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        降低鞍鋼西區(qū)燒結(jié)工序能耗實(shí)踐

        2018-06-11 03:56:46張飛宇李志斌楊紅偉佟敏英李曉春彭斌
        鞍鋼技術(shù) 2018年3期

        張飛宇,李志斌,楊紅偉,佟敏英,李曉春,彭斌

        (鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠,遼寧 鞍山 114021)

        影響燒結(jié)工序能耗的因素是多方面的,包括作業(yè)率、原料、操作技術(shù)、設(shè)備狀態(tài)和漏風(fēng)率等。排除計(jì)劃?rùn)z修時(shí)間的影響,燒結(jié)作業(yè)率提高,燒結(jié)機(jī)事故停機(jī)減少,設(shè)備空轉(zhuǎn)時(shí)間也隨之減少,能夠降低燒結(jié)礦的動(dòng)力消耗成本。燒結(jié)生產(chǎn)操作中,有針對(duì)性地制定有關(guān)影響燒結(jié)礦工序能耗的操作制度和檢修制度,保證操作者對(duì)制度的執(zhí)行,也有利于能耗的降低。

        鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)(以下簡(jiǎn)稱西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū))擁有2臺(tái)328 m2燒結(jié)機(jī),設(shè)計(jì)年產(chǎn)量500萬t,主要供給2座3200 m3高爐。西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)經(jīng)過近幾年不斷的技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備改造,不僅生產(chǎn)順行,工序能耗也達(dá)到了42.37 kg/t的較好水平。文中主要闡述了西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)為降低燒結(jié)工序能耗采取的一系列相關(guān)措施和實(shí)踐效果。

        1 降低燒結(jié)工序能耗的措施

        1.1 工藝及設(shè)備改造

        1.1.1建設(shè)混勻料場(chǎng)

        西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)初始設(shè)計(jì)中沒有混勻料場(chǎng),混合料通過配料室進(jìn)行混合,燒結(jié)礦中TFe和SiO2成分不穩(wěn)定,為了保證燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定性,新增建設(shè)了混勻料場(chǎng)。但受西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)地理位置所限,只建立了一座小型混勻料場(chǎng)單獨(dú)供應(yīng)西區(qū)燒結(jié)使用。

        西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)混勻料場(chǎng)于2014年建設(shè)投產(chǎn),分為兩跨,料場(chǎng)規(guī)格為長(zhǎng)×寬=260 m×49.4 m+180 m×49.4 m。料場(chǎng)設(shè)有混勻堆料機(jī)2臺(tái),混勻取料機(jī)2臺(tái),帶式輸送機(jī)9臺(tái),改造膠帶機(jī)6臺(tái),混勻料場(chǎng)系統(tǒng)組成2個(gè)單項(xiàng)工藝流程。西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)現(xiàn)有精礦庫分兩跨布置,每跨貨位4個(gè),總貯量5.0萬t,用量2.5天,具體參數(shù)見表1。

        表1 西區(qū)燒結(jié)新建混勻料場(chǎng)概況

        生產(chǎn)中制定混勻料場(chǎng)管理制度,堆料機(jī)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定的堆料層數(shù),堆料過程中嚴(yán)禁更改鐵料配比或成分,原料保證一跨料堆的供應(yīng)量。針對(duì)端部料成分不穩(wěn)定,影響燒結(jié)礦質(zhì)量的問題,采取如下方法:在A跨取料機(jī)到達(dá)料堆尾端部之前,B跨取料機(jī)取B跨料堆頭端部料進(jìn)特定礦槽,B跨頭端部料取凈后,停機(jī)等待,A跨取料機(jī)取尾端部料進(jìn)特定礦槽,特定礦槽中的端部料低比例配比。這種方法能夠減少端部料對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量的影響。

        2014年混勻料場(chǎng)投入使用以來,西區(qū)燒結(jié)TFe和堿度(R)穩(wěn)定率逐步提高。2013年至2016年西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)TFe和堿度穩(wěn)定率如圖1所示,相比2013年平均提高6.68%和8.23%。

        圖1 西區(qū)燒結(jié)近幾年TFe和堿度穩(wěn)定率

        1.1.2燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容

        2012年西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)將原有兩個(gè)四連桿連體機(jī)尾密封蓋板取消,在取消的位置增加一對(duì)小風(fēng)箱,相當(dāng)于多出2 m風(fēng)箱,抽風(fēng)面積增加約8 m2。根據(jù)以往建廠投資費(fèi)用估算,每平方米燒結(jié)機(jī)基建造價(jià)約為110萬元,此項(xiàng)目節(jié)約燒結(jié)機(jī)改造成本約880萬元,同時(shí)燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)礦產(chǎn)能有所提高(包含漏風(fēng)率降低產(chǎn)生的效果)。2012年至2016年西區(qū)燒結(jié)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量如圖2所示,2016年燒結(jié)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量比2012年提高約15 t/h。

