鞍鋼鲅魚圈近年來燒結(jié)生產(chǎn)節(jié)能措施

孫俊波，楊熙鵬，王小強（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口115007）

生產(chǎn)實踐

鞍鋼鲅魚圈近年來燒結(jié)生產(chǎn)節(jié)能措施

孫俊波，楊熙鵬，王小強
（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口115007）

為了降低燒結(jié)工序能耗，近年來鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司采取了一系列措施，如利用環(huán)冷機熱廢氣進行發(fā)電和預(yù)熱燒結(jié)混合料、燒結(jié)配礦使用工業(yè)含碳廢棄物、改造燒結(jié)機頭尾密封蓋板降低系統(tǒng)有害漏風(fēng)等，使燒結(jié)工序能耗大幅度降低，節(jié)能效果明顯。

燒結(jié)；熱廢氣；工業(yè)廢棄物；密封蓋板；工序能耗

鋼鐵企業(yè)是能源消耗大戶，而燒結(jié)工序的能耗約占鋼鐵企業(yè)總能耗的10%左右。降低能耗是降低成本、增加效益的有效途徑。為了降低工序能耗，鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司圍繞降低固體燃料消耗、降低電耗和點火煤氣用量，先后利用環(huán)冷機廢氣進行余熱發(fā)電和預(yù)熱混合料、采用新型燒結(jié)機頭尾密封蓋板降低燒結(jié)機有害漏風(fēng)，主抽風(fēng)機改變頻控制，降低點火溫度，減少燒結(jié)煤氣使用量，燒結(jié)配礦使用工業(yè)含碳廢棄物及混合料應(yīng)用工業(yè)廢水替代新水等節(jié)能降耗措施，取得了明顯的效果。

1　環(huán)冷機廢氣余熱利用

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司有2臺405 m2燒結(jié)機，每臺配備490 m2環(huán)冷機，其中每臺環(huán)冷機配置5臺冷卻風(fēng)機，每小時冷卻風(fēng)量為26.4萬m3，其中一、二段廢氣溫度較高，一般在400℃左右，用于余熱發(fā)電；三段廢氣溫度相對低一些，通常為180～200℃，主要用于燒結(jié)預(yù)熱混合料、點火和點火后的保溫。

1.1余熱發(fā)電

鞍鋼鲅魚圈燒結(jié)開工初期，環(huán)冷機高溫廢氣（150～450℃）用于余熱鍋爐，將高溫廢氣中的余熱能轉(zhuǎn)換成蒸汽，供鞍鋼鲅魚圈廠區(qū)內(nèi)生產(chǎn)使用，該處理方式余熱能利用率低，造成能源浪費。

根據(jù)工業(yè)和信息化部《鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)推廣實施方案》和《國家重點行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)導(dǎo)向目錄》等國家關(guān)于二次能源綜合利用及環(huán)境保護相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的規(guī)定，為徹底解決鞍鋼鲅魚圈環(huán)冷機余熱廢氣再利用問題、降低電力成本、減少溫室氣體排放，決定配套新建燒結(jié)環(huán)冷機余熱回收發(fā)電系統(tǒng)，將環(huán)冷高溫廢氣通過雙壓式余熱鍋爐轉(zhuǎn)換成蒸汽用于汽輪發(fā)電機發(fā)電。

該項目由杭州西子集團總承包，2009年7月破土動工，2010年10月30日項目竣工，同年11月并網(wǎng)發(fā)電，新建的26 MW發(fā)電機組，設(shè)計年發(fā)電量為208 GWh，噸礦發(fā)電量大于13 kWh，鞍鋼鲅魚圈燒結(jié)環(huán)冷機余熱發(fā)電量情況見表1。

每臺環(huán)冷機配置1套雙壓余熱鍋爐 （產(chǎn)生2種參數(shù)的中、低壓過熱蒸汽），2套余熱鍋爐配置1套低壓補汽凝汽式汽輪發(fā)電機組（25 MW）構(gòu)成的余熱回收發(fā)電系統(tǒng)，將環(huán)冷廢氣通過余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用于汽輪發(fā)電機發(fā)電。鞍鋼鲅魚圈燒結(jié)余熱發(fā)電工藝流程見圖1。

表1　鞍鋼鲅魚圈燒結(jié)環(huán)冷機余熱發(fā)電量情況

圖1　鞍鋼鲅魚圈燒結(jié)余熱發(fā)電工藝流程

由表1可知，燒結(jié)環(huán)冷機年發(fā)電量未達到設(shè)計產(chǎn)能，分析原因為：

（1）燒結(jié)機產(chǎn)量不飽滿，未達到設(shè)計的額定工況要求。

（2）受環(huán)境溫度影響，燒結(jié)環(huán)冷煙氣溫度低，達不到設(shè)計的額定工況要求，鍋爐產(chǎn)氣量少。

根據(jù)生產(chǎn)實際情況，鞍鋼鲅魚圈制定了該項目的生產(chǎn)考核指標為年發(fā)電量大于99.80 GWh，燒結(jié)余熱發(fā)電的實際發(fā)電量能夠達到要求。

