燒結(jié)工序能耗控制及鍋爐燃燒優(yōu)化研究

燒結(jié)工序能耗控制及鍋爐燃燒優(yōu)化研究

1燒結(jié)工序能耗燃燒過程的能量能約占總鋼鐵產(chǎn)量的10%，其次是鋼鐵。它是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的第二個能量產(chǎn)量大的家庭。燒結(jié)工序的能量消耗成為噸鋼成本中重要組成部分,而我國目前燒結(jié)工序較國外先進(jìn)水平平均高出約20kgce/t,中小型鋼鐵廠的差距更大一些,約25kgce/t,國內(nèi)各廠之間的差距也比較大。所以,我國燒結(jié)節(jié)能潛力巨大,實(shí)現(xiàn)燒結(jié)工序節(jié)能降耗,對降低鋼鐵生產(chǎn)的噸鋼能耗,節(jié)約生產(chǎn)成本,具有深遠(yuǎn)的意義。燒結(jié)工序能耗包括固體燃料消耗、電力消耗、點(diǎn)火煤氣消耗、動力(壓縮空氣、蒸汽、水等)消耗,其中,固體燃料消耗占75%~80%,電力消耗占13%~20%,點(diǎn)火消耗占5%~10%。因此降低固體燃料消耗,成為燒結(jié)工序降耗的主攻方向。2降低固體燃燒材料的消耗2.1原料粒度對燒結(jié)效果的影響固體燃料粒度的大小對燒結(jié)過程的影響很大。粒度過大,燃燒速度慢,燃燒帶變寬,燒結(jié)過程透氣性變差,垂直燒結(jié)速度下降,燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)降低。而且,大顆粒燃料布料時因偏析集中在料層下部,加上料層的自動蓄熱作用,使下層熱量大于上層,容易產(chǎn)生過熔,同樣影響料層透氣性。反之,粒度過小,燃燒速度快,液相反應(yīng)進(jìn)行得不完全,燒結(jié)礦強(qiáng)度變差,成品率降低,燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)降低。我們針對寶鋼燒結(jié)廠以煤代焦生產(chǎn)過程中使用的各種燃料粒度,在實(shí)驗(yàn)室用《200×600mm燒結(jié)杯進(jìn)行了燒結(jié)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:焦粉適宜粒度上限為3mm,而反應(yīng)性較強(qiáng)的三種代焦無煙煤粒度可大一些。根據(jù)煤粉性質(zhì)不同選擇不同粒度上限,如太西煤、寶橋煤適宜粒度上限為8mm,而大安山煤粒度上限為5mm,能夠較好地滿足燒結(jié)生產(chǎn)對產(chǎn)量、質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)的要求。在燃料破碎過程中應(yīng)注意使其粒度處于適宜范圍內(nèi),并盡量使上限與下限接近。為避免過破碎現(xiàn)象,許多燒結(jié)廠采取了一系列改善固體燃料粒度和粒度組成的措施,如安鋼燒結(jié)廠增加了燃料預(yù)篩分設(shè)備。2.2降低固體燃耗由于近年來普遍加強(qiáng)混合料制粒作業(yè),傳統(tǒng)的燃料添加方法會造成礦粉深層包裹焦粒,從而妨礙燃料顆粒的燃燒。燃料分加則是把少部分細(xì)粒燃料加入一次混合機(jī),把大部分燃料(往往是粗粒度)加入二次混合機(jī)。這樣,以焦粉為核心,外裹礦粉球粒數(shù)量及深層嵌埋于礦粉附著層的焦粉數(shù)量都受到抑制,而大多數(shù)焦粉附著在球粒的表面,改善了焦粉的燃燒條件,使其處于有利的燃燒狀態(tài)。因此,焦粉分加有利于燃料的燃燒,并降低固體燃耗。東鞍山燒結(jié)廠采用燃料分加技術(shù)降低燃耗15kg/t,鞍鋼新三燒廠也正積極準(zhǔn)備實(shí)施燃料分加技術(shù)。2.3減少燒結(jié)固體燃料消耗的措施,提高料層厚度,采用厚料層燒結(jié)。云在抽風(fēng)燒結(jié)過程中,臺車上部的燒結(jié)餅受空氣急劇冷卻的影響,結(jié)晶程度差,玻璃質(zhì)含量高,強(qiáng)度差。