        圖2 西區(qū)燒結(jié)近幾年臺(tái)時(shí)產(chǎn)量

        1.2 大量使用固體廢料

        西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)目前使用的燒結(jié)廢料包括:轉(zhuǎn)爐泥、燒結(jié)機(jī)頭除塵灰、機(jī)尾除塵灰、鐵紅、鋼渣、瓦斯灰和瓦斯泥等,其中轉(zhuǎn)爐泥含鐵在55%,瓦斯灰、瓦斯泥含碳35%左右。提高含碳固體廢料的使用量,可以有效降低燒結(jié)固體燃耗。固體廢料的使用對(duì)燒結(jié)工藝影響較大,若混勻效果不好,易造成化學(xué)成分不穩(wěn)定,使燒結(jié)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生波動(dòng)。為解決大量使用固體廢料可能產(chǎn)生的問題,西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)采取了以下措施:

        (1)對(duì)入廠的固體廢料進(jìn)行化驗(yàn),化驗(yàn)結(jié)果符合使用標(biāo)準(zhǔn)后,方可混勻使用。

        (2)原料場(chǎng)設(shè)置專門區(qū)域存放各種固體廢料,根據(jù)各種固體廢料的化學(xué)成分,實(shí)驗(yàn)室計(jì)算得出配比方案,按照方案進(jìn)行預(yù)處理。

        (3)提高堆料機(jī)的走行速度,增加固體廢料的堆料層數(shù),保證混勻效果,減少質(zhì)量波動(dòng)。

        通過不斷完善管理水平和操作技能,西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)固體廢料使用量2014年為87.1 kg/t,2015年為86.4 kg/t,2016年由于全國(guó)鋼鐵行業(yè)不景氣,燒結(jié)礦限產(chǎn),導(dǎo)致固體廢料用量降低為68.5 kg/t。2014年和2015年混料平均用量達(dá)到86.75 kg/t的水平,同時(shí)保證了燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定。如表2所示,從2014年至2016年西區(qū)燒結(jié)生產(chǎn)指標(biāo)情況可以看出,生產(chǎn)維持在穩(wěn)定狀態(tài)。

        表2 西區(qū)燒結(jié)2014~2016年生產(chǎn)指標(biāo)

        1.3 余熱利用

        1.3.1提高余熱蒸汽產(chǎn)量

        環(huán)冷熱廢氣回收是燒結(jié)工藝中能源回收的重要環(huán)節(jié),西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)有2臺(tái)環(huán)冷余熱鍋爐,雙壓設(shè)計(jì),產(chǎn)汽量為57.8 t/h(具體參數(shù)見表3)。通過燒結(jié)終點(diǎn)控制、環(huán)冷煙道隔板控制、環(huán)冷密封改造、提高換熱片換熱率等措施,余熱鍋爐的蒸汽產(chǎn)量如表4所示,2015年西區(qū)蒸汽產(chǎn)量達(dá)到85.33 kg/t的最好水平。

        表3 余熱鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)

        表4 西區(qū)燒結(jié)近幾年燒結(jié)礦噸產(chǎn)蒸汽量 kg/t

        1.3.2提高混合料溫度

        在北方進(jìn)行厚料層燒結(jié)礦生產(chǎn),預(yù)熱燒結(jié)混合料是至關(guān)重要的一項(xiàng)工藝過程,其中配料室生石灰熱水消化和一、二次混合添加水,均采用熱水添加(水溫>65℃),且所用的熱水都是由環(huán)冷余熱蒸汽通過換熱產(chǎn)生的。由于原有的蒸汽換熱設(shè)備換熱效率較低,混合料添加水溫度只能達(dá)到30℃左右。2014年對(duì)西區(qū)燒結(jié)混合料熱水添加系統(tǒng)進(jìn)行了改造,增加了兩套換熱機(jī)組,蒸汽換熱機(jī)組技術(shù)參數(shù)詳見表5。改造后的設(shè)備能夠?qū)λ疁睾土髁窟M(jìn)行自動(dòng)控制,換熱效率提高,現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境得到改善。

        表5 西區(qū)燒結(jié)換熱機(jī)組技術(shù)參數(shù)

        除了采用熱水添加外,西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)還在混合機(jī)、制粒機(jī)、燒結(jié)機(jī)混合料礦槽、滾煤機(jī)中通入除水后的低壓蒸汽,以提高混合料的溫度。經(jīng)過改造后,西區(qū)燒結(jié)混合料溫度有所提高,達(dá)到了全年平均42℃。

        1.4 管理操作

        1.4.1降低漏風(fēng)率

        燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率的治理,除了采用專業(yè)治理方法外,主要是日常的系統(tǒng)管理,西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)實(shí)行以預(yù)防為主的管理模式。

        西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)把測(cè)漏風(fēng)分為兩段,第一段是燒結(jié)臺(tái)車篦子以下到大煙道之上,這段漏風(fēng)占燒結(jié)機(jī)總漏風(fēng)的75%左右,第二段是大煙道以下到主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)口,這段漏風(fēng)占25%左右。由此將第一段漏風(fēng)作為日常治理的重點(diǎn),第二段漏風(fēng)主要在年修中進(jìn)行治理。

