周 靜

(河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼公司煉鐵部,河北唐山063016)

唐鋼360m2燒結(jié)機(jī)低成本生產(chǎn)實(shí)踐

周 靜

(河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼公司煉鐵部,河北唐山063016)

唐鋼360m2燒結(jié)機(jī)通過(guò)穩(wěn)定原燃料供給渠道,研究含鐵料配礦結(jié)構(gòu)、優(yōu)化工藝操作、降低單位加工費(fèi)用、實(shí)施自動(dòng)化控制改造、挖掘人力資源潛力等手段,開(kāi)發(fā)了綜合性能優(yōu)良的低價(jià)礦粉經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定配加方案,解決了高褐鐵礦燒結(jié)的節(jié)點(diǎn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了降低鐵前燒結(jié)工序單位成本的目標(biāo)。

燒結(jié);單位成本;配礦;固體燃耗;褐鐵礦

1 引言

目前,國(guó)內(nèi)鋼鐵業(yè)仍處于微利時(shí)代,整個(gè)行業(yè)的去產(chǎn)能化時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨,同時(shí)在能源總量控制及SO2減排的壓力下,未來(lái)鋼鐵市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)更加殘酷。如何在這場(chǎng)殘酷的生存戰(zhàn)中立于不敗之地是每個(gè)鋼鐵人亟待認(rèn)真思考的問(wèn)題。根據(jù)“精益生產(chǎn)”理論,在“售價(jià)”走低的情況下,要想保證一定的“利潤(rùn)”,壓縮“成本”就是唯一的出路。數(shù)據(jù)顯示,燒結(jié)成本占整個(gè)鐵前成本的36%～45%,燒結(jié)工序能耗和成本的降低對(duì)壓縮整個(gè)鐵前流程能耗和成本的作用至關(guān)重要。

2 合理使用經(jīng)濟(jì)性物料,降低配礦成本

燒結(jié)系統(tǒng)所用含鐵料中進(jìn)口礦粉比例在50%～65%,根據(jù)外部市場(chǎng)變化和高爐自身需求,唐鋼積極拓寬國(guó)外礦粉種類,持續(xù)開(kāi)發(fā)高性價(jià)比的新品種鐵礦粉。2014年共使用國(guó)外礦粉16種,其中非主流礦有9種。

2.1 建立鐵礦粉“身份檔案”

為每種物料建立了詳細(xì)的“身份檔案”,包括其燒結(jié)基礎(chǔ)特性、物理性能、化學(xué)成分、微量元素、價(jià)格等,為實(shí)際生產(chǎn)提供詳實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支撐,非主流礦燒結(jié)性能和微量元素成分見(jiàn)表1,燒結(jié)含鐵原料成分及價(jià)格見(jiàn)表2。

表1 非主流礦燒結(jié)性能和微量元素成分

表2 燒結(jié)含鐵原料成分

2.2 綜合評(píng)價(jià)其經(jīng)濟(jì)性

根據(jù)“經(jīng)濟(jì)燒結(jié)”的理念,將每種礦粉的化學(xué)成分、配礦比例、單位成本輸入編制好的燒結(jié)配料計(jì)算和燒結(jié)礦成本預(yù)測(cè)模擬小程序,預(yù)測(cè)出使用該種礦粉的燒結(jié)礦化學(xué)成分和噸礦成本,并跟蹤生產(chǎn)過(guò)程,結(jié)合使用后實(shí)際成分及是否對(duì)生產(chǎn)造成不利影響,對(duì)其使用后的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),再將兩個(gè)部分有機(jī)地結(jié)合起來(lái),為生產(chǎn)和采購(gòu)提供指導(dǎo)作用。例如,OC-NF、OC-HS都屬精粉系列,物料外觀砂性,吸水率低,難以附著在顆粒物料上,不易成球,在國(guó)外礦粉(澳粉、麥克粉)配比低于44%時(shí),混合料粒度變細(xì),燒結(jié)過(guò)程透氣性變差。在實(shí)際操作中根據(jù)物料和配比適當(dāng)提高水分,較以前水分提高0.2%～0.4%,最高水分6.9%,即可滿足正常生產(chǎn); HA-F含水10%,粒度分級(jí)嚴(yán)重,＞8mm含量為35%,＜1mm含量為34%,變料后混合料粒度中大顆粒偏多,料層透氣性好,生產(chǎn)中將料層由690mm提高至約710mm。

