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燒結工序節(jié)能降耗技術應用實踐

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-12-14  作者:高 欣 翟玉兵 劉占平  瀏覽次數(shù):2781
 
核心提示:摘要:隨著經(jīng)濟高速發(fā)展,鋼鐵行業(yè)的發(fā)展迎來了新的高度;但近年來,隨著國際形勢變化,國家積極推進綠色發(fā)展,保護環(huán)境是我們努力的重中之重,本文主要介紹,在燒結工序中,通過一系列的技術措施減少鋼鐵行業(yè)燒結工序的資源浪費,達到節(jié)能減排,為環(huán)保創(chuàng)A保駕護航。 關鍵詞:節(jié)能降耗;優(yōu)化配礦;厚料層燒結;余熱回收
 燒結工序節(jié)能降耗技術應用實踐

高 欣 翟玉兵 劉占平

(河北新金鋼鐵有限公司燒結廠)

摘要:隨著經(jīng)濟高速發(fā)展,鋼鐵行業(yè)的發(fā)展迎來了新的高度;但近年來,隨著國際形勢變化,國家積極推進綠色發(fā)展,保護環(huán)境是我們努力的重中之重,本文主要介紹,在燒結工序中,通過一系列的技術措施減少鋼鐵行業(yè)燒結工序的資源浪費,達到節(jié)能減排,為環(huán)保創(chuàng)A保駕護航。

關鍵詞:節(jié)能降耗;優(yōu)化配礦;厚料層燒結;余熱回收

1  引言

鋼鐵行業(yè)是大氣污染的重點行業(yè),其中燒結工序能耗在噸鋼綜合能耗中占比約10%,是僅次于煉鐵生產(chǎn)的第二大耗能大戶,燒結工序能耗包括固體燃料消耗、電力消耗、煤氣消耗等,其中固體燃耗占比80%,今年來,為了降低燒結工序能耗,新金燒結廠做了大量研究工作,實施了許多新工藝與新技術,在實踐中得到了充分利用。

2  降低燒結固體燃耗

燒結使用的固體燃耗的種類有焦粉和無煙煤,是不可再生的一次能源,在其燃燒過程中產(chǎn)生大量NOx等有害物質(zhì),在燒結過程中,通過技術改進和相應措施是減少其消耗的主要途徑。

2.1優(yōu)化原料配礦結構

燒結使用的原料礦石種類繁多,如何更好的將不同種類的鐵礦石,根據(jù)其不同特性按照不同配比結構而進行搭建,是燒結穩(wěn)定生產(chǎn)和節(jié)能降耗的關鍵。

自然界中的鐵礦石劃分為赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦四大類;新金燒結廠在今年來嘗試了各種不同鐵礦石搭配及比例結構的生產(chǎn)實踐,分別從礦石種類、礦石燒結性能及礦石粒度組成三個方面進行抓手。

 燒結料層的透氣性是影響燒結生產(chǎn)的主要因素,這大大的影響了固體燃耗的使用。

(1)各種不同礦種的燒結性能對比,見表1:             

表1  不同礦種燒結性能對比

礦種

礦粉名稱

同化性

液相流動性

鐵酸鈣生成能力

粘結相強度特性N/cm³

連晶固結

特性N/cm³

褐鐵礦

超特粉

99%

1.51

70-75

1325

482.5

PB粉

98%

1.35

72-78

1480

512.6

楊迪粉

99%

1.42

70-75

1470

459.6

赤鐵礦

南非粉

92.8%

-

40-45

1841.4

3895.5

巴西粉

66.4%

-

25-30

3251.7

1156.4

巴西精粉

54.2%

-

0

950.6

872.2

磁鐵礦

精礦粉1

未同化

8

5-10

1421

2348.1

精礦粉2

未同化

0.28

5-10

1430.8

4523.7

其中:

同化性:以單個鐵礦粉在加熱爐以20℃/s速度加熱到1300℃后,熔化的面積百分數(shù)表示;