        對(duì)燒結(jié)機(jī)第一段容易漏風(fēng)的部位,西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)制定了嚴(yán)格的檢修維護(hù)制度,并且確保專人跟蹤檢查,對(duì)于肉眼易發(fā)現(xiàn)的漏風(fēng)部位,比如風(fēng)箱彎管和風(fēng)箱立管等做詳細(xì)記錄,停機(jī)檢修時(shí)處理并臨時(shí)封堵漏風(fēng)。堵漏風(fēng)檢修制度如表6所示,日常檢查和停機(jī)檢修都由專人負(fù)責(zé)跟蹤協(xié)調(diào)。

        表6 堵漏風(fēng)檢修制度

        2011年至2016年,西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)1#機(jī)和2#機(jī)的漏風(fēng)率如圖3所示,平均漏風(fēng)率從最初的52.25%降至49.5%,治理效果顯著。結(jié)合圖2和圖3可以看出,2013年至2016年燒結(jié)礦臺(tái)時(shí)產(chǎn)量升高,而漏風(fēng)率降低,在一定程度上減少了工序能耗。

        圖3 西區(qū)燒結(jié)近幾年漏風(fēng)率

        1.4.2嚴(yán)格控制設(shè)備開停

        主抽風(fēng)機(jī)、環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)、除塵器電機(jī)等大型設(shè)備是影響燒結(jié)電力單耗的主要因素。在冬季生產(chǎn)期間,環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)根據(jù)氣溫調(diào)整為四轉(zhuǎn)一備,余熱鍋爐風(fēng)機(jī)啟用后環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)為三轉(zhuǎn)兩備,環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)每臺(tái)功率700 kW,每年可節(jié)約用電3.06×106kW·h。開機(jī)時(shí),主抽風(fēng)機(jī)啟停時(shí)間由原來的提前3 h啟動(dòng)改為提前1 h啟動(dòng),機(jī)尾除塵風(fēng)機(jī)在燒結(jié)機(jī)機(jī)尾卸礦之前10 min啟動(dòng),機(jī)尾出現(xiàn)紅火后環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)開始逐個(gè)啟動(dòng),整粒風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間控制在燒結(jié)礦到達(dá)環(huán)冷3#風(fēng)機(jī)時(shí)啟動(dòng)。解凍庫空庫3 h,停轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)降低解凍庫溫度。外部燃料熔劑系統(tǒng)上料時(shí)間根據(jù)錯(cuò)峰用電規(guī)定,選擇合理上料時(shí)間,確保谷底電價(jià)期間啟動(dòng)設(shè)備。通過以上管理方法,西區(qū)燒結(jié)電力單耗逐年下降,如表7所示,2015年下降尤為明顯,達(dá)到了35.87 kW·h/t,2016年受鋼鐵行業(yè)影響限產(chǎn),電耗有所增加。

        表7 西區(qū)燒結(jié)歷年電耗 kW·h/t

        2 實(shí)踐效果

        近四年來,由于西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)燒結(jié)礦臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高、漏風(fēng)率下降、余熱蒸汽產(chǎn)量提高、混合料溫度提高、電耗下降、塵泥混料使用增加等原因,西區(qū)燒結(jié)工序能耗如表8所示,2015年達(dá)到了最好水平42.37 kg/t,同時(shí)燒結(jié)礦質(zhì)量也大幅提高,獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。2016年由于鋼鐵市場(chǎng)形勢(shì)嚴(yán)峻,高爐限產(chǎn),燒結(jié)機(jī)未能發(fā)揮正常水平,工序能耗略有升高。

        表8 西區(qū)燒結(jié)近幾年工序能耗 kg/t

        3 結(jié)語

        (1)混勻料場(chǎng)投入使用后,西區(qū)燒結(jié)礦TFe和堿度穩(wěn)定率逐步提高,相比2013年平均提高6.68%和8.23%。

        (2)通過對(duì)燒結(jié)機(jī)機(jī)尾蓋板的改造,增加燒結(jié)機(jī)面積8 m2,不僅節(jié)約投資,并且擴(kuò)容之后,西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)2016年臺(tái)時(shí)產(chǎn)量相比于2012年提高約15 t/h。

        (3)通過制度合理使用固體廢料,固體廢料用量最高達(dá)到87 kg/t的水平,同時(shí)還保證了燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定。

        (4)通過對(duì)混合料添加水系統(tǒng)改造,增加兩套蒸汽換熱機(jī)組,西區(qū)燒結(jié)混合料溫度達(dá)到全年平均42℃。

        (5)采用分段治理燒結(jié)機(jī)漏風(fēng),著重治理一段漏風(fēng)位置,對(duì)燒結(jié)臺(tái)車、風(fēng)箱、降塵立管等部位,制定了嚴(yán)格的檢修和維護(hù)制度。漏風(fēng)率從最初的52.25%下降到49.5%。

        (6)通過監(jiān)視大功率電機(jī)運(yùn)行,西區(qū)燒結(jié)作業(yè)區(qū)近幾年電耗用量持續(xù)降低,2015年達(dá)到35.87 kW·h/t的最好水平。

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