红钢烧结生产节能对策

周伟

(昆钢集团红河钢铁有限公司炼铁作业区)

摘 要：在当今资源紧缺、市场竞争激烈的情况下，降低生产能源消耗就是创造最大效益。本文简要阐述红钢公司烧结现状；分析、论述降低烧结能耗的技术措施和对策。

关 键 词：烧结；能耗；节能；对策

1 前言

能源是国家可持续发展的物质基础，是全球关注的话题。用好能源、节省能源消耗，已经成为我国整个国民经济，特别是钢铁工业发展的重大战略任务。

钢铁生产是能耗大户。烧结生产中的能耗虽然仅占钢铁生产能耗的10％左右，但因我国钢铁生产的基数大，因此，降低烧结能耗已显得十分重要，是烧结工作者为之努力奋斗的永恒课题。

2 烧结生产的能源消耗

2．1 烧结规模

红钢于2003年建厂，至今共有烧结机3台，有效烧结面积为470m2。其中：

(1)1号烧结机于2005年2月投产，有效抽风面积90m2，后经改造扩大到105m2。

(2)2号烧结机于2006年9月投产，有效抽风面积90m2，后经改造扩大到105m2。

(3)3号烧结机于2010年2月投产，有效抽风面积260m2。

2．2 我厂烧结生产的能耗

烧结生产的能源消耗主要由固体烧料消耗、气体燃料消耗、动力消耗三大部分组成。其中：固体燃料(焦粉、无烟煤粉)消耗在烧结生产能源消耗中所占的比重最大，约占烧结总能耗的70％；点火的气体燃料约占烧结总能耗的10％，动力消耗约占烧结总能耗的20％。由于烧结机规模不同、技术装备水平、环境保护等不同，烧结能源消耗的水平也有一定差距。以2010年烧结生产为例，表述如下：

(1)烧结工序能耗：1号、2号烧结机系统，3号烧结机系统分别为74．631、74．008kg．标煤/t—s。

(2)烧结固体燃耗：1号、2号烧结机系统，3号烧结机系统分别为78．662、78．689kg标煤/t—s。

(3)点火煤气消耗：1号、2号烧结机系统，3号烧结机系统分别为51．370、53．497MJ／t—s。

(4)电力消耗：1号、2号烧结机系统、3号烧结机分别为56．466、62．058 kwh／t—s。

与国内先进企业相比，我公司烧结能源消耗水平仍较高，存在一定的差距。例如国内能耗水平较好的烧结厂首钢53．24kg标煤/t—s，相比高21．80kg标煤/t—s。尚有较大的潜力可挖。

3 节省烧结能耗的对策

3．1 节省固体燃料消耗

烧结混合料中的固体燃料消耗占烧结工序总能耗的70％左右，因此，降低固体燃耗是烧结节能工作中的主要方面。

2010年2月随着3号烧结机的投产，3台烧结机产能远远大于高炉用量需求，所以烧结矿生产任务大多数由一大一小两台烧结机承担。小烧结系统由于时开时停，所以造成消耗指标升高；3号烧结机系统由于刚投产，设备故障较多，开停机频繁，再加上一些配套设施不完善，未投入使用，人员操作水平较低，造成烧结矿燃耗居高不下。作业区针对此事，成立了降低烧结燃耗攻关小组，从多个角度人手对烧结固体燃料消耗进行攻关。

3．1．1 存在问题

我厂烧结所用燃料以无烟煤为主，部分焦末补充。但由于雨季较长，无烟煤中水分太大，给燃料破碎工作带来了一定困难，导致燃料粒度偏析。破碎后入仓的燃料水分大，给配料工作也带来了困难，影响了配料的准确性；同时由于部分燃料在倒运过程中受到污染，影响到其固定碳和灰分等含量；致使烧结过程中燃料时大、时小，严重的影响了烧结状态，导致烧结过程控制不稳定，产生大量返矿。同时，烧结矿的落下强度、还原粉化率、还原性，与烧结混合料中的固体燃料的燃烧反应有密切关系。为充分满足烧结过程燃料的需求并节省燃耗，降低生产成本。

3．1．2 对策

(1)严格控制进入配料仓的燃料质量。

加强现场管理工作，杜绝倒运过程中泥块、石头流入下道工序；燃料破碎进行质量把关，对杂物及时检出，尽量避免破碎后进入配料仓。

严格控制燃料粒度，减少燃料中过细粒级和过粗粒级，无烟煤粒度0—3mm占74+9％，焦末粒度0—3mm占80±2％，这是因为燃料粒度过细在除尘抽风过程中会造成燃耗损失，同时在烧结过程中易产生“闪火现象”，易使高温区厚度过小，不能保证高温反应所必须的时间，影响烧结矿的产量和质量；否则，需增加燃料的耗量。如果燃料粒度过粗，使燃料分布不均匀；大颗粒焦炭使高温区温度过高、厚度过大、生成液相过多，虽可相应地提高烧结矿的强度，但温度过高会产生过熔现象，使烧结料层阻力增大，产量下降，而且会增加烧结矿中FeO含量，恶化烧结矿的还原性，不利于高炉的增铁节焦；而在燃料少的地方，将烧不透，出现“夹生料”现象，增加返矿量，降低成品烧结矿的产量和质量。