2.3 優(yōu)化配料結(jié)構(gòu),降低原料成本

為了最大限度地降低燒結(jié)礦成本,根據(jù)資源平衡情況、不同鐵礦粉價(jià)位以及燒結(jié)生產(chǎn)現(xiàn)狀,逐步調(diào)整優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)。同時(shí)運(yùn)用“高價(jià)位料低配比、低價(jià)位料高配比”的配礦互補(bǔ)原理[1]和基于鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性互補(bǔ)的配合原則[2],保證燒結(jié)過(guò)程中的液相流動(dòng)性適宜,尋找成本效益最佳的配礦方案,見(jiàn)表4。其中褐鐵礦配比逐步增加至42%左右,其他低品質(zhì)非主流礦的使用比例提高至11%左右,燒結(jié)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)沒(méi)有惡化,燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)中有升,返礦率由25.32%降至21.73%,入爐燒結(jié)礦中—5mm粉末穩(wěn)定在2.0%以下,保證了高爐的穩(wěn)定順行,通過(guò)優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了含鐵料配礦成本降低170元的目標(biāo),其中結(jié)構(gòu)成本降低18元。2013年與2014年燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)對(duì)比列于表3、表4,含鐵料配礦成本見(jiàn)圖1所示。

表3 2013年燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)對(duì)比(%)

表4 2014年燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)對(duì)比(%)

圖1 2014年與2013年含鐵料配礦成本對(duì)比

3 穩(wěn)定原燃料供給渠道,提高混勻礦質(zhì)量穩(wěn)定率[3]

(1)燒結(jié)工序所用含鐵料主要有三種供給方式,其中冀東精粉為集團(tuán)自有礦山,OCSR精粉每月供應(yīng)3.0萬(wàn)噸～3.5萬(wàn)噸,OCSY精粉每月供應(yīng)1.5萬(wàn)噸—2.0萬(wàn)噸,冀東精粉每天不少于2 000t;巴西線系列和澳礦線系列為長(zhǎng)協(xié)礦,由河鋼集團(tuán)根據(jù)需求資源統(tǒng)一采購(gòu)平衡,長(zhǎng)協(xié)礦粉的供應(yīng)鏈條較為穩(wěn)定;低品位的非主流礦為外采礦粉,在對(duì)其綜合經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,采取先低配比再根據(jù)燒成情況適當(dāng)調(diào)整配加比例的方式,必須確保連續(xù)用料不低于15天。焦粉為外購(gòu)焦粉及高爐返焦粉之和,其中外購(gòu)焦粉為公司所屬煉焦制氣廠焦炭篩下物加工后小于3mm的部分,高爐返焦粉中美錦焦占70%,梗陽(yáng)焦占30%;白煤為良鄉(xiāng)、大臺(tái)產(chǎn)白煤。熔劑料中白云石一部分為河鋼集團(tuán)內(nèi)供,其余部分采購(gòu)自大仟機(jī)電;石灰石采購(gòu)自金隆采礦;生石灰分別來(lái)自通源、經(jīng)宏和雙橋。

(2)針對(duì)燒結(jié)系統(tǒng)無(wú)大型混料堆和新進(jìn)廠物料品種多、單品種量少、變料頻繁的生產(chǎn)特點(diǎn)以及新品種物料在拉料、堆取料、配料過(guò)程中所面臨的困難,進(jìn)一步補(bǔ)充、細(xì)化了有關(guān)規(guī)定和操作標(biāo)準(zhǔn),如《料庫(kù)管理優(yōu)化規(guī)定》針對(duì)南區(qū)無(wú)大型混料堆這一特點(diǎn),合理利用大、小料倉(cāng);《新物料進(jìn)廠生產(chǎn)組織規(guī)定》根據(jù)物料含水量、粘性、卡車槽受入設(shè)備狀況確定卸入的倉(cāng)號(hào),避免堵槽現(xiàn)象發(fā)生;《原料庫(kù)圓盤操作標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)圓盤在切換品種或長(zhǎng)時(shí)間空倉(cāng)后,投料使用前操作要求等進(jìn)行了規(guī)范,為燒結(jié)輸送了質(zhì)量穩(wěn)定的混勻礦。