隨料層厚度的增加,上層燒結(jié)礦所占的比例相應(yīng)降低,成品率提高,返礦率下降,從而減少了固體燃料消耗。燒結(jié)料層的自動蓄熱作用隨料層高度的增加而加強(qiáng),當(dāng)料層高度為180~220mm時,蓄熱量只占燃燒帶熱量總收入的35%~45%,當(dāng)料層厚度達(dá)到400mm時,蓄熱量達(dá)55%~60%。因此,提高料層厚度,采用厚料層燒結(jié),充分利用燒結(jié)過程的自動蓄熱作用,是提高燒結(jié)礦強(qiáng)度、降低燒結(jié)礦中FeO含量,降低燒結(jié)料中固體燃料用量的有效措施。日本研究表明:料層厚度每增加10mm,燃料消耗可降低1.5kg/t。目前,寶鋼和首鋼的料層厚度都超過600mm,達(dá)到國際先進(jìn)水平。2.4在國外燒結(jié)中的應(yīng)用當(dāng)前高堿度燒結(jié)礦正在我國全面普及,改進(jìn)和提高其產(chǎn)量、質(zhì)量成為迫切問題,而低溫?zé)Y(jié)技術(shù)是改善高堿度燒結(jié)礦生產(chǎn)的一條根本的技術(shù)措施,目前國外燒結(jié)生產(chǎn)已普遍采用,國內(nèi)也正積極應(yīng)用推廣。低溫?zé)Y(jié)是一種在較低的溫度(1300℃)條件下,以強(qiáng)度好、還原性高的針狀鐵酸鈣(CF)作為主要粘結(jié)相,去粘結(jié)其他礦物,形成交織殘余結(jié)構(gòu)的燒結(jié)方法。整個燒結(jié)過程是在較低溫度和較高氧位的條件下進(jìn)行,因而能充分發(fā)揮鐵酸鈣系列的粘結(jié)相,減少硅酸鹽粘結(jié)相,從而保證燒結(jié)礦具有良好的強(qiáng)度和還原性。另一方面低溫高氧位燒結(jié)抑制了FeO生成,使燒結(jié)礦中FeO含量較低,軟化和熔化溫度升高,軟熔性改善;低FeO和高軟化溫度使燒結(jié)礦的高溫還原性一并得到改善。同時降低燒結(jié)工序燃耗。2.5球燒結(jié)技術(shù)球團(tuán)燒結(jié)是1988年日本福山制鐵所開發(fā)的技術(shù)。將含F(xiàn)e原料、返礦、熔劑、粘結(jié)劑和少部分燃料混合潤濕后,在造球盤內(nèi)造成3~10mm的小球,再在圓筒混合機(jī)內(nèi)外滾煤粉,在燒結(jié)機(jī)上抽風(fēng)燒結(jié)的工藝。由冶金部鋼鐵研究院開發(fā)的小球燒結(jié)技術(shù),它把原有的圓筒混合機(jī)改造為強(qiáng)力混合造球機(jī),提高了造球效果,采用燃料分加、偏析布料等措施實(shí)現(xiàn)了小球燒結(jié),改善了料層透氣性,顯著提高了燒結(jié)機(jī)利用系數(shù),大幅度降低固體燃耗,同時改善燒結(jié)礦質(zhì)量。我國燒結(jié)原料以細(xì)精礦為主,料層透氣性差,內(nèi)配燃料燃燒條件差,而導(dǎo)致燒結(jié)礦產(chǎn)量低、質(zhì)量差、能耗高,要扭轉(zhuǎn)這種狀況,就必須改變傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝,推廣球團(tuán)燒結(jié)或小球燒結(jié)技術(shù)。泰鋼16m2燒結(jié)機(jī)采用小球燒結(jié)后,利用系數(shù)提高了23.08%,固體燃耗(標(biāo)準(zhǔn)煤)降低了18.1%;首鋼礦業(yè)公司6×90m2燒結(jié)機(jī)進(jìn)行小球燒結(jié)改造后,固體燃耗降低了5~8kg/t,無論燒結(jié)生產(chǎn)和高爐冶煉均取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益?？傊?小球燒結(jié)(或球團(tuán)燒結(jié))適合我國國情,值得大力推廣。2.6其他節(jié)能方法如混合料預(yù)熱、熱風(fēng)燒結(jié)、改善料層透