(2)实施厚料层操作，使烧结料层高度达到600~700mm。

从热交换的观点看，在烧结过程中随着燃烧层向下移动，上部烧结层的热交换作用迅速地加强起来，空气得到强烈的加热后温度升高，上部烧结矿层的“自动蓄热作用”可提供燃烧层总热量，所以燃烧层的最高温度是沿料层高度自上而下逐渐升高的。因此，从烧结的经济性和节省烧结混合料的固体燃料用量出发，提高烧结料层高度是必要的，而且提高烧结料层高度，有利于烧结产质量的提高。为了进行厚料层烧结，我们采取下列措施：

a)加强混合造球，改善混合料的粒度组成，提高烧结料层的透气性。为达此目的，采取：

(1)采用高效的混匀与造球设备，提高造球效果。

(2)延长混合造球时间达8分钟以上。

(3)添加生石灰。使生石灰消化为消石灰，提高混合料的成球性能。

(4)烧结混合料运输系统优化，采用低交料的配置，减少落差，减少混合料中的小球在运输倒运过程中被粉碎。

b)提高混合料的料温达45～55℃，消除烧结过程的“过湿现象”或减少烧结料层的“过湿带”厚度，改善烧结料层的透气性。采取：

(1)加生石灰，混合料中配加生石灰，使用生石灰消化器，生石灰在加水消化后，放出大量热量，料温可提高10～15℃。

(2)蒸汽预热混合料，一是在一次混合机和二次混合机中通入压力0．3～0．4MPa的蒸汽，二是将蒸汽喷入到混合料矿仓内(但是此方法造成工作环境污染较大)，预热后的烧结混合料中的小球料表面湿度增加，可减少通过料层的气体阻力，提高烧结料层的透气性。

(3)采用长沙院设计的双斜式点火炉，在点火后有一段保温罩，一定长度上向料层供给350℃左右的热风，实现热风烧结。

c)回收环冷机1号至2号冷却风机之间烧结矿冷却的高温段热废气，进行热风烧结。

d)改善布料操作，严格实施沿台车宽度均匀分布、纵向平铺，厚料层烧结；点火温度控制在1100±50℃；在点火后的一定长度上向料层供给350℃左右的热风，实现热风烧结；适当的高负压烧结操作，当烧结料层厚度为600~700mm，主抽风机的负压达到16000Pa左右。

3．2 节省气体燃料消耗

烧结点火的气体燃料消耗占烧结工序能耗的10%左右。因为节省煤气消耗不仅节省能源，而且可把节省的煤气用于TRT发电和轧钢等工序，提高企业的综合经济效益。我烧结厂采取如下对策：

a)选用高效节能型双斜式点火器；

b)为保证点火质量，采用空气、煤气双预热点火器，使空气预热到150~200℃，高炉煤气预热到80~120℃，确保点火温度为1150±50℃，虽然此技术的煤气(热能)消耗较大，但这是利用低热值的煤气，变废为宝，在技术和综合经济上是可行的。

c)厚料层烧结，降低煤气消耗。

d)回收烧结系统内部的高温废气进行热风烧结。

3．3 节省动力消耗

3．3．1 节电

随着国家对环境保护的要求越来越高，用于烧结厂环保方面的电力消耗也随之增加。因此，烧结厂的电力消耗约占烧结工序总能耗的20％左右。2010年我厂1号、2号烧结机电耗为56．466kwh／t—s，3号烧结机为62．058kwh／t—s；电耗差距很大，通过技术改造和加强内部管理，使电耗降至目前的56kwh／t—s以下，采取下列对策：

3．3．1．1 合理化操作，使用好主抽风机

在烧结中，耗电量最大的是烧结主抽风机，其耗电量在国内占烧结厂总电耗的50~60％，随着主风机向高负压发展，主风机的电机安装容量也越来越大，3号烧结机(260m2)，安装了两台风机，其中分别为：风量15000m3／min、负压为17000Pa、电机为5600kW。因此，为保证风机在理想的状态下工作，同时节省电耗，我们制订补充了了相应的管理制度：

(1)风机启动后，必须在15分钟之内恢复烧结生产，不造成更大的电力消耗。

(2)生产过程中，严格控制烧结终点温度，在保证烧透的情况下，尽可能管小风门。

(3)生产过程中，凡遇到大于4小时处理时间的故障，必须停止风机。

(4)利用每次检修时间，必须清理大烟道内积料，不影响到烟道内气流，同时影响到风机。

(5)采用适当的厚料层(600~700mm)、适当的高负压烧结(16000Pa)烧结，不造成风量的过多浪费。

(6)严格烧结工艺控制，平衡好双烟道的风量、废温，加强布料工作，避免风机出现喘振，保证风机稳定运行。

3．3．1．2 解决、改善抽风系统漏风问题

在烧结抽风系统中，漏风现象相当严重，漏风率在40％以上。由于烧结抽风系统的漏风，减少了烧结料层的有效抽风量，使烧结矿的产质量降低，特别是厚料层烧结，更需防止有害漏风。为降低漏风率，我们采取：