4 優(yōu)化工藝操作降低燒結(jié)礦加工成本

4.1 開(kāi)展高比例褐鐵礦燒結(jié)攻關(guān)

為合理利用國(guó)內(nèi)外鐵礦石市場(chǎng)資源,充分發(fā)揮進(jìn)口低價(jià)礦的成本優(yōu)勢(shì),在生產(chǎn)中逐步提高褐鐵礦的比例,褐鐵礦的配比已達(dá)40%以上,其中大部分為OP-YA粉、OP-PB粉、FMG粉、OP-MK粉、OP-AD粉等,見(jiàn)表3、表4。針對(duì)褐鐵礦的固有特性和燒結(jié)工藝技術(shù)要求采取了如下攻關(guān)措施:

(1)優(yōu)化配礦,利用其較強(qiáng)的同化性能

在配加17%的OP-YA粉時(shí),搭配了同化性弱,液相流動(dòng)性差的OC-NF粉(約4%)和HA-F粉(約7%),達(dá)到利用其同化性能強(qiáng)的目的,避免出現(xiàn)過(guò)熔現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)高氧位燒結(jié)。

(2)提高混合料水分控制水平

水分按上限水平控制,基準(zhǔn)由6.2± 0.1%提高到6.4±0.1%,混合料制粒效果得到改善,增強(qiáng)了燒結(jié)前透氣性,燒結(jié)速度、利用系數(shù)逐漸提高。

(3)適當(dāng)增加固體燃料配加比例

褐鐵礦本身帶入大量的吸附水和結(jié)晶水,吸附水和結(jié)晶水分解耗熱折算標(biāo)煤約為17kg/t,實(shí)際生產(chǎn)中燃料配比上限控制在4.9%～5.1%較為合適。

(4)采用厚料層燒結(jié),增加料層的緊實(shí)度

將機(jī)頭九輥布料器的最下層輥割除,變?yōu)榘藗€(gè)輥布料,布料厚度由700mm提高到720mm以上,同時(shí)在布料后的平料器上增加配重,對(duì)料面進(jìn)行預(yù)壓,壓料量控制在10mm～15mm,增加了臺(tái)車上燒結(jié)料的容積密度,提高了料層緊實(shí)度。

(5)執(zhí)行微負(fù)壓點(diǎn)火制度,提高點(diǎn)火強(qiáng)度

通過(guò)調(diào)整點(diǎn)火爐下風(fēng)箱執(zhí)行器開(kāi)度,將點(diǎn)火負(fù)壓控制在—4KPa～—6KPa,火焰進(jìn)入料層深度保持在20cm～25cm,點(diǎn)火時(shí)間不低于2min,提高了表層和內(nèi)部燒結(jié)礦的強(qiáng)度。針對(duì)1#～4#燒結(jié)風(fēng)箱被返程燒結(jié)碎料堵塞導(dǎo)致風(fēng)箱翻板啟停不暢的情況,改造自動(dòng)化控制程序,執(zhí)行器翻板間隔4小時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟到100%,避免了風(fēng)箱堵塞,保證了點(diǎn)火強(qiáng)度。

(6)實(shí)施高堿度燒結(jié)技術(shù)

燒結(jié)礦堿度提高,有效CaO的成分增加,加水消化后混合制粒效果增強(qiáng),混合料中小于1mm的比例降低,3mm～8mm的比例升高,料層透氣性改善;同時(shí),在SiO2含量不變的情況下,CaO數(shù)量增多,生成的鐵酸鈣數(shù)量相應(yīng)增加,提高了燒結(jié)礦的冷態(tài)強(qiáng)度。當(dāng)燒結(jié)礦堿度由1.9提高到2.0時(shí),燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)提高0.048t/m2·h,成品率提高2.11%,轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高0.04%。但堿度超過(guò)2.0后,成品礦產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)基本不變。

4.2 降低燒結(jié)固體燃料消耗

(1)圓輥邊緣粘料增厚影響臺(tái)車布料,造成臺(tái)車兩側(cè)漏風(fēng),為改善泥輥邊緣粘料現(xiàn)象,經(jīng)過(guò)三次改進(jìn),設(shè)計(jì)了一種頭部為螺旋式旋轉(zhuǎn)圓盤的清料的裝置,在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)時(shí)自動(dòng)清料,保證了臺(tái)車均勻平整布料,圓滿地解決了因臺(tái)車邊緣虧料造成的布料不平整和漏風(fēng)現(xiàn)象,降低了熱能流失。

