梅钢烧结降低固体燃耗的生产实践_张志刚.pdf

宝钢技术2023 年第 3 期梅钢烧结降低固体燃耗的生产实践张志刚(上海梅山钢铁股份有限公司炼铁厂，江苏 南京210039)摘要:与对标企业相比，梅钢烧结固体燃耗一直偏高，导致烧结烟气的氮氧化物质量浓度一度高达约 350 mg/m3。根据烧结生产实际情况，通过稳定焦粉固定碳含量、降低粒度小于0 50 mm 焦粉的比例、减小焦粉水分波动、降低烧结矿 FeO 基数、配加高炉灰、焦炉煤气强化烧结技术等措施降低焦粉消耗量，同时通过添加热水、改进松料器、整治漏风、加强筛分管理、更换圆筒衬板、优化工艺参数等措施提高烧结利用系数。2021 年上半年，梅钢烧结固体燃耗为4535 kgce/t(1 kgce=2930 MJ)，较上一年同期下降131 kgce/t;利用系数为122 t/(m2h)，较上一年同期提高 0 07 t/(m2h)。关键词:烧结;固体燃耗;固定碳;热水;利用系数中图分类号:TF046 4文献标志码:B文章编号:10080716(2023)03005405doi:10 3969/j issn 10080716 2023 03 010Production practice of reducing solid fuel consumption by sintering in MeigangZHANG Zhigang(Iron-making Plant，Shanghai Meishan Iron Steel Co，Ltd，Nanjing 210039，Jiangshu，China)Abstract:Compared with the benchmarking enterprises，the sintering solid fuel consumption ofMeishan base has been high，resulting in the nitrogen oxide concentration of sintering flue gas as highas about 350 mg/m3 According to the actual situation of sintering production，by stabilizing the fixedcarbon content of coke powder，reducing the proportion of coke powder with particle size less than0 50 mm，reducing the fluctuation of coke powder moisture，reducing the FeO base of sinter，andadding blast furnace ash and coke oven gas to strengthen sintering technology were taken to reducethe consumption of coke powder At the same time，measures such as adding hot water，improving thescarifier，controlling air leakage，strengthening screening management，replacing cylinder liner，optimizing process parameters，were taken to improve the sintering utilization coefficient In the firsthalf of 2021，the sintering solid fuel consumption of Meishan base was 45 35 kgce/t，a decrease of1 31 kgce/t compared with the same period of the previous year;the utilization coefficient was1 22 t/(m2h)，which increased by 0 07 t/(m2h)compared with the same period of theprevious yearKey words:sintering;solid burn up;fixed carbon;hot water;utilization coefficient张志刚工程师1981 年生2006 年毕业于中南大学现从事烧结生产管理电话13921404325E-mail760095 baosteel com钢铁工业是我国能源消耗量大、污染物排放量多的行业之一1。据统计，钢铁工业能源消耗占全国工业总能耗约 15%，烧结工序能耗约占钢铁生产总消耗的 10%15%2，其中固体燃料消耗占烧结总能耗的 75%80%。因此，降低烧结固体燃料消耗对钢铁行业节能减排具有重要意义。近年来，宝武集团内开展“对标找差、争创一流”活动，与对标企业相比，梅钢烧结固体燃耗一45张志刚梅钢烧结降低固体燃耗的生产实践直偏高。梅钢烧结的固体燃料主要为焦粉，其含氮量较高及固体燃耗高使烧结烟气的氮氧化物质量浓度一度高达 350 mg/m3，烟气排放难以达到超低排放要求。降低固体燃耗不仅利于降低烧结矿的成本，而且利于实现烧结烟气超低排放和减少碳排放。烧结固体燃耗是将烧结固体燃料折算为标煤消耗量除以烧结矿产量，即生产每吨烧结矿所需的标煤用量。根据定义，降低焦粉消耗量和在同等焦粉消耗量条件下提高烧结矿产量，均可降低烧结固体燃耗。1降低焦粉消耗量1 1减小焦粉固定碳含量波动在焦粉配比相同时，若固定碳含量偏低，则燃烧不充分，形成的黏结相少，成品率低，强度差3，烧结矿 FeO 含量偏低;若固定碳含量偏高，烧结过程热量富余，会导致烧结台车炉箅条烧坏，烧结矿 FeO 含量偏高等。