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邯钢360m²烧结机降本节能的探索与实践

王岳飞，高瑞芳，万义东，李敬如

(河北钢铁集团邯钢邯宝公司 炼铁厂)

摘 要：邯钢360m²烧结机通过采取提高低品位廉价原料和含铁冶金废料配比、降低工序能耗等措施来降低铁前成本，并不断摸索适宜的工艺参数，采取一系列技术措施，使烧结矿产、质量指标均满足高炉冶炼要求，对于降低烧结矿降本节能具有重大指导意义。

关 键 词：优化配料；二次资源；超厚料层；标准化操作；降本节能

1 前言

面对钢铁市场的严峻形势，降低烧结生产工艺成本和提高能源利用已成为钢铁企业应对危机的有效措施。2012年底，邯钢360m²烧结机通过提高低品位廉价原料和含铁冶金废料的配比，降低工序能耗等措施，使吨铁成本降低45元。并针对上述原料的烧结特性和烧结工艺技术要求，不断研究摸索适宜的烧结工艺参数，在生产中通过采取一系列技术措施，使烧结矿产、质量指标和冶金性能均满足高炉冶炼要求，对于降低烧结矿降本节能具有重大指导意义。

2 降低成本实践

2.1 优化烧结矿配料结构，降低原料成本

邯钢西区所配加的进口矿主要有巴系、澳系两种系列，常见矿种的成分见表1。其中巴西系列品位高、SiO₂及有害杂质较低，但烧结性能差，配加巴系矿有利于烧结提铁降硅，但是影响烧结成品率；澳矿系列相对品位低、SiO₂及有害杂质高，且麦克粉、PB粉、扬迪粉、火箭粉等含有较高的结晶水，影响烧结的燃耗，但是澳矿的烧结性能相对较好^[1]。为了降低原料成本，邯钢西区进一步优化烧结配矿结构，降低巴西粉与巴粗配比，巴西粉由2011年的29%降低到21.5%，巴粗由2011年的28.2%降低到10%；提高澳矿系配比，澳系由2011年的29%提高到36%，其中澳系粉主要包括纽曼粉与PB粉、扬迪粉，见表2。

通过调整配矿结构，改善混合料的粒度组成，改善混匀料烧结性能的匹配程度。由于褐铁矿的同化性能强，配入量大时会出现过熔现象，故在配矿时与同化温度高的铁矿粉搭配使用，以确保烧结的热态透气性^[2]。在褐铁矿配比20%～40%的情况下，搭配10%左右的国内精粉和南非矿粉，国内精粉属于磁铁矿，同化性弱，而南非矿烧损小，利用褐铁矿和南非矿粉中高的Al₂O₃来烧结矿中的Al₂O₃/SiO₂为0.35～0.4，从而促进SFCA的形成，提高烧结指标。

表1 2012年邯钢西区烧结常用主体矿种化学成分表

表2 2012年邯钢西区烧结配矿结构表(﹪)

注：劣质杂料主要品种有：低品澳粉、高硅巴西粉、洪都拉斯粉、北非粉，料场收地杂料等。

2.2 二次资源的回收利用

2.1.1 冶金废料的回收利用

邯钢西区烧结回收的冶金废料包括炼钢细灰、炼钢粗灰、氧化铁皮、氧化铁红、瓦斯灰、高炉除尘灰等，其化学成分见表3。冶金废料具有烧损大、粒度细、亲水性差、不易与其他含铁原料有效均匀混合、水分波动大、成分复杂、杂质多的特性，会导致混合料粒度组成差，原料透气性变差，造成烧结机炉篦条糊堵，风机系统粘泥和高炉有害元素富集等不利影响。为了降低除尘灰配加的有害影响，将外部配加的除尘灰随混匀料按配比定量配加，配比控制在<3.5%范围内，并对原料场配加作业进行延伸管理，减少配比波动造成的生产波动；内部烧结流程除尘器所回收的除尘灰实行定量配加，不参与配比，范围控制在6%～8%左右。同时为了减少烧结机篦条糊堵以及高炉中K、Na、Zn等金属的富集，将烧结机机头电场收集的除尘灰全部外排。2012年将冶金废料的配加比例提高到5.8%，2012年含铁冶金废料消耗113kg/t，比2011年含铁冶金废料消耗93.22kg/t，提高了17.5%，烧结流程收集的除尘灰实现全部配吃(机头灰除外)，见表4。

表3 2012年邯钢西区烧结回收冶金废料化学成分表

表4 2012年邯钢西区烧结回收冶金废料配比表(%)