(2)混合料槽停止使用蒸汽,水分在一二混滾筒經(jīng)過(guò)充分混合,泥輥處水分分布均勻,機(jī)尾斷面紅火層齊整,避免出現(xiàn)“花臉”,實(shí)現(xiàn)均熱燒結(jié)。

(3)針對(duì)OC-NF、FMG中K、Na元素含量較高造成的堿金屬富集、糊堵篦條的狀況,采取上調(diào)終點(diǎn)溫度下限至440℃、鋪底料厚度由40mm上調(diào)至70mm、裝篦條時(shí)新舊間隔使用,篦條間縫隙由6mm增加為8mm～10mm,同時(shí)設(shè)計(jì)了一種防止燒結(jié)機(jī)篦條糊堵的振打裝置,可以有效地清除篦條粘料。

(4)為解決焦?fàn)t停產(chǎn)后造成的焦粉短缺問(wèn)題,燒結(jié)固體燃料中配加30%的燒結(jié)白煤,焦粉和白煤的成分見(jiàn)表5;焦粉粒度小于3mm控制范圍由68±2%,調(diào)整至70±2%;白煤粒度控制范圍為70%～75%。

表5 燒結(jié)所使用的焦粉和白煤的典型成分

燒結(jié)配加30%白煤前后,燒結(jié)礦成品率由71%～75%,上升到76%以上;小礦比例由32.5%以上,明顯下降至30%～32%,見(jiàn)圖2、圖3。

(5)將投產(chǎn)后一直使用10mm～20mm的鋪底料粒度,歷時(shí)3個(gè)月時(shí)間逐步更換取底料的三次篩篩板,改為10mm～16mm粒級(jí)燒結(jié)礦做為鋪底料,提高了燒結(jié)成品率。

通過(guò)以上措施的實(shí)施,2014年燒結(jié)固體燃耗降低0.96kg/t。

5 降低燒結(jié)礦制造費(fèi)用

5.1 降低煤氣消耗

(1)取消煤氣、空氣雙預(yù)熱爐

考慮到以下兩個(gè)原因,取消了雙預(yù)熱爐:①預(yù)熱爐煤氣消耗比例為17%,占比過(guò)大;②高爐煤氣采用干法除塵,減少了水分對(duì)煤氣熱值的影響。

圖2 配加白煤前后燒結(jié)成品率變化

圖3 配加白煤前后燒結(jié)小粒比的變化

(2)確定合理點(diǎn)火溫度以及空燃比控制范圍

為確保低煤氣消耗下的點(diǎn)火效果,操作中利用《燒結(jié)專家系統(tǒng)》穩(wěn)定點(diǎn)火煤氣流量,避免煤氣單耗超標(biāo):①根據(jù)單耗反推所需煤氣用量;②根據(jù)煤氣壓力變化,設(shè)定煤氣電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度自動(dòng)調(diào)節(jié),穩(wěn)定煤氣流量不低于1 5000 m3/h;③設(shè)定空氣調(diào)節(jié)閥開(kāi)度手動(dòng)調(diào)整,確?？杖急仍?.05左右;④通過(guò)匹配煤氣、空氣燒嘴閥門開(kāi)度來(lái)提高點(diǎn)火溫度,三個(gè)φ600mm煤氣燒嘴閥門開(kāi)度為25%、75%、100%,三個(gè)φ600mm空氣燒嘴閥門為全開(kāi),確保點(diǎn)火溫度達(dá)到1050±50℃。

通過(guò)實(shí)施以上措施,在保證料面點(diǎn)火溫度和強(qiáng)度的前提下,燒結(jié)點(diǎn)火煤氣消耗下降了2.47Nm3,效果明顯。

