仅可以创造可观的经济效益，同时可以减少CO₂ 及SO₂等有害气体的排放。

参考文献

1.张军红等，烧结过程降低烧结固体燃耗途径的探讨[J]，冶金能源，2002，（1）：21。

2.吴忠军，烧结工艺操作参数对固体燃耗的影响[J]，河北冶金，2007，（6）：22。