“雙碳”背景下的燒結節能降耗實踐

韓海忠 王文超

1.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，經燒結制成有足夠強度和粒度的燒結礦。燒結礦作為煉鐵工序的熟料，在生產中對于提高高爐系數，降低焦比，提高高爐透氣性，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281萬噸、106萬噸和172萬噸，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高能耗工序，其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。

2.燒結工序降耗實踐

2.1 降低燒結高爐煤氣消耗實踐

2021年，該企業燒結工序煤氣消耗達到39.92m3/t，高于行業先進水平。基于燒結煤氣消耗偏高的現狀，該企業通過分析煤氣消耗高的原因，研究制定改善措施，開展降低煤氣單耗途徑的探索。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，以改善點火質量，降低煤氣消耗等舉措；同時，對助燃風換熱器和點火器燒嘴進行清理優化，以改善點火質量，提高燒結產量和成品率。

2.1.1 設置自動調節控制

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分鐘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2.0Pa至6.0Pa，在點火質量改善的同時，降低了煤氣消耗。

2.1.2 專人檢修清理

利用3、4號燒結機檢修的機會，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。

2.1.3 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年較2020年燒結轉鼓強度升高0.2%，臺時產量增加57t，高返率降低1.75個百分點，高爐煤氣單耗降低3.18m3/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=617428t×3.18m3/t×0.1元/m3=19.63萬元，2022年共實現高爐煤氣降耗235萬元。

2.2 降低燒結固體燃耗實踐

2021年該企業燒結工序固體燃耗為49.83kg/t，高于公司既定目標47.0kg/t。該公司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。

2.2.1 燒結余熱系統

2021年10月份原脫硫污水池改造完成后，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，日常生產可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，二次混合機加蒸氣，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。

2.2.2 優化配礦結構

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，≤0.5mm的粒級盡量控制在20%以下。

2.2.3 優化工藝，標準化操作

從2022年初開始，該企業重點優化燒結工藝參數，完善工藝制度，加強標準化操作。

1月份開始建立每日指標分析制度，以工段為單位對當班未完成指標進行總結分析，查找原因，制定改善措施，跟蹤后續改善結果。2月份重新優化、制定了適合當前燒結生產條件的工藝操作制度，目前已實現三班統一標準化操作。

2.3 降低燒結工序電耗實踐

2021年該企業燒結工序平均電耗為29.22度/噸，高于行業平均水平。該企業分析原因，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。

2.3.1 定期檢查維護

從2022年開始，該企業在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。利用計劃檢修時機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。

2.3.2 加強燒結工藝操作

制定并優化工藝制度，各工段通過標準化操作提高燒結礦質量，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缺陷。

2.3.3 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年設備停機率降低3.93個百分點。

通過技術攻關和工藝改進，2022年實際噸礦電耗降低6.46kwh，每月可節約成本199.43萬元，2022年累計節約成本近2400萬元。

前言：國有企業是當代經濟發展的重要支撐企業，對國家建設、經濟進步等起到了較為突出的正面影響。其中國有企業審計對資產保護、風險防范具有保障性價值，是促進國企順利完成改革過程的重大要素。深化改革過程中，國有企業和審計發展具有較高相關度，一方面企業改革的推廣會影響環境變化，是體制完善、方法更新、管理體系升級優化的過程；另一方面，結合改革發展基本要求，充分落實審計要求的國企會更具發展活力，利于企業快速承擔企業責任，實現企業長期穩定發展，并快速提高企業控制力、影響力。

2.4 提高燒結蒸汽回收率實踐

2021年該企業燒結工序3、4號燒結雙機小時蒸汽回收量90.4t（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，該企業研究制定“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。

2.4.1 設備管理

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%，較2021年的3.28%降低了1.39個百分點。

2.4.2 余熱鍋爐系統維護

加強設備維護機操作，保證鍋爐高效穩定運行：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；完善燒結余熱鍋爐操作制度，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，更好地調節鍋爐換熱能力，減少波動，提高蒸汽回收量。

2.4.3 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443.2t/h，較2021年的385.3t/h提高57.9t/h。

通過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年增加15.5，蒸汽單價按50元/噸計算，增加的蒸汽回收量產生的效益：10602t×12×50元/噸=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。

3.石灰窯降耗實踐

3.1 降低石灰窯噴煤消耗實踐

生石灰是燒結工序的重要原料。該企業通過加強對3～6#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。

3.1.1 控制原料成分

嚴格按公司內控要求進料，對來料成分中鈣含量低于52%的原料全部拒收，將40mm以下和80mm以上粒度占比從之前的16%左右降至現在的7%左右。

3.1.2 更換棒條篩板

更換20mm的棒條篩板完成后，相同的石灰石用量，廢料量由原來每天800噸左右將至現在每天的300噸左右，粒度也充分均勻混合，更利于煤粉燃燒。

通過上述舉措，3～6#石灰窯煤粉單耗降低1Kg/t，全年石灰產量約為2400×360=800000噸。按原煤進廠單價1200元/噸計算，2022年降低石灰窯煤粉消耗約96萬元。

3.2 降低石灰窯轉爐煤氣消耗實踐

企業通過加強對1～2#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。

通過加粗窯前煤氣管道，1～2#窯使用的煤氣壓力達到18Kpa～20Kpa，滿足了工藝生產要求。后續通過煤氣的回收選擇，現煤氣的CO含量已達35%以上，煤氣流量和壓力均能滿足工藝要求，可以實現在不噴煤的情況下單窯產量提到14噸/時。

改造前1～2#窯煤氣總用量：8000+10000=18000m3/t，煤粉總用量：450+450=900kg/t（換算成煤氣為：900×7500/30/30.4≈7500m3/t）。

改造后1～2#窯煤氣單耗降低：（973-839）m3/t=134m3/t，2022年石灰的產量約為600×360=216000噸，煤氣單價約0.2元/m3，全年節約成本：134*216000×0.2=578.88萬元。

4.結束語

2021年以來，該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、降低轉爐煤氣消耗等工藝路徑，有效降低了燒結系統各環節成本，在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3.18m3/t、固體燃耗降低2.03kg/t、電耗降低6.46kwh/t、蒸汽回收量增加15.5t/h、石灰窯煤粉單耗降低1Kg/t、煤氣單耗降低134m3/t，各環節綜合降本達到（235+1500+2400+636+96+580）萬元/年=5447萬元/年，按740萬噸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。