“雙碳”戰略背景下的燒結系統節能降耗探索實踐

韓海忠 王文超

摘 要：介紹“雙碳”戰略背景下的燒結系統節能降耗探索與實踐，通過對降低燒結高爐煤氣消耗、降低燒結固體燃耗、降低燒結工序電耗、提高燒結蒸汽回收率、降低石灰窯噴煤消耗、降低石灰窯轉爐煤氣消耗等工藝路徑的節能降耗探索實踐，有效降低燒結系統各環節成本，其中，高爐煤氣單耗降低3.18 m3/t、噸礦固體燃耗降低2.03 kg/t、噸礦電耗降低6.46 kWh/t、蒸汽回收量增加15.5 t/h、石灰窯煤粉單耗降低1 kg/t、煤氣單耗降低134 m3/t。

關鍵詞：“雙碳”戰略；燒結系統節能降耗；高爐煤氣消耗； 燒結工序電耗；燒結蒸汽回收率

EXPLORATION AND PRACTICE OF ENERGY SAVING AND CONSUMPTION REDUCTION IN SINTERING SYSTEM UNDER THE BACKGROUND OF“DOUBLE CARBON” STRATEGY

Han Haizhong 1? ? Wang Wenchao 2

（1. Jiangsu Binxin Steel Group Co.，Ltd.? ? Lianyungang? ? 222100，China;

2. Science and Technology Bureau of Lanshan District.? ? Rizhao? ? 276806，China）

Abstract：The exploration and practice of energy saving and consumption reduction in sintering system under the background of“Double carbon”strategy are introduced， through the exploration and practice of energy-saving and consumption-reducing of blast furnace gas consumption， solid fuel consumption， power consumption of sintering process， recovery rate of sintering steam， coal injection consumption of lime kiln and converter gas consumption of lime kiln， effectively reduce the cost of every link of sintering system， the unit consumption of blast furnace gas is reduced by 3.18 m3/t， the solid fuel consumption per ton of ore is reduced by 2.03 kg/t， the power consumption per ton of ore is reduced by 6.46 kWh/t， the hourly steam recovery is increased by 15.5 t/h， the unit consumption of coal powder in lime kiln is reduced by 1 kg/t， the unit consumption of coal gas is reduced by 134 m3/t.

Key words：“Double Carbon”strategy; sintering system energy saving consumption; blast furnace gas consumption; sintering process power consumption; sintering steam recovery

0? ? 引? ? 言

燒結工序作為傳統“長流程”煉鋼生產工藝中的重要環節，是將鐵礦粉、煤粉、石灰按照一定比例混合，經燒結而成的有足夠強度和粒度的燒結礦，可作為煉鐵工序的熟料，利用燒結熟料煉鐵對于提高高爐系數、降低焦比，提高高爐透氣性，對保證高爐生產順行具有重要作用。

在全球積極推進碳減排和碳中和的背景下，國內外眾多的鋼鐵企業開始研究探索低碳冶金、超低碳冶金等前沿技術課題，截至2020年底，中國電力行業煤電超低排放改造完成率高達88%，大氣污染防治重點從電力行業向非電行業轉變，鋼鐵行業已成為減排重點。據測算，2017年鋼鐵行業顆粒物、SO2 和 NOx 排放量分別為281、106和172萬t，分別占全國排放總量的20%、7%和10%左右，是工業部門最大的污染物排放源。燒結工序是鋼鐵行業中僅次于高爐煉鐵的能耗大戶，能耗占鋼鐵生產總能耗的10%左右;同時，燒結也是目前鋼鐵生產過程中煙氣污染最嚴重的工序，其污染物排放量占比近40%[1]。因此，燒結工序節能降耗對于推進鋼鐵行業碳減排和碳中和意義重大。

1? ? 降低燒結高爐煤氣消耗探索實踐

2021年該企業燒結工序煤氣消耗達到

39.92 m3/t，高于行業先進水平，基于燒結煤氣消耗偏高的現狀，通過組織分析煤氣消耗高的原因，研究制定改善措施，采取對燒結主機風箱設置自動調節控制，合理控制點火負壓，實行微負壓點火，改善點火質量，降低煤氣消耗；同時，對助燃風換熱器和點火器燒嘴進行清理優化，改善點火質量，提高燒結產量和成品率等舉措，開展降低煤氣單耗途徑的探索。

1）2022年1月開始重點對燒結主機1-3號風箱執行器進行修復，并設置自動調節控制（每

20 min各風箱翻板活動一次，防止風箱堵塞），通過優化面式點火器、連續單排結構噴嘴等點火裝置，控制點火負壓，實行微負壓點火，根據點火負壓、料層厚度及溫度等實時條件自動調節點火溫度、點火時間與空燃比，有效降低點火能耗[2]。目前1、2號風箱負壓已能夠控制到主煙道負壓的60%～70%，點火爐膛負壓控制到2.0～6.0 Pa，點火質量改善的同時，降低了煤氣消耗。