液相流動性:以鐵礦粉與溶劑在1300℃發(fā)生化學反應生成液相流動而呈現(xiàn)的面積增長率表示;

鐵酸鈣生成能力:以微型燒結法在一定溫度下1280℃焙燒下顯微鏡觀察的鐵酸鈣生成量;

從上述表中可以看出,褐鐵礦具有高同化性、液相流動性和鐵酸鈣生成能力,磁鐵礦具有較強的粘結相和連晶固結能力,赤鐵礦性能處于居中。

(2)不同礦石的原料粒度組成,見表2:

表2  不同礦石的原料粒度組成對比  %

礦種

礦粉名稱

>8

8-5mm

5-3mm

3-1mm

<1

損耗

褐鐵礦

超特粉

9.99

7.74

21.44

22.86

37.79

0.18

麥克粉

11.65

11.99

11.21

18.46

46.6

0.09

阿特拉斯

9.55

15.48

14.74

22.2

37.3

0.73

赤鐵礦

南非粉

14.34

29.97

23.01

17.84

14.55

0.29

巴西卡粉

10.62

5.97

13.85

17.62

51.92

0.03

IC06粉

8.25

5.44

5.99

9.9

69.76

0.66

磁鐵礦

精礦粉

<0.074mm占比50-90%

 

從上述表中可以看出,褐鐵礦整體粒度組成較好,對進入混合制粒中起到了增大料球間隙的作用,磁鐵礦屬于致密結構礦種,粒度偏細,赤鐵礦居中;

(3)根據(jù)上述表1和表2,了解了不同鐵礦石的基本燒結性能和粒度組成,我們技術人員始終不斷在不同礦種不同比例的各種生產(chǎn)實踐中進行探索和實驗,在燒結堿度2.0倍前提下,配加相同的生石灰(8%),焦粉(4%),返礦粉(12%),以下是礦種之間不同比例生產(chǎn)下各項生產(chǎn)參數(shù)情況,見表3:

表3  不同礦種的配比  %

編號

原料占總鐵料比例%

混合料堆比重

混合料粒度組成

赤鐵礦

褐鐵礦

磁鐵礦

>8

8-3

<3

OA

23

57

20

1.567

22.5

60

17.5

OB

24

54

21

1.615

20

60

20

OC

28

52

20

1.632

18.5

59

22.5

OD

29

50

21

1.665

16.5

62

21.5

OE

14

50

36

1.671

17.2

58

24.8

 

表4  不同配比的燒結生產(chǎn)參數(shù)  %

編號

日產(chǎn)量

料層

機速

垂直燒結速度

返礦率

轉股指數(shù)

固體燃耗

OA

7200

910

1.6

24.27

10.1

76.5

43.5

OB

7153

900

1.55

23.25

10.2

76.3

43.8

OC

7086

900

1.5

22.5

10.34

76.1

44

OD

6910

880

1.6

23.47

10.5

75.7

44.8

OE

6850

850

1.65

23.38

11.2

75.2

45.5

由于褐鐵礦具有同化性好、液相流動性強及粒度組成均勻的優(yōu)點,在經(jīng)過不同的礦種比例生產(chǎn)實踐中,褐鐵礦占總鐵料比例達到55%以上,在燒結生產(chǎn)中,質(zhì)量始終是首要,統(tǒng)籌兼顧,在得到較好的礦種比例生產(chǎn)經(jīng)驗后,對燒結厚料層生產(chǎn)提供了較好的基礎,大大的降低了燒結固體燃耗,真正實現(xiàn)了燒結資源節(jié)能降耗的目的。

2.2改善工藝設備,臺車欄板加高實行超厚料層生產(chǎn)

