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天钢联合烧结节能工艺技术应用实践

时间:2019-10-16 05:38来源:天钢联合特钢北京快3综合走势 作者:史国宪 蒋 硕 点击:
  • 摘  要  近年来,联合特钢公司采取了多项措施降低烧结工序能耗。我厂通过设备改造、改进生产工艺等措施成功实施了1000mm超厚料层生产,有效降低了烧结工序的固体燃料消耗及煤气消耗。此外,公司对烧结厂的风机系统(主抽风机、除尘风机、换冷鼓风机)和余热水泵进行变频改造,从而有效降低了烧结的工序电耗。

    关键词  超厚料层烧结  工序能耗  变频改造


    1  节能概况

    天津天钢联合特钢北京快3综合走势坐落于天津市宁河区,烧结厂现有230㎡烧结机两台,年产烧结矿可达540万吨。烧结厂坚持以“满足高炉需求为宗旨,降本增效为目的”的生产方针,认真贯彻向管理要效益的理念,确定科学、经济、合理的原料结构,精心组织生产。自投产以来,烧结厂进行了多项技术改造和攻关课题,不断降低烧结工序的能耗水平。现对近几年来我公司烧结厂所做的工艺技术改进、节能攻关及设备改造项目进行总结。

    2  1000毫米超厚料层烧结技术

    自2011年两台烧结机相继投产以来,烧结机的布料厚度由最初的700mm逐步提升至800mm,2013年又提升至910mm,2016年经过各项技术改造,成功将两台烧结机布料厚度提升至1000mm。经过我们不断地摸索与实践,料层厚度提高后,各项生产工艺参数趋于稳定,产品质量得到了进一步的提高。

    近年来,围绕烧结料层厚度的提高各单位都进行了不懈的努力,但是真正实现1000mm料层烧结的企业还寥寥无几。虽然各单位装备不尽不同,原燃料也有差异,但是最重要的还是对厚料层烧结技术的认知不够,没有形成一套系统、科学的思考方式,也就谈不上科学的操作实践了。

    2。1  设备改造

    为了提高料层,首先要对烧结机的原有设备进行改造。首先是机头点火设备,将原有点火炉10根支撑腿连接部位拆开,用千斤顶将点火炉顶起后将连接部位加入H型钢板凳,煤气管道及助燃风管道同时在上方去掉一部分,然后重新焊接。在烧结机的机尾,为防止挂料,将机尾烟罩也进行了适当地抬高。改造后的效果如图1所示。

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    为了确保料面的平整,烧结机的机头布料装置也进行了合理地改造:在九辊布料器后方加装了平料器同时根据料面的点火状况调整平料器的配重。料面经过平料器后,再由三个压辊调整料面的厚度。详细情况如图2所示。

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    台车原有栏板高度为700mm,为保证料面两侧的物料不至洒落,在烧结机头加装挡板,采取“中间高、两侧低”的梯形布料方式,同时在机头部位设置3个压辊,压辊布置如图-3所示。根据物料洒落的实际情况,可在台车两侧适当增加一对吹扫装置。

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    2.2  生产工艺的改进

    透气性是烧结厚料层作业的关键;气流在烧结过程中所遇到的阻力主要来源于两部分,一部分是原始料层中的过湿层,另一部分则是燃烧层。

    对于未经过点火烧结的原始料层,布料高度增加后,下部料层在重力作用下会被进一步压实,使料层阻力增加。为了保证原始料层的透气性,烧结过程所用的铁料应以粒度矿为主,同时控制铁精粉的配加量。熔剂方面,加强了对白灰的质量管控,要求其白灰粒度<3mm的粒度组成不低于90%,CaO含量不低于80%,同时提高白灰的活性度,减少生烧及杂质含量。