2.1.2 焦化除尘灰的回收利用

焦化除尘灰是在干熄焦冷却过程中产生大量粉尘，经除尘器捕捉收集成焦化除尘灰。这种除尘灰粒度极细，小于1mm比例在87%以上，其灰分较高，在28%左右，且发热值低、含硫高，若回收利用易增加焦炭成品灰分，故不适合焦化厂作为回配煤使用。2011年之前全部当作废弃物由附企公司无偿外排。为了避免此部分燃料损失，减少燃料资源浪费，提高废弃物的回收利用率，通过回收焦化除尘灰，按照粗焦与除尘灰按一定比例混合使用，以替代部分烧结固体燃料消耗，即实现了废弃物循环使用，使得烧结燃料单耗大幅降低，其中焦粉单耗由54.85kg/t降低到51.59kg/t，焦化除尘灰全部消耗，吨矿单耗达到6.81kg/t。

3 降低生产工序成本措施

3.1 采用超厚料层烧结

设计台车栏板高度为700mm，料层厚度730mm左右，利用检修将点火炉的位置整体抬高100mm，通过抬高九辊的底座并调整九辊的安装角度，使料层厚度可提高到800mm；在九辊和点火炉之间安装了压辊，以刮平料面。为减少由于料层厚、台车栏板低造成台车两侧漏料的现象发生，在九辊出台车两侧安装了挡料护皮，其高度要高出九辊第二根辊，使台车两侧料层能够加上去，不掉料。在九辊入刮料板的前端两侧分别加装有一定收角的压料板，以减少台车两侧混合料的下倾角，这样两侧由于有一定的收角和一定的堆料，而使料面较密实，减少边缘效应。

由于褐铁矿和除尘灰的烧损率较大，结晶水排除后引起烧结饼体积大量收缩，从烧结料面上可以明显看到，料层收缩厚度达30～50mm。在生产过程中对料面进行预压紧，可增加容积密度，同时减少料层的收缩量，从而提高烧结矿强度和成品率。根据原料不同，在保证负压控制在-16.5kPa左右的情况下，进行预压料操作，一般控制在300mm以下为宜。

3. 2 加强燃料破碎管理，严控烧结矿的FeO

邯钢西区烧结燃料破碎采用的是两台双光辊加四台四辊破碎机。由于设备的老化和磨损，经常满足不了生产要求的﹤3mm粒级达到75%以上。为提高燃料破碎质量，减少粒度的波动，采取了多项管理措施：一是严格控制燃料破碎上料量，延长四辊作业时间，四辊破碎能力由3台*12小时*35吨，改变为3台*18小时*27吨。二是加强现场巡检，及时清除除铁器上杂物，保障设备性能。四辊破碎机辊皮是易损件，由于下辊间隙精度要求高，并且比上辊易磨损，这样可以将下辊换下的旧辊皮上到上辊上继续使用，只需将下辊辊皮进行更换即可，保证辊间隙正常稳定，节省备件费用。三是每班实测燃料粒度和水分值，对粒度偏大的辊子及时处理，杜绝带病作业。

烧结矿中FeO含量高，会造成燃料 “无益燃耗”及还原性变差。实践表明，当FeO含量在10%以下时，FeO每降低1%，燃耗可降低2%～3%。一方面由于料层提高，厚料层的自动蓄热作用，降低热量投入；另一方面，对于高碱度烧结矿，需要一个低温烧结气氛^[1]。当FeO升高时，铁酸钙液相的生成量就减少，此时，烧结矿强度就会降低。因此将FeO目标值控制在8%～9%，要求配料注意称量燃料粒度，中控严格掌握配碳量，勤观察燃料下料量，看火工勤观察机尾断面情况，并及时调整燃料配加比例，降低固体燃耗，见表5。

表5 2009年～2012年烧结各项能耗指标变化表

3.3 降低有害漏风，调整风箱调节阀开度，优化风量分配

国外一些烧结厂的实践证明：漏风率每减少10%，可增产6%，每吨烧结矿可减少电耗2kW/h，减少焦粉1kg，降低煤气消耗1680kJ，成品率提高1.5%～2.0%^[3]。为了治理漏风，利用检修时间，将台车上的坏篦条，坏隔热垫进行集中更换，并清理篦条糊料情况，特别是对点火炉下面的风箱密封板进行补焊、机尾风箱、各风箱支管膨胀节处和大烟道等漏风点的临时焊补和集中更换，保证烧结机的有效风量，使烧结机的漏风率从55%降到40%左右。

调整风箱调节阀开度，优化风量分配，将点火炉下方1、2号风箱调节阀实现自动控制，开度为5%、10%，点火炉下方1、2号风箱负压控制在5.9kPa左右。根据当时烧结机烧透点的BTP位置调整3至5号风箱开度。另外对烧透点之后的23号、24号风箱的开度调节是减少无用风量，增加有效烧结风量的重要手段。邯钢西区烧结烟道设计为双主排抽风系统，一主排风机负责对烧结机头尾部抽风，一主排风机负责对烧结机中部抽风。为优化和平衡两排抽风风量，同时在24号风箱中设置有6组风箱支管，可在脱硫与非脱硫烟道之间进行切换，用于调节风量，详见表6。厚料层烧结时，为了尽量减小过湿层的厚度，需要提高烧结机中部温度。因此对可切换风箱进行了调整，将原位置在非脱硫系烟道一侧的风箱切换至脱硫系烟道，以提高烧结中部抽风量，优化风量分配。抽风量的优化可以进一步提高中部温度，解决烧结终点位置靠后的问题。