2）利用3、4號燒結機檢修機會，每次安排專人清理助燃風換熱器和點火器燒嘴，改善點火質量。現在這兩項工作已列入檢修時的常規檢查項。

3）加生產管理，通過提高燒結產量和成品率，降低高爐煤氣單耗。2022年比2020年燒結轉鼓強度升高0.2%，臺時產量增加57 t/h，高返率降低1.75%，高爐煤氣單耗降低3.18 m3/t。

高爐煤氣單價按0.1元/m3計算，通過上述一系列創新舉措，每月實際節約高爐煤氣成本=

617 428 t×3.18 m3/t×0.1元/m3=19.63萬元，2022年共實現高爐煤氣降耗235萬元。

2? ? 降低燒結固體燃耗探索實踐

2021年該企業燒結工序固體燃耗為49.83 kg/t，高于公司既定目標47.0 kg/t，通過組織分析固體燃料偏高的原因，初步制定“一、二混加熱水，使用熱水消化，提高燒結礦混合料料溫；與麥肯錫配合，優化燒結配礦結構，提高燒結產量、強度和成品率；優化燒結工藝參數，完善工藝制度，加強標準化操作”的工藝路線，從而達到降低固體燃耗單耗的目的。

1）2021年10月份原脫硫污水池改造完，污水池安裝水泵、蒸汽管道，一、二混安裝污水管道及加水吊掛，現在日常生產中利用軋鋼打過來的污水和收集的燒結余熱系統疏水，通入蒸汽預熱后將熱水加入一次混合機，二次混合機加蒸汽，充分預熱混合料提高料溫，現已正常使用，目前3、4機一混加熱水消化，料溫達到75 ℃左右，二混加蒸汽預熱，料溫達到82 ℃左右，燒結主機布料平臺料溫平均65 ℃以上。

2）與麥肯錫結合，優化燒結配礦結構，建立適合的燒結主礦系，保證主礦系的基本穩定；合理優化配礦結構，適當引入燒結性能適宜的巴西赤鐵礦粉，配礦采用赤鐵礦+褐鐵礦+磁鐵礦精粉的合理搭配結構，保證赤鐵礦比例盡量不低于50%，并且控制SiO2不低于5.0%，Al2O3不高于2.0%，鋁硅比（Al2O3/SiO2≤0.4）；另外注意控制入廠焦粉粒級，≤0.5 mm的粒級盡量控制在20%以下。

3）2022年初開始重點優化燒結工藝參數，完善工藝制度，加強標準化操作。

一是1月份開始建立每日指標分析制度，以工段為單位就當班未完成指標進行總結分析，查找原因，制定改善措施，落實后續改善結果。二是2月份重新優化、制定了適合當時燒結生產條件的工藝操作制度，三班統一標準化操作。

通過上述工藝改進探索實踐，2022年噸礦固體燃耗成功降低2.03 kg/t，按月均產量617 428 t計算，每月可節約固體燃料成本125.34萬元，2022年累計節約成本1 500余萬元。

3? ? 降低燒結工序電耗探索實踐

2021年該企業燒結工序平均電耗為

29.22 kWh/t，高于行業平均水平，通過分析原因，初步從“治理燒結主機和環冷采熱段漏風；優化主機工藝參數，完善工藝制度，穩定燒結終點，提高燒結產量、質量；加強設備管理，降低設備停機率”三個方面制定降低電耗措施。

1）2022年開始，日常生產過程中加強對臺車游板檢查、更換頻次；對滑道及潤滑系統開展定期檢查維護。利用計劃檢修時間重點對燒結機的頭尾密封、雙層卸灰閥、環冷水密封、環冷余熱采溫罩和機頭除塵器箱體等漏風點進行治理，從密封結構和密封材料兩個方面對燒結環冷機進行漏風治理，升級為可調節的密封結構和磁性金屬刷式密封材料，降低燒結系統的漏風率20%以上[3]，提高了主抽風機運行效率和燒結余熱利用率。

2）加強燒結生產工藝操作，制定并優化工藝制度，各工段通過標準化操作提高燒結產質量，降低噸礦能源消耗，著重強化燒結終點控制，減少因燒結機尾過燒導致環冷采熱段溫度低、熱量少和欠燒造成的燒結礦質量差。

3）加強設備管理，做好設備點檢維護和定修管理，降低設備停機率，2022年比2020全年設備停機率降低3.93%。

通過技術攻關和工藝改進，2022年實際噸礦電耗降低6.46 kWh/t，每月可節約成本199.43萬元，2022年累計節約成本近2 400萬元。

4? ? 提高燒結蒸汽回收率探索實踐

2021年該企業燒結工序3、4號燒結雙機小時蒸汽回收量90.4 t/h（根據燒結機運行時間統計），為通過提高余熱鍋爐蒸汽回收量增加汽機做功、發電，從而有效降低燒結電耗的角度分析，研究制定“加強設備管理，提高設備作業率，減少事故停機；加強余熱鍋爐系統的設備維護和操作，保證鍋爐高效穩定運行；優化工藝操作，提高燒結產量，合理控制燒結終點，從而提高環冷余熱溫度”的工藝路線。