    为了进一步减少过湿层对料层透气性的影响,强化制粒效果,烧结厂提高了一混加水口的水温,在促进白灰消化的同时也提高了混匀料的料温。

    除了料层的冷态透气性,烧结过程中料层的热态透气性也同样重要,气流在高温区域的主要阻力来自于烧结的燃烧层,为了保证烧结过程的热态透气性,燃烧层不宜过厚。燃料方面,对铁厂返回的焦粉进行进一步的筛分,粒度较细的焦粉直接配加进入原料仓;粒度较粗的焦粉经过破碎后再使用。这样既可以减少燃料破碎工艺的电耗,也可以确保燃料粒度的稳定。同时,由于我厂所用的洗精煤和焦粉的热值有一定的差异,为了确保烧结矿质量的稳定,在烧结过程中洗精煤和焦粉通常以一定的比例同时配加。

    2.3  对烧结矿质量的影响

    厚料层作业可以显著改善烧结矿的冶金性能及粒度组成,受自动蓄热作用的影响,料层高温保持时间较长,有利于烧结矿内部的晶型发育,促进铁酸钙的形成。

    根据我公司质检部门在不同料层厚度的条件下对烧结矿的还原性和低温粉化性能进行的若干次的实验,实验结果如下表1。

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    料层提高后,烧结矿的低温粉化性能有所降低。研究表明,烧结矿的低温粉化性主要和赤铁矿特别是再生赤铁矿的含量有关。提高料层后,烧结矿的配碳量降低,同时主抽风机风门开度加大,烟道负压升高,空气过剩系数增加,以上情况均强化了烧结过程中的氧化性气氛,使烧结矿中的Fe2O3含量增加,降低了烧结矿的低温粉化性能。

    不同料层厚度,烧结矿粒度组成如图-4所示。

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    从图4中的数据可以看出,随着料层厚度的增加,烧结矿中25-40mm粒级的比例明显上升,10-16mm比例明显减少,由此可见,厚料层作业有利于减少烧结矿中粉末的产生。目前,我公司烧结成品率已经达到了78%以上。

    2.4  对烧结工序能耗的影响

    厚料层烧结可以有效降低烧结工序的固体燃耗和煤气消耗。厚料层的蓄热作用,有利于热量的充分利用,进而可以降低烧结矿的固体燃耗。表2为料层提高前后烧结矿的固体燃料消耗情况。

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    研究表明,固体燃耗约占烧结工序总能耗的70%,因此降低固体燃耗对烧结节能来说至关重要。经过我厂人员不断地提高工艺技术水平,设备改造、加强原燃料的管理,提高混合料的温度、改善烧结料层透气性等措施,我厂的固体燃耗逐年降低。从表中数据可以看出,1000mm条件下厚料层烧结的固体燃耗为50.1kg/t(实际可实现46.5 kg/t左右),比800mm时降低了9.3kg/t。

    厚料层作业的另一显著优势就是大幅降低了料层点火的煤气消耗量。不同厚度条件下的煤气消耗数据如表-3所示。

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    从表中数据可以看出,料层厚度提高以后,煤气单耗明显降低。料层提高后,烧结台车的机速明显减慢,由于烧结机的点火强度受点火温度和点火时间两方面的影响。机速降低后,点火时间得到了延长,因此可以适当减少煤气流量来降低点火温度,而煤气流量降低后,烧结工序的煤气单耗也明显降低了。

    2.5  对烧结工艺参数的影响

    不同料层厚度的条件下,烧结机工艺参数的变化情况如图5所示。从图中数据可以看出,1000mm的厚度时,烧结机的终点温度明显降低,最高温度仅为300℃左右,而厚度为800mm时,终点温度达到了近350℃;这充分说明了在厚料层作业的条件下,烧结机的中的热量得到了更为充分地利用。

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    3  电机节电改造技术

    为了适应较为严峻的生产形势,进一步降低烧结工序的设备能耗,我厂对部分风机设备和水泵设备电动机进行了变频改造,同时配备了智能控制系统,改造完成后,有效地降低设备的耗电量,达到节能减排、降本增效的目的。

