降低烧结固燃消耗实践生产

2022-04-02成继勋徐号锋

山西冶金 2022年1期

关键词：无烟煤烧结机漏风

肖琪，成继勋，徐号锋

（陕钢集团汉中钢铁有限责任公司，陕西勉县 724200）

能源消耗占烧结生产的总成本的12%，其中固体燃料消耗占烧结总能耗的50%～60%，因此降低烧结固体燃耗对于降低烧结成本有重要意义。

1 汉钢烧结概况

陕钢集团汉中钢铁有限责任公司（以下简称汉钢）拥有2 台265 m2烧结机，供应1 280 m3和2 280 m3两座高炉生产。

2019 年，汉钢开展烧结提产降能耗攻关，烧结矿固体燃料消耗从58.6 kg/t 降低至54.1 kg/t，烧结机利用系数降低0.06 t/（m2·d），但高炉返矿率从26.8%降低至23.33%，高炉返矿比例降低4%，烧结矿入炉率从75%提升至78%。

2 降低固燃措施

本次攻关主要从以下几个方面入手：一是设备升级改造，降低漏风率；二是调整烧结固体燃料结构和调整溶剂配比；三是提升料层厚度；四是强化人员操作。

2.1 烧结设备升级改造

汉钢2 台烧结机自2012 年至2018 年，长期使用导致设备老化漏风严重，虽然利用日常生产空隙多次对设备进行恢复治理，但烧结漏风率依旧高达59%。2018 年年底及2019 年年初，利用汉钢1 号高炉大修时间（计划60 d），同步对烧结机漏风进行了系统治理，烧结机漏风率由59%下降为40%,烟道烟气中氧含量由13%降到10.5%（详见表1）。

表1 烧结漏风率变化情况

1）对台车本体进行了机械加工处理并修复，更换了所有上栏板（栏板由2 块变成1 块）、台车栏板由750 mm 提升至1 000 mm，台车与栏板之间由2排螺丝连接；更换破损垫板，使台车侧面紧密接触。

2）重点治理风箱、大烟道卸灰阀、电除尘等长期难以处理的漏风点，更换头尾柔磁性密封装置、部分卸灰阀、膨胀节。

3）对烧结机本体外部新增钢板护罩全密封，减少热量损失。

2.2 优化燃料结构和调整溶剂配比

2.2.1 确定合理燃料结构

汉钢所用的燃料主要有高炉槽下筛分的碎焦、外购焦末以及无烟煤。通过长期生产实践得出，无烟煤在20%时，烧结固体燃料消耗最低（见图1）。因为无烟煤热值（6 675 cal/g）较焦末高1 143 cal/g，所以无烟煤少量配加后，固体燃料消耗先下降。无烟煤燃烧速度高于焦末，燃烧速度快导致产生热量不能被烧结料层充分吸收，所以随着无烟煤配比的升高，固体燃料消耗反而有所上升。在汉钢长期实践中，无烟煤在20%时，烧结固体燃料消耗最低。

图1 烧结固燃随无烟煤配比变化趋势

2.2.2 加强燃料管理，提高破碎质量

以往研究表明，燃料粒度组成对降低烧结燃耗、提升烧结矿质量有较大影响。燃料粒度粗，在烧结过程中不能完全燃烧，到环冷机中继续燃烧，很容易烧坏环冷机后面的皮带；同时，其在烧结布料偏析大，大颗粒的燃料集中在台车下部，下部局部温度过高，烧结矿粘台车严重且易烧坏炉篦条、隔热件。燃料粒度过细，则燃烧速度过快，使烧结反应过快，铁酸钙晶体成长不完全，影响烧结矿质量。