5.2 降低用電成本

將噸礦電耗指標(biāo)納入績(jī)效評(píng)價(jià)范圍,加強(qiáng)大型設(shè)備用電管理,提高設(shè)備作業(yè)率;制定正常生產(chǎn)、計(jì)劃?rùn)z修和故障停機(jī)時(shí)節(jié)電措施;降低系統(tǒng)漏風(fēng),提高臺(tái)車的有效風(fēng)量;合理安排燒結(jié)及除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的峰谷平的優(yōu)化運(yùn)行,降低電的運(yùn)行費(fèi)用,2014年電耗完成40.38kwh/t。

6 自動(dòng)化改造,減員并崗,降低人力成本

通過(guò)實(shí)施混勻礦上料系統(tǒng)中控全自動(dòng)控制操作、Z2—1鋪底料上料系統(tǒng)改造、主排風(fēng)機(jī)風(fēng)門操作方式改造、生石灰加污泥/加水系統(tǒng)改造、Z3翻板實(shí)現(xiàn)中控自動(dòng)控制等自動(dòng)化改造,將原有11個(gè)工種合并成4個(gè),每個(gè)倒班作業(yè)區(qū)由20人減至9人,優(yōu)化人員配置、減員并崗,盡可能地挖掘人力資源潛力,充分發(fā)揮一人多崗、一崗多能的人力資源優(yōu)勢(shì),提高勞動(dòng)力效率,降低人力資源成本。2014年人力工資單位成本降低0.52元/噸礦,降低人工成本169.09萬(wàn)元。

7 強(qiáng)化余熱發(fā)電利用和固體廢棄物回收

(1)實(shí)施煙道取氣系統(tǒng)、煙道回風(fēng)系統(tǒng)、環(huán)冷機(jī)高溫段密封罩、環(huán)冷機(jī)灰斗內(nèi)導(dǎo)流板等項(xiàng)目改造后,蒸汽噸礦回收量提高4.99kg。

(2)回收利用煉鋼污泥,燒結(jié)系統(tǒng)除塵灰實(shí)現(xiàn)“全閉路”配加[4],另外在混勻礦中配加5%左右的鋼渣、鐵皮泥、高爐瓦斯灰、鋼鐵工序除塵灰等含鐵含碳副產(chǎn)品,在降成本、增效益和環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮了顯著的作用。2014年消耗固體廢棄物31.74萬(wàn)噸,合計(jì)節(jié)省成本124.69萬(wàn)元。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取以上一系列降本增效措施,燒結(jié)工序成品礦單位成本降低220元,為完成整個(gè)鐵前工序的成本目標(biāo)奠定了扎實(shí)基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了原燃料品種復(fù)雜情況下成品礦化學(xué)成分和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)趨于良好的目標(biāo),出礦率達(dá)到85%左右,FeO、R2穩(wěn)定率均大于99%,轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度穩(wěn)定率達(dá)到100%,RDI-3.15完成37%以上,為高爐提供了冷熱性能優(yōu)良的燒結(jié)礦,保證了高爐的穩(wěn)定順行。

[1] 何木光.提高攀鋼釩360m2燒結(jié)機(jī)產(chǎn)質(zhì)量實(shí)踐[J].中國(guó)冶金,2012,2(8):30—35.

[2] 閻麗娟,吳勝利,尤藝,等.各種鐵礦粉的液相流動(dòng)性及其互補(bǔ)配礦方法的研究[J].燒結(jié)球團(tuán),2013,6(38):1—5.

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[4] 范文生,王玉秋.唐鋼南區(qū)燒結(jié)系統(tǒng)環(huán)保清潔化生產(chǎn)[C].第九屆全國(guó)大高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,2008:54—56.

Low Cost Production Practice of Tangsteel 360m2Sinter Machine

ZHOU Jing

(Iron Making Department,Tangshan Iron and Steel Company, Hebei Iron and Steel Group,Tangshan,063016,Hebei,China)

Sinter machine of 360m2in tangsteel develops excellent stable economic plan with lowcost powder,solves the high technology node of limonite sintering,realizes the goal of reducing unit cost of sintering process by stabilizing raw fuel supply channels,studying of structure of iron ore bearing structure,optimizing process operation,reducing unit processing cost,actualizing automatic control reform,tapping human resources potential and so on.

sintering;unitcost;oreblending;solid fuel consumption;limonite

1001—5108(2016)03—0006—06

TF046

A

周靜,工程師,主要從事鐵前燒結(jié)工序生產(chǎn)技術(shù)的研究。