1）2022年通過重點加強設備管理，提高設備作業率，減少事故停機，2022年設備停機率1.89%比2021年的3.28%降低了1.93%。

2）加強余熱鍋爐系統的設備維護機操作，保證鍋爐高效穩定運行：一是利用每次檢修機會對鍋爐本體內部換熱管清灰，提高鍋爐的換熱效率，提高鍋爐產汽量。二是完善燒結余熱鍋爐操作制度，目前根據環冷機1、2段煙溫變化，隨時調整循環風機頻率及風門開度，通過調節鍋爐入口的風量，更好的調節鍋爐換熱能力，減少波動，提高蒸汽回收量。

3）優化燒結工藝操作，提高燒結產量，合理控制燒結終點，從而提高環冷余熱溫度，2022年臺時產量443.2 t/h比2021年的385.3 t/h提高

57.9 t/h。

經過對提高燒結蒸汽回收率的技術實踐，2022年3、4號燒結雙機小時蒸汽回收量較2020全年增加15.5 t/h，蒸汽單價按50元/t計算，增加的蒸汽回收量產生的效益為10 602 t×12×50元/t=636.12萬元。因燒結余熱鍋爐自產蒸汽用于內部汽機做功、發電，所以蒸汽回收率的增加有效降低了燒結電耗和用電成本。

5? ? 降低石灰窯噴煤消耗探索實踐

生石灰作為燒結工序的重要原料，企業通過加強對3～6號窯原料的成分、粒度、雜質的檢測和把控，更換原料篩分篩板，將入窯石灰石控制在要求范圍內，降低噴煤消耗。

1）控制好原料來料成分，鈣含量低于52%的做到了全部拒收，40 mm以下和80 mm以上粒度占比之前在16%左右，現在控制在7%左右，嚴格按公司內控要求進料；

2、更換20 mm的棒條篩板已經完成后，相同的石灰石用量，原來每天的廢料量在800 t左右，現在每天的廢料量在300 t左右，粒度做到了充分均勻混合，更利于煤粉的燃燒。

通過上述舉措，3～6號石灰窯煤粉單耗降低1 kg/t，全年石灰的產量約為2 400×360=800 000 t，原煤進廠單價按1 200元/t計算，2022年降低石灰窯煤粉消耗約96萬元。

6? ? 降低石灰窯轉爐煤氣消耗探索實踐

企業通過加強對1～2號窯原料的成分、粒度檢測和把控，更換原料篩分篩板，重點對煤氣系統進行改造，提高煤氣壓力和熱值，降低煤氣單耗。

1）控制好原料來料成分，鈣含量低于29%的做到了全部拒收，嚴格按公司內控要求進料。

2）更換25 mm的棒條篩板已經完成后，相同的白云石用量，原來每天的廢料量在500 t左右，現在每天的廢料量在250 t左右，做到了粒度充分均勻混合。

3）通過重新跑管道，加粗窯前煤氣管道項目工程已經完工，1～2號窯使用的煤氣壓力達到18～20 kPa，滿足工藝生產要求，并且通過煤氣的回收選擇，現煤氣的CO含量已經達35%以上，煤氣流量和壓力均能滿足工藝要求，暫時可以實現在不噴煤的情況下，單窯產量提到14 t/h。

改造前1～2號窯煤氣總用量為：8 000+

10 000=18 000 m3/t，煤粉總用量為450+450=

900 kg/t（換算成煤氣為：900×7 500/30/30.4≈

7 500 m3/t），通過上述技術創新實踐，改造后1～2號窯煤氣單耗降低：（973-839） m3/t=

134 m3/t，2022年石灰的產量約為600×360=

216 000 t，煤氣單價約0.2元/m3，全年節約成本：134×216 000×0.2=578.88萬元。

7? ? 結束語

2021年以來，企業通過對降低燒結高爐煤氣消耗、降低燒結固體燃耗、降低燒結工序電耗、提高燒結蒸汽回收率、降低石灰窯噴煤消耗、降低石灰窯轉爐煤氣消耗等工藝路徑的節能降耗探索實踐，有效降低燒結系統各環節成本，實現燒結源頭和過程節能減排的同時，實現了燒結系統全過程分段節能[4]。其中，高爐煤氣單耗降低3.18 m3/t、噸礦固體燃耗降低2.03 kg/t、噸礦電耗降低6.46 kWh/t、小時蒸汽回收量增加15.5 t/h、石灰窯煤粉單耗降低

1 kg/t、煤氣單耗降低134 m3/t，各環節綜合降本達到（235+1 500+2 400+636+96+580）萬元/年=

5 447萬元/年，按740萬t的燒結礦年產量計算，燒結礦噸礦成本降低7.36元/t，該企業燒結系統節能降耗探索實踐對于公司其他環節的節能降耗乃至全國燒結系統的節能降耗，具有重要借鑒意義。

燒結生產工序作為僅次于高爐生產碳排放的重要環節，確保實現精準開爐并快速達產，是積極響應國家供給側結構性改革，堅定不移化解過剩產能，加快推進結構調整和轉型升級步伐，實現高質量發展和“雙碳”“雙控”目標的重要舉措，更是響應國家“雙碳”戰略號召的積極探索實踐過程。

參考文獻

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