    通常情况下,电力消耗占到了烧结矿总工序能耗的9%左右。在电耗中,风机能耗约占烧结工序总电耗的50%~70%,因此对风机进行节能改造很有必要。

    3。1  节电改造概况

    3。1。1  主抽风机节电改造

    我厂目前的两台烧结机为230m2烧结机,每台烧结机配备2台10kV/4600kW主抽风机。风机风量可以满足烧结需求,对主抽风机进行变频改造可以有效地适应不同生产条件下风机的能力调节。同时,针对烧结机本身的操作特点,安装了一套“烧结终点智能控制技术”软件,利用烧结主抽变频,实现烧结终点智能闭环控制。生产实践表明,风箱废气温度间接地反映着烧结台车内部实际的生产状况,根据风箱废气温度曲线拐点的变化趋势可以有效预测后续烧结终点的变化,从而对后续的生产情况作出预判,进一步的调节好生产参数。

    3.1.2  除尘系统节电改造

    针对原料、破碎及配料等系统的除尘风机系统的运行特性实施了“阀门联动控制下的负压调控技术”。由于上述设备的运行存在着间歇性,因此根据现场的实际情况,在末端安装电动阀门或将现有阀门改造为电动阀。当某个除尘点不需要除尘时,自动关闭末端除尘点对应电动阀门,与此同时,风机进口的管道负压值升高,除尘风机自动减速运行。当现场的含尘量升高时,系统自动开启对应电动阀门,导致进口管道负压值减小,除尘风机自动加速运行,加大风量。通过上述调节系统,可以保证管道负压的基本恒定,在确保设备安全和标准控制基础上,实现大幅度节能。

    3.1.3  余热风机及换冷鼓风机节电改造

    针对余热风机的循环系统进行了节能改造,烧结机余热发电循环风机系统是对烧结机环冷工段产生的热风进行循环利用。针对风机的运行特性设计了“温度区间控制频率调节技术:根据工艺要求,设定烟气罩热烟气温度上下限,节能调控系统根据实际烟气温度智能自动调控风机运行频率,维持烟气温度在设定范围内,智能控制风机节能运行。

    我厂对环冷风机系统也进行了节能改造,环冷鼓风机以鼓风的方式往环冷机里送风,以冷却烧结矿。针对环冷风机的运行特性设计了“风压保障下的温度调控技术”。“风压保障”技术是使系统维持一个能够满足系统工艺需求的下限压力。“温度调节”技术是实时检测一段成品烧结矿冷却后温度、相应烟罩温度,结合余热循环风机要求,自动调节风机系统的运行。

    3.1.4  节电效果

    根据节电效率公式(1):节电率(%)=节电功率(kw)÷工频功率(kw)核算,改造后的设备节电率如图6所示。

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    根据公式(2):设备月节电量(万度)=节电功率(kw)×日历时间(小时)÷10000核算设备月节电量,计算结果如表-7所示。

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    改造后,烧结工序的能耗有明显降低,根据统计仅风机节能改造一项,烧结厂每月可节约电能73.94万度,直接经济效益48.06万元。

    4  结论

    提质、节能、降耗应该成为我们每位从事烧结工艺技术者永恒的主题。为此,为了进一步实现烧结工序的高产低耗,我公司烧结厂做出了多方面的努力:首先在超厚料层烧结技术上进行了积极探索,目前烧结料层厚度长期维持在1000mm以上;二是从加强设备管理入手,强化点巡检制度的落实,对要害设备进行重点监控,有效降低了设备故障率,为稳定生产打下了良好的基础;三是从工艺方面,经过建厂以来的不断摸索,实践出了一些合理的配矿方针,对不同种类的外矿和二次含铁料的配加比例有了一定的经验,有力的保证了我公司烧结矿的优质高产低耗。

    2016年全年,我公司烧结工序平均能耗为42.49公斤标煤/吨矿,迈入了同行较为先进行列。

    (责任编辑:zgltw)
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