降低固体燃料消耗生产实践

何宝全， 王志春， 阴瑞强

（陕钢集团汉钢公司， 陕西 勉县 724200）

1 概况

节能降耗无论是对增加企业的市场竞争力，还是对企业的持续发展来说都具有十分重大的意义。烧结工序作为钢铁生产过程中的重要环节，其工序能耗约占钢铁生产总能耗的10%，工序能耗成本约占烧结矿总成本的12%。因此作为烧结工作者，在确保烧结矿质量的前提下，通过降低工序能耗以促进烧结矿成本降低一直是攻关的方向和追求的目标（见图1）。

图1 企业生产中，各种成本所占比例

烧结工序能耗主要包括固体燃耗、煤气燃耗、电耗、水、蒸汽、氮气、压缩空气等消耗。其中固体燃料消耗占烧结总能耗的73%，为此，烧结自投产以来，一直以降低固体燃料消耗作为降本增效的重中之重。然而，受燃料质量、布料效果、水碳稳定性等诸多因素的影响，自烧结投产以来，固体燃料消耗一直处于较差水平，攻关前为44 kg/t。

为进一步降低烧结固体燃料消耗，在全体烧结人的一致努力下，先后克服烧结料层透气性差、混合料温度不达标、台车漏风率高、燃料粒级不合格、布料效果差、返矿率高等问题，成功促使固体燃料消耗由44 kg/t 降低至39 kg/t，月节省成本约159.66 万元。

2 影响固体燃料消耗的因素

欲降低固体燃料消耗，必然要全面了解哪些因素对固体燃料造成影响，经过数年来的探索，影响固燃的主要因素集中在以下几个方面：

2.1 燃料质量

烧结过程中燃料的配加量、燃料的粒度组成、燃料的燃烧性质直接影响烧结过程中的温度和热量变化，进而影响到烧结料层的温度分布、热量分布、燃烧带厚度、料层透气性、烧结气氛、黏结相数量和质量等，并直接影响烧结矿的产质量。因此烧结生产对燃料质量有着很高的要求：固定碳含量高、灰分、挥发分含量低，粒度分布合理，可燃性好，热值高。但自投产以来，陕钢集团汉钢公司（以下简称陕钢）所用燃料热值普遍处于较低水平，焦末热值仅为5 034 cal/g（21.050 J/kg），兰炭为4 891 cal/g（20.452J/kg）。

烧结过程对燃料的粒度有着更严格的要求。燃料的粒度不能过粗，也不能过细。过粗时会造成燃烧带过宽，增大气流阻力，导致负压升高产量下降；过细时会导致燃烧速度过快，燃烧带的高温保持时间短，降低烧结矿的强度和成品率。最适宜的燃料粒度为0.5～3.0 mm，生产中一般要求0.0～3.0 mm 的燃料要达到75%以上。攻关前，燃料破碎后3.0 mm 以下燃料粒级仅为70%左右。

2.2 厚料层操作

料层厚度增加，料层整体的蓄热能力增加，有利于燃料的充分利用，降低燃料消耗。同时下层烧结矿可以获得更高的烧结温度，生成更多的液相，粘结相的增多，有助于提高烧结矿整体强度。因此提升料层厚度是“增产节焦”的重要手段，国内先进企业均已实现满料层烧结，部分企业甚至料层厚度超出台车栏板，而陕钢料层厚度最高为810 mm（栏板高750 mm）。

2.3 混合料温度控制

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，明显提高烧结生产率和降低燃料用量。据同行企业生产实践证明，混合料料温每提升10 ℃，可降低燃料用量2%～3%，提高烧结机生产率5%以上。然而投产之初，由于混合机仅能加冷水且制粒机蒸汽供应不稳定，混合料温度最高仅为50 ℃。

2.4 内返、高返及铺底料控制

降低烧结矿内返及高返量可以显著提升烧结矿成品率，避免合格烧结矿二次返回烧结造成不必要的能源浪费，因此同行企业在降低内返、高返中大粒度烧结矿方面做出了巨大的努力，例如南阳特钢高返中5.0 mm 以上粒级≤10%，济钢高返中3.5 mm以上粒级≤20%，四川达钢高返中5.0 mm 以上粒级≤30%，汉钢烧结工序高返中5.0 mm 以上粒级达到35%以上。

2.5 FeO 控制

FeO 含量高低主要取决于配碳量的多少，当燃烧过程温度较高，则FeO 含量随之升高，燃料消耗也必然升高；当燃烧过程温度较低，则FeO 含量随之降低，燃料消耗也就降低。因此为降低固体燃料消耗，要逐步降低烧结矿中FeO 含量，但是FeO 含量与转鼓指数呈现正相关，FeO 含量过低又会影响烧结矿转鼓指数，故必须在确保转鼓指数合格的前提下，降低FeO 含量。目前济钢烧结矿中w（FeO）为8.32%，莱钢烧结矿中w（FeO）为8.26%，达钢w（FeO）为7.8%～8.3%，烧结矿中w（FeO）为9.26%。