(1)加强烧结机头尾密封板的维护工作。在3号烧结机，机头采用一道密封，机尾采用两道密封，特别是改造了头、尾密封板下方的散料收集管，并制订了严格的放料清理制度，保证了密封板的灵活性。

(2)烧结台车采用双板弹簧密封。

(3)1号、2号烧结机在台车上加装了密封罩，一定程度上减少了漏风现象，同时积聚大量的热能，有助于减少烧结过湿层，从而提高产、质量。

(4)在烧结机风箱内侧，一部分采用满焊，减少为防止热膨胀变形同时堵漏所设置的石棉绳损坏而引起的风量损失。

(5)为防止风箱连接处法兰位置热膨胀变形，同时防止法兰处堵漏的石棉绳损坏而造成风量损失，采用了包盒式满焊，即解决了漏风又防止了热变形。

(6)改善布料，减少边缘效应。

(7)加强台车维护，减少台车隔热垫烧损和掉炉篦条等。

(8)风箱弯头设耐磨弯头和柔性膨胀器。

3．3．1．3 改造厂区绿色照明灯

在公司的大力支持下，我作业区成功改造了绿色照明灯。将原来所使用的120W、160W普通照明灯改造成了80W节能型照明灯；1000W型的大型探照灯改造成400W的节能型射灯。共计改造大小照明3400余盏，从小事落实，做好节电工作。

3．3．1．4 改造变频风机，节省电能

在1号、2号烧结系统，改造了5台带冷鼓风机和1台破碎除尘风机采用变频调速；在烧结生产中短期停机时采用低速运行，减少电能消耗。

3．3．1．5 在1号、2号烧结系统建立了发电站，成功回收烧结系统内部的高温废气进行低温余热发电

3．3．1．6 加强用电设备的维护、管理

2010年作业区加大设备管理工作，特别是电气、仪表等计量设备。制订、补充了计量设备管理办法，细化了管理责任制，建立了相应的管理台帐，并加大了电气设备的点、巡检工作，发现问题，及时处理解决，从根本上提升了电气设备管理工作，在2011年3月作业区荣获集团公司“三星级设备管理单位”的荣誉称号。

3．3．2 节水

烧结生产中水消耗其实很少，除烧结料在混合机中的补水量较大外，其余设备的正常冷却水有少量损失可忽略不计。

3．3．2．1 混合机补水使用炼钢污泥

我厂的炼钢污泥量大，是湿法除尘的副产品之一，它具有化学成分波动大、含铁量高、碱性物含量高、粒度细、含水量高、粘性大等特点。从以上特点看，除了污泥的化学成分波动大对烧结生产有一定的影响外，在烧结生产中加以科学合理的利用，不仅可以增强造球效果，改善烧结料透气性，同还可以替代部分含铁原料，部分熔剂。最大的好处就是节约了生产用水，减少了公司排污，对于公司实施节能降耗、挖潜降本的战略具有很重要的意义。

因此作业区成立了“烧结提高污泥使用量专项工作组”，制订了目标，内容和措施，确保了烧结配加污泥的使用量(根据炼钢污泥量，一个月大至使用污泥9000余吨)，保证了污泥无外排现象，达到节源降耗的目的。

3．3．2．2 成功改造地下水管网，加大用水制度的管理

由于设计时，我烧结厂的水管网为埋地，此处又为膨胀土和回填土区域。加之当地的气候条件比较特殊，造成地下土质的变化带来了烧结系统地下管网大多数挤压破裂，给水资源带来了极大费。在公司的大力支持下，作业区成功改造了地下管网，将水管网全都改造成了明管，解决了管网破裂损坏不好处理的问题，也方便了水系统的管理工作。

4 结论

(1)通过控制燃料质量、延长混合料造球时间，改善混合料粒度组成，提高混合料温度，改善布料操作，降低漏风率等措施，提高了烧结矿成矿率，能源消耗指标得到控制。

(2)节省燃耗，节约用电、用水，加强工艺操作控制等一系列措施使得，我厂的烧结工序能耗从原来的74kg标煤/t—s以上降至现在的68kg标煤/t—s，随着节能对策的不断深入实施工序能耗还再不断降低，但与烧结工序能耗的最好水平53．24kg标煤／t—s(首钢)相比差距还很大。降低烧结能耗的措施很多，采取的节能办法不少。我们相信，只要在今后的工作中不断学习、总结，总结中摸索、发现，发现中探索、改进，红钢烧结的降耗工作将做的更好。

5 参考文献

[1]   王艺慈．烧结球团500问．化学工业出版社，2010．