因此焦粉固定碳含量波动容易引起烧结矿 FeO 含量波动。生产中一般等烧结矿化学成分出来后调整配比，调整滞后性太强，如果焦粉固定碳含量波动大，则调整难度非常大。为了降低烧结焦粉固定碳含量的波动范围，首先对不同来源的焦粉取样化验，焦炉小焦、高炉返焦、外购焦筛粉的物化性能见表 1。经分析，外购焦筛粉固定碳含量低，混仓无序进料是焦粉固定碳波动大的主要原因。将外购焦筛粉单独装入 3 号燃料大仓，进行单独破碎，破碎的焦粉进入四烧结和五烧结 8 号仓，最后对四烧结和五烧结 8 号仓焦粉按 1/4 1/2 比例进行配料生产。表 1各种焦粉物化性能Table 1Physical and chemical properties of variouscoke powders单位:%来源300 mm0 50 mm水分固定碳焦炉小焦25305 510608552高炉返焦19204 850838542外购焦筛粉498426541067273通过以上措施，四烧结和五烧结使用固定比例的外购焦筛粉，最终将焦粉波动范围由7273%85 82%减小为 79 10%82 29%。1 2降低粒度小于 0 50 mm 焦粉比例燃料粒度对烧结过程的影响:燃料粒度偏小，容易被气流抽走，燃烧速度过快，高温时间短，不易产生足够的有效液相;燃料粒度过粗，在烧结料中出现偏析，造成热量分布不均匀，燃烧不完全。两种情况均导致成品率下降，返矿增加，从而使得燃耗增加1。欧大明等4 的研究表明，通过降低细焦粉粒级(0 25 mm 和 1 00 mm)的比例来增加焦粉平均粒度，可以明显提高烧结速度、成品率和生产率，而需要的焦粉量会更少。针对焦粉在生产过程中过粉碎的问题，将对辊和四辊的辊距调整由原来的抽取垫片改为液压系统调整，其中四辊的辊缝调整精度由最初的1 0 mm 提高至 0 1 mm。针对四辊中间磨损较大的问题，加宽四辊给料皮带，在皮带宽度方向安装平料板，将料流刮平，保证进入四辊的料流均匀分布;在系统操作上，要求四辊初始辊缝设定为上辊5 0 mm，下辊 3 0 mm，每次生产前对系统进行校零。经检测，焦粉粒度小于 0 50 mm 粒级比例由30 56%下降至 27 28%5。1 3减小焦粉水分波动梅钢烧结配加焦粉一般是按固定的设定值下料，焦粉水分波动大则烧结过程的热量波动大。实际生产中，焦粉水分高时烧结机尾断面红矿层薄，余热产汽量偏低，虽然及时调整焦粉配比，但已经滞后 1 h 左右;若焦粉水分低，发现机尾断面红矿层偏厚和余热产汽量偏高时，中控再调整也是滞后 1 h 左右。因此，焦粉水分波动大，中控调整难度大，致使烧结矿的 FeO 波动大和固体燃耗高。梅钢烧结焦粉水分主要来源是燃料自身带入和生产过程中防止扬尘加入的水分。针对燃料自身的水分，通过走访上游工序了解各种来源的焦粉水分大小，发现场地焦的水分受天气影响波动较大，以及焦炉湿熄焦水分较大，由此制定了使用场地焦和湿熄焦的生产操作要求。针对生产过程中对燃料加水，要求岗位工根据来料的水分变化及时调节加水量大小;将加水喷头改为雾化喷头，既防止扬尘又降低了加水量;同时工艺上要求在满足环保的前提下尽量少加水。要求每班次对生产的焦粉进行一次水分检测，将检查结果和目测结果进行对比，提高操作工判断焦粉水分的技能。通过以上措施，经统计，焦粉水分波动由5 27%10 89%减小为 4 46%7 87%。55宝钢技术2023 年第 3 期1 4降低烧结矿 FeO 基数实践表明，FeO 降低 1%可降低固体燃耗2%3%，因此在适宜范围内降低 FeO，可有效降低固体燃耗6。梅钢烧结 FeO 基数一度高达9 5%，甚至内控标准要求 10%。通过收集大量烧结矿 FeO 和转鼓指数的数据进行相关分析，如图 1 所示，FeO 和转鼓指数的 Pearson 相关系数=0 262，P 值=0。这说明两者存在一定的负相关关系，即在一定范围内随着 FeO 的增加，转鼓指数有减小的趋势。基于烧结矿强度与还原性等综合考虑，梅钢烧结矿 FeO 基数由95%降到82%。1 5配加高炉灰高炉灰是高炉煤气带出的炉尘，经重力除尘回收得到的副产品，其含碳 3%20%，0 1 00 mm 部分的比例大于 70%，使用高炉灰会明显降低烧结固体燃料消耗，每使用 2%高炉灰降低固耗约3 kg/t(湿基)7。2021 年梅钢高炉灰化学成分见表 2，高炉灰具有水分含量较高，碱金属含量高，烧损高等特点。考虑高炉灰成分的特殊性，将其配入三烧结，专供 2#高炉使用，既降低烧结固体燃耗，又避免大高炉碱金属负荷和锌负荷超标。在使用过程中，高炉灰大块较多，经分析主要是由于环保要求加水量较多和高炉灰堆放时间长所致。通过优化高炉灰物流流程，减少了高炉灰堆存时间;同时及时修复烧结高炉灰仓顶网格，避免了高炉灰大块进入烧结料仓卡停烧结圆盘，使三烧结稳定地使用高炉灰。图 1烧结矿 FeO 与转鼓指数的关系Fig 1elationship between sinter FeO and drum index表 2高炉灰物化性能Table 2Physical and chemical properties of blast furnace ash单位:%w(水分)w(TFe)w(FeO)w(SiO2)w(CaO)w(MgO)w(Al2O3)w(Zn)w(K2O)w(Na2O)烧损850399110355 443640682650300230092971 6使用焦炉煤气强化烧结技术焦炉煤气强化烧结技术原理:在烧结料面喷洒一定量的焦炉煤气，在烧结料面呈负压氛围下，焦炉煤气被抽到烧结料层，在燃烧层上方高温区时发生燃烧反应，拓宽了高温区，减缓了烧结物料的冷却速度，延长了生成烧结液相的时间，从而提高烧结矿强度8。梅钢三烧结是国内首套成功应用焦炉煤气强化烧结的机组，之后在四烧结 450 m2烧结机上实现了工业化生产。梅钢烧结生产结果证明:喷吹焦炉煤气流量控制在 450 550 m3/h 时，烧结矿转鼓强度和还原性均得到改善，固体燃料消耗降低 7 3%，CO2年减排 1 7