2.6 透气性

料层透气性，直接决定烧结机垂直烧结速度，料层透气性差，垂直烧结速度变慢，产质量降低，固燃耗也必然受到影响，料层透气性不均匀，风量也就不均匀，表现为部分料层未烧透，返矿率增高，固燃耗也就升高。影响透气性的因素是多方面的，陕钢面临的主要有炉篦条黏料严重、漏风率较高等。

3 研究改进实践

为降低固体燃料消耗，烧结工序主要从设备及工艺管理两个方面进行改进。

3.1 设备管理

台车本体出现漏风，风量将优先通过漏风部位，势必造成经过料层的空气量减少，直接影响垂直烧结速度，进而导致返矿率偏高，固燃耗增加。

台车本体漏风主要由台车变形、栏板螺丝松动致使栏板与车体间，上下栏板间形成缝隙漏风；其次加上材质问题，栏板变形及裂缝导致漏风。为此，烧结工序利用大中修期间对台车风箱喷涂，膨胀节、双层卸灰阀更换、新增控风器、新增台车体全密封。通过上述措施的实施，烧结机本体漏风情况得到极大程度的改善。

3.2 工艺管理

3.2.1 混合机加装热水箱

针对混合料温度偏低，烧结工序要求混合机热水箱水温必须大于90 ℃，并要求作业区加强热水箱监管，及时调整蒸汽阀及水阀开度，通过一系列措施的实施，不仅稳定了加水压力，同时促使混合料温度由50 ℃提升至65 ℃，燃料综合配比因此降低约0.2%，降低固体燃料消耗约3 kg/t。

3.2.2 燃料质量控制

针对燃料质量问题，一是与矿业公司、技术质量部强化沟通，将燃料合格率由35.10%提升至目前的89.04%，焦末热值由5 034 cal/g（21.050 J/kg）提升至5 535 cal/g（23.145 J/kg）；二是加强收料管理，避免杂物进入焦末大棚；三是焦末大棚加装振动筛，大粒度焦丁全部返至炼铁厂；四是燃料进辊前坚持“薄铺铺平”，同时要求根据破碎后燃料粒度及时调整辊距，确保3.0 mm 以下焦末粒级质量分数≥78%，≤5.0 mm的部分小于5%；五是定期对磨损辊皮进行更换。

3.2.3 内返、高返及铺底料管理

针对内返、高返粒级超标以及为降低铺底料使用量，主要措施一是制定内返管理规定，要求内返中≤5.0 mm 粒级质量分数必须大于75%，若超出粒级要求，则立即组织人员对筛板进行维护，成功将内返配比由23%降至15%；二是每周会同生产部、炼铁厂、计量检验中心共同对高炉槽下高返粒级进行监督检查；三是将三级筛筛孔由20 mm 更改为16 mm；四是将铺底料厚度由70 mm 下调为40 mm。

3.2.4 厚料层烧结

为实现满料层烧结，主要措施一是要求做好配料秤、对辊、四辊、热水箱、混合机、制粒机、矿槽衬板、合页门、七辊布料器、平料器等重要设备设施日常点检维护，确保其发挥应有的工艺效能；二是要求粉矿配比稳定在65%，除尘灰配比≤5%且配加前必须充分混匀；三是组织开展配料工技术比武、台车工技能培训活动，提升岗位人员操作水平；四是做好备件质量把关，要求提升炉篦条耐高温及耐磨性；五是针对不同含铁料配比制定烧结机操作方针指导烧结工艺生产；六是做好“水碳控制”，严防燃料粒级超标以及混合料水分波动，全力以赴稳定生产过程；七是要求混合料料温必须突破65 ℃；八是班班监控好烧结三点温度、负压、料面、三机联调系数、机尾断面情况，确保烧透烧好。九是栏板由以前的一号烧结机750 mm，二号烧结机700 mm 统一更换为1 000 mm栏板，二号烧结机于2019 年2 月初完成栏板整体更换并实施超厚料层烧结；一烧于4 月11 日完成栏板整体更换并实施超厚料层烧结（见表1），目前 一、二烧料层厚度均达到950 mm。

表1 超厚料层烧结实施前后对比表

3.2.5 降低FeO 含量

针对FeO 含量偏高，烧结厂要求转鼓指数达标即可，不要一味追求高转鼓。在转鼓指数达标的情况下逐步降低配碳量，从而促使FeO 含量降低。经过多方面的努力，成功将w（FeO）由9.26%降低至目前的8.5%～9.0%。

4 结语

该文从降低工序能耗角度入手，阐明在烧结生产中降低固燃消耗尤为重要，经过一系列措施的实施，烧结工序固体燃料消耗（折标）有了重大改善,由2017 年44 kg/t 降低至39 kg/t，折合固燃耗（入炉）6 kg/t，按照燃料价格887 元/t，烧结矿月产量36 万t计，每月可节省成本：887×5×360 000/1 000=159.66万元。