1.2預(yù)熱混合料，點火和點火后的保溫

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司燒結(jié)機設(shè)計時在點火器前預(yù)留15 m2預(yù)熱段，將混合料在點火前進行預(yù)熱，同時點火后保溫段也通入熱廢氣。其目的是提高混合料溫度、降低燒結(jié)過程中產(chǎn)生的過濕現(xiàn)象。其熱源均為環(huán)冷機三段熱廢氣，通過回熱風(fēng)機將廢氣引入到燒結(jié)機平臺，熱廢氣的平均溫度在200℃左右，經(jīng)預(yù)熱后的混合料溫度可達40℃以上。

2　燒結(jié)配礦使用工業(yè)廢棄物

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司每年生產(chǎn)工序間產(chǎn)生的固體廢棄物量大約在25萬t以上。這些固體廢棄物主要包括各種除塵灰、轉(zhuǎn)爐泥、瓦斯泥等10多個品種。它們在原料場經(jīng)過機械混勻后直接參與混勻礦造堆，然后供燒結(jié)使用。經(jīng)過混勻的工業(yè)廢棄物不僅含有一定量的TFe，而且還含有一定量的固定碳，燒結(jié)使用工業(yè)廢棄物后，可以降低固體燃料消耗。工業(yè)廢棄物化學(xué)分析見表2。

表2　工業(yè)廢棄物化學(xué)分析（質(zhì)量分數(shù)）　%

由于工業(yè)廢棄物水分含量較大，冬季不宜使用，通常情況下鞍鋼鲅魚圈燒結(jié)在每年5～10月份使用工業(yè)廢棄物，配比為3%左右。按等當量碳折算，3%的廢棄物相當于1%的燃料配比，燒結(jié)使用工業(yè)廢棄物后技術(shù)經(jīng)濟指標見表3。

從表3可以看出，燒結(jié)使用工業(yè)廢棄物后，燒結(jié)礦的化學(xué)成分變化不大，物理指標略有下滑，但固體燃料消耗下降幅度較大，每噸燒結(jié)礦固體燃料消耗降低8.7 kg（相當于使用1%的工業(yè)廢棄物，燒結(jié)固體燃料消耗降低2.9 kg/t）。

表3　燒結(jié)使用工業(yè)廢棄物前后指標對比

工業(yè)廢棄物配比為3%，相當于每噸燒結(jié)礦配加35 kg，每年用量為20萬t，可生產(chǎn)燒結(jié)礦571.43萬t，可降低燃料消耗4.97萬t，燒結(jié)用燃料450元/t，扣除工業(yè)廢棄物加工成本60元/t，燒結(jié)使用工業(yè)廢棄物后，每年可創(chuàng)效益為：

4.97×450－20×60＝1 036.5萬元

3　推廣使用新型燒結(jié)機頭、尾密封蓋板

鞍鋼鲅魚圈燒結(jié)機投產(chǎn)已有6年，密封蓋板原先采用四連桿重錘方式，機尾為兩道密封板，機頭一道密封。隨著運行周期的延長，加之設(shè)備長期在高溫、多灰塵工況條件下，四連桿的絞鏈已失去靈活性，不能自由轉(zhuǎn)動，使密封板卡死，導(dǎo)致臺車本體變形，中間部位下?lián)?，臺車底梁和密封板的間隙最高達30 mm。密封效果大幅度下降，燒結(jié)機系統(tǒng)漏風(fēng)率由開工初期的43.79%下降到59.68%，下降幅度高達15.89%，不僅影響燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量，而且對燒結(jié)生產(chǎn)經(jīng)濟指標也產(chǎn)生較大的影響。

鞍鋼鲅魚圈燒結(jié)先后于2014年7月和11月利用燒結(jié)機檢修機會將2臺燒結(jié)機頭、尾密封蓋板由原來的四連桿重錘式改成箱體式柔性密封蓋板，解決了原密封蓋板易積灰堵死、不易調(diào)整、間隙大和壽命短等諸多缺點。四連桿重錘式密封蓋板見圖2，箱體式柔性密封蓋板見圖3所示。

圖2　四連桿重錘式密封蓋板

圖3　箱體式柔性密封蓋板

燒結(jié)機安裝新型頭尾密封蓋板后燒結(jié)技術(shù)指標大幅度改善，具體技術(shù)指標對比見表4。

由表4可知，燒結(jié)機采用新型密封設(shè)備后，燒結(jié)技術(shù)指標得到了改善，其中臺時產(chǎn)量提高幅度較大，每小時增加30 t，風(fēng)機電流降低50 A，燒結(jié)機系統(tǒng)漏風(fēng)率降低8.76%，燒結(jié)廢氣溫度升高20℃，成品燒結(jié)礦物理指標也得到了相應(yīng)的改善。

燒結(jié)機有害漏風(fēng)率降低，風(fēng)機無用功減少，電流降低，較改造前降低50 A，如風(fēng)機作業(yè)率按95%，單位電價按0.57元計，風(fēng)機電壓為10 000 V，安裝新型頭、尾密封蓋板后每臺風(fēng)機每年節(jié)省的功率即可創(chuàng)造經(jīng)濟效益為：

表4　燒結(jié)機安裝新型頭尾密封蓋板后技術(shù)指標對比

1.732×50×10 000×24÷1 000×365× 95%×0.57＝410.79萬元

4　燒結(jié)主抽風(fēng)機改變頻控制