新金燒結是建有2*200㎡的燒結機,目前臺車欄板高度800mm,已經(jīng)不滿足燒結厚料層低機速運行要求,經(jīng)過技術和設備專業(yè)人員共同研究后,決定自行設計圖紙,對其中一座200㎡燒結機的163個臺車所有上欄板高度增加100mm,下欄板不動,欄板總高度由之前的800mm增加到900mm。

圖片3 

在經(jīng)過15天的檢修改造后,燒結礦質(zhì)量明顯提升,燒結礦粒度得到了優(yōu)化,5-10粒度占比降低,使高爐操作更加穩(wěn)定順行;質(zhì)量改善后對高爐順行也有積極影響,產(chǎn)量和綜合焦比有了明顯改觀,見表5。

表5  臺車欄板加高后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

項目

臺車欄板

mm

料層厚度mm

燃料消耗kg/t

轉股指數(shù)(%)

5-10粒級(%)

返礦率(%)

內(nèi)返率(%)

改造前

800

850

45

75.2

27.5

11

32

改造后

900

900

43

76.5

26.3

10

29

對比

100

50

-2

1.3

-1.2

-1

-3

在臺車欄板加高后,更進一步有助于燒結超厚料層生產(chǎn),進一步降低了燒結固體燃耗。

下圖為在欄板加高后,實際生產(chǎn)料層,基本在900-950mm之間,充分利用了混合料在燒結過程中的自動蓄熱功能,延長燒結生產(chǎn)時間,雖然在增加料層后,燒結垂直燃燒速度有所下降,對產(chǎn)量發(fā)揮有一定影響,但隨著厚料層生產(chǎn)燒結粒度組成得到有效改善,高爐返礦率和燒結內(nèi)返率均有一定程度下降,這樣達到了在提高質(zhì)量的同時,也發(fā)揮了產(chǎn)能。

圖片4 

 

2.3嚴控固體燃料質(zhì)量

降低燒結固體燃耗,更離不開固體燃耗本身質(zhì)量的支持,燒結要求固體燃料的質(zhì)量中固定碳高,灰分低,揮發(fā)分低,硫含量低,粒度組成要好,水分適宜:

表6  我廠燒結使用固體燃耗主要化學成分  %

物料名稱

灰分

揮發(fā)分

固定碳

燃燒速度和反應速度

焦粉

13.5

1.6

0.85

81.5

無煙煤

16

4.5

0.9

79.8

 

表7  我廠燒結使用固體燃耗粒度組成分析  %

物料名稱

>5

5-3

3-1

1-0.5

<0.5

焦粉

6.91

9.72

14.66

12.1

55.9

無煙煤

8.92

23.56

27.26

15.01

25

 燒結使用的無煙煤和焦粉相比,粒度組成較好,但其揮發(fā)分偏高,對環(huán)保節(jié)能降耗,降低NOX不利,因此在燒結使用的固定燃耗中,要求粒度組成<0.5占比要<35%,為進一步節(jié)能降耗,目前我廠燃料結構中以焦粉和無煙煤搭配生產(chǎn),比例為2/8,既滿足了環(huán)保節(jié)能降耗數(shù)據(jù)創(chuàng)A的要求,同時不影響生產(chǎn)質(zhì)量的提高和固體燃耗的降低。

3  燒結煙氣余熱回收,降低電力消耗

燒結生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的熱量,在燒結礦在經(jīng)過環(huán)冷冷卻時,回收燒結環(huán)冷煙氣余熱進行發(fā)電實現(xiàn)能源循環(huán)利用已經(jīng)是目前燒結新技術的發(fā)展方向。新金燒結廠在2022年新建環(huán)冷余熱發(fā)電系統(tǒng),建立12mw額定功率機組發(fā)電,充分利用燒結環(huán)冷煙氣溫度循環(huán)回收,大大降低了能源浪費。