表6 360m²烧结机风量分配表

3.4 标准化操作，量化管理，提高烧结机台时产量和日历作业率

由于受原料采购和库存量的影响，烧结生产中变堆比较频繁。为了稳定烧结过程，定期检测并跟踪原、燃料基础数据。每班检测燃料和熔剂的粒度、水分值，对变堆前后混匀料的粒度进行记录，稳定燃料配比，控制一、二混加水情况，并根据混匀料平均粒度，调整料层与机速的匹配关系，建立烧结攻关台帐数据库。增加了烧结过程各种控制参数的历史趋势，各班参考参数的变化趋势，就可快速地做出相应的调整，并建立料层厚度、机速、圆辊速度及上料量的函数关系，实现烧结各项操作参数的自动控制，减少了人为控制引起烧结过程的波动，实现了无间隙交接班，主要操作参数见表7。

表7 360m²烧结机主要操作参数统计表

为了提高烧结机作业率，一是提高各岗位的操作技能，加强设备点检工作，更好地提高检修质量，确保工艺设备连续稳定地运转；二是合理安排检修，将检修时间与仓满时间有效结合，尽量减少零星停机。另外针对除尘灰、熔剂皮带机经常淤灰造成生产波动的问题，将星型卸灰阀电机增加上限，解决了因灰仓蓬仓后，由于卸灰阀达到最快运转速度，当再次下料时瞬时涌出造成烧结矿成分波动的问题。

3.5 加强工艺操作 降低电耗

为了进一步降低电耗指标，根据电价峰谷差价，对破碎系统实行“避峰就谷”措施，降低峰段电量，提高谷段用电，并杜绝上料皮带空运转，增加高炉大小烧直过料量，减少缓存仓皮带的启停次数，降低电耗。实施严格的主抽风机启停制度，控制风机空转时间，停车检修后根据季节控制在1.5～2h内停止主抽风机。除尘风机随流程启停，杜绝出现提前启除尘风机现象。按季节保证在烧结矿冷却温度<150℃的情况下尽量减少冷却风机运转台数。现场配置5台冷却风机，每台功率710kW，少开1台每年可节电6219600kW·h，折合烧结矿节电0.83kW·h/t，历年电耗指标见表8。

表8 2009年～2012年烧结电耗指标表(kW·h/t)

3.6 余热的回收

烧结过程中排放的热量约占总能耗的49%。在冷却过程中，每吨烧结矿通过冷却空气带走热量约为0.55～0.63GJ，占烧结总能耗的30%左右^[2]。邯钢烧结充分利用烧结矿的显热，对环冷机一二段热废气进行回收。每台环冷机配置1台双压余热锅炉，产生的蒸汽用于1台双压补气凝汽式汽轮发电机发电。2012年烧结环冷余热发电量约占总电耗的46.8%，创效3484万元，余热发电量见表9。

表9 2009年～2012年烧结余热发电量

4 结果分析

随着低价原料和冶金废料配比的不断增加，烧结矿中SiO₂含量由2010年的4.83%上升到2012年的5.18%，提高了0.35%；Al₂O₃含量由2010年的1.66%上升到2012年的1.87%，提高了0.21%；烧结矿的TFe由2011年的57.35%下降到2012年的56.26%，降低了1.09%；为了稳定烧结矿转鼓指数，将烧结矿的碱度R由1.99提高到2.07，使烧结矿的转鼓指数提高了0.41%，见表10。

表10 烧结矿化学成分变化表

5 结论

(1)在烧结中配吃高比例的廉价褐铁矿和冶金废料是降低烧结成本的有效措施。

(2)对除尘灰配加进行延伸管理，外配除尘灰随混匀料定量配加，配比控制在3.5%范围内；内部除尘灰定量配吃，不参与配比；机头灰进行外排处理。

(3)在高比例褐铁矿烧结的条件下，通过采取优化配矿、提高料层厚度、压料、降低漏风、优化风量等技术措施，对稳定烧结矿产、质量有明显效果。

(4)加强燃料破碎管理，实施避峰就谷措施，提高余热发电水平，降低电耗；量化管理，实行标准化操作，稳定烧结过程，提高烧结机台时产量和日历作业率，降低工序能耗。

(5)随着铁矿石价格不断上涨，烧结进口铁矿原料条件逐渐变差，烧结生产压力增大，降本任务更加艰巨，需要在实际生产中不断探索和总结，长期坚持节能降耗的工作重点，适应社会节能减排的总体要求。

参 考 文 献：

[1]   薛俊虎．烧结生产技能问答．冶金工业出版社，2003.2．

[2]   周裕斌．攀钢烧结节能降耗措施.四川冶金，2012.2．

[3]   李庆升，杨福州．邯钢24m²烧结机节能降耗的实践．邯钢科技，2003.3．