2.2.2.1 加强燃料质量监管，进行燃料分级管理

1）对进入大棚燃料进行初验，粒度超标者一概拒收。

2）每班对配料室燃料进行送样检验，并及时关注化验结果，发现水分、固定碳等异常及时向供销部反馈信息。

3）根据进场燃料品质进行搭配使用，保证烧结机使用焦末质量稳定。

2.2.2.2 提高燃料破碎质量

1）加强维护燃料大棚振动筛，避免大颗粒焦丁进入破碎系统。加强进入对辊、四辊流量及料层的控制，做到薄铺平铺。

2）将进入破碎前的托辊由槽型托辊更换为平托辊，对辊及四辊入料口加装斜导料板，提高破碎辊燃料分布的均匀性。

3）做好辊皮的维护工作，定期更换四辊、对辊辊皮，定期对四辊辊皮进行车削。

经过诸多措施，固体燃料粒度的-3 mm 粒级已经由70%～75%稳定至75%～80%，+5 mm 粒级由7%降低到4%。

2.2.3 调整熔剂配比

汉钢目前使用的溶剂为生石灰、白云石粉、石灰石粉、轻烧白云石粉四种，将石灰石粉配比下调，提高生石灰配比，改善烧结制粒，从而有利于料层透气性的改善。

2.3 提升料层厚度

厚料层烧结的核心在于改善料层的透气性，通过提升烧结料粒级改善冷态透气性，汉钢公司混合料+3 mm 粒级从75%提升至82%，具体措施如下：

1）合理优化配料结构。汉钢使用的矿粉全部依靠外购，采购的精矿粉种类繁多，品质差异较大。为不影响透气性的前提下提高烧结矿的品位，配矿中将粒度相对较粗的精矿粉（-200 目＜65%）在烧结使用，烧结矿配矿结构执行30%～40%巴西矿（赤铁矿为主）+30%～50%澳矿（褐铁矿为主）+15%～30%磁铁精矿（磁铁矿）。

2）改变除尘灰配加方式。厂内除尘灰最初为加湿机加湿后进入一混配加，使用效果不佳，下料量很不稳定，容易出现“跑干料”现象；在实施超厚料层攻关时，将除尘灰加湿后直接配加到混匀垛中，同时将混匀垛堆料层数提升由350～400 层至400～500 层，堆料从5 万t 提升至7 万t，混匀效果明显好转，烧结矿成分波动降低。

3）返矿提前加水润湿：为强化混匀制粒效果，在返矿皮带至至配料仓内的下料口，向返矿喷雾化水，将返矿提前润湿，有利于返矿成为制粒核心，同时提升造球后的质量。

4）强化混匀制粒效果：更换混合机衬板，使用锥形逆流分级造球技术，在圆筒混合机入料端加装了正螺旋导料板，导料板与物料运行轨迹相同，有利于物料的运动，避免积料、结圈。在造球段加装了逆螺旋导料板与，与物料运行轨迹相反，从而延长了造球时间，提高了造球率，大粒度的优先向前滚动，实现物料分级。混合料＞3 mm 粒级从75%提升至了82%，提升7%。

5）联合松料技术应用：在料层下部使用三层送料器的基础上，在九辊前方将1 排松料棒插入烧结料层上部25 cm，在台车前进过程中，将台车上部烧结料进行疏松，从而改善料层上部透气性。

2.4 强化人员操作

2.4.1 合理的FeO 控制

烧结矿FeO 的含量烧结配碳量有直接的关系，提高FeO 就得增加燃料配比，而且烧结矿FeO 的升高也会影响烧结矿的还原性能，不利于高炉冶炼。当w（FeO）在12%以下时，w（FeO）每降低1%，燃料消耗可降低2%～3%。

表2 2019 年烧结矿w（FeO）及FeO 稳定率

由图可以看出，二季度烧结矿FeO 控制较低，燃料比较其他季度有明显降低，结合汉钢实际情况，烧结矿SiO2为5.2%～5.5%，烧结矿碱度为2.0～2.1，烧结矿w（FeO）应控制在8.5%～9.5%，在保证烧结矿质量没有大的波动的前提下，不片面追求高转鼓，逐步降低配碳量，将FeO 按照下限控制，既有利于提高烧结矿还原性，又能降低固体燃料消耗。

2.4.2 提高混合料温度

烧结混合料温度是制约烧结生产的一个重要因素，如果混合料料温达到露点（65 ℃）以上，可以显著减少料层中水蒸气冷凝形成的过湿现象，有效降低过湿层厚度和过湿层对气流的阻力，改善料层透气性，明显提升烧结生产率和降低燃料用量。

汉钢烧结混合料（宽皮带处）温度2019 年之前只有60 ℃。针对混合料温度低这一现象，在一混加热水、二混通蒸汽的基础上，在烧结机混合料仓又增加高效蒸汽预热器，将利用高压饱和蒸汽通过高效射流喷头直接通至混合料仓下部，使蒸汽对物料进行充分的预热，同时将料仓仓位控制在2/3 以下，进一步蒸汽与混合料热量交换效果，通过诸多措施，将混合料温度从58 ℃提升至了67～72℃，夏季白天最高可达80 ℃。