在經(jīng)過1年以來的摸索生產(chǎn),和燒結生產(chǎn)的并行對比,制定了一系列的操作控制參數(shù),將燒結終點溫度控制在500℃(即倒數(shù)第二個風箱溫度),煙道溫度控制115-125℃,燒結機尾紅火層不低于1/3,保證在不影響燒結質(zhì)量的前提下有充分的熱量帶入環(huán)冷機,同時在2023年4月份對環(huán)冷密封進行升級改造,進行上下水密封,有效的降低了漏風率,減少了能源流失,使發(fā)電量有最初的4660kwh/t提升到目前的6200kwh/t,發(fā)電量提高了33%,大大節(jié)約了能源消耗。

4  降低煤氣消耗

高爐煤氣是燒結生產(chǎn)所必須使用的能源,如何有效的降低煤氣耗量,同樣是燒結人的攻關方向之一,燒結使用煤氣主要是燒結機點火使用,通過煤氣的燃燒開啟燒結第一步,點火質(zhì)量的高低直接影響到燒結生產(chǎn)的開端,點火強度過高會造成燒結料面過熔反而影響料層透氣性,點火強度不夠會造成料面發(fā)黃,影響燒結質(zhì)量下降,返礦率升高;因此在燒結人的不斷摸索研究下,如何利用很少的煤氣來保證燒結生產(chǎn)成為重中之重;

3.1在點火器前增加煤氣預熱器

在燒結點火器前增加煤氣預熱器,可以更好的提高煤氣利用率,提高煤氣溫度,保證點火溫度從而不影響燒結產(chǎn)質(zhì)量,在經(jīng)過論證后,新金燒結廠在遇停機檢修機會進行預熱器安裝,在使用上以后,煤氣溫度由30℃升高至72℃,有效的提高了煤氣利用,煤氣耗由60m³/t降至53m³/t。

3.2實行燒結低負壓點火

燒結低負壓點火作為降低點火煤氣單耗的主要措施之一,早在多年前就開始實行,但對降低煤氣消耗效果不佳,新金燒結低負壓點火,采取從1號-3號風箱均全部關閉,真正實行了低負壓點火操作。

5  結論

綜上所述,鋼鐵行業(yè)的發(fā)展要不斷進行強化節(jié)能、降低能耗,在燒結工序中,我們分別從原料優(yōu)化、工藝改進、設備改造等方面進行了攻關,最終達到節(jié)能降耗,節(jié)約資源的目標。

5.1優(yōu)化燒結原料的配礦結構,將褐鐵礦原料的比例控制在合理范圍之內(nèi),占總鐵料的55-59%,更能充分利用原料的性能,帶來生產(chǎn)的提升,降低固體能源的消耗。

5.2嚴抓固體燃料本身質(zhì)量,將符合生產(chǎn)要求的燃料更好的使用到生產(chǎn)中去,達到最大利用率。

5.3要繼續(xù)不斷進行工藝技術挖潛,從節(jié)能出發(fā),充分利用好燒結煤氣預熱器使用,低負壓點火等技術,降低煤氣耗。

5.4設備是生產(chǎn)的基礎,通過在設備上進行創(chuàng)新改造,對臺車進行欄板加高改造,真正實現(xiàn)了在現(xiàn)有燒結機型條件下的超厚料層生產(chǎn),可有效降低燃耗2kg/t;

5.5燒結余熱發(fā)電的投用及生產(chǎn),充分的利用了煙氣余熱,避免能源浪費,通過對燒結工藝參數(shù)的優(yōu)化,余熱發(fā)電量升高33%。

參考文獻

[1] 山西興達科技出版《現(xiàn)代燒結生產(chǎn)實用技術》馮二蓮 李飛 劉繼強 編著2021年1月

[2] 錢自西;鋼鐵廠燒結工藝節(jié)能環(huán)保研究;

[3] 冶金工業(yè)出版社《鐵礦石燒結生產(chǎn)實用技術》許滿興 何國強 張?zhí)靻?廖繼勇 編著2019.8

[4] 候長波;燒結工藝節(jié)能環(huán)保新技術應用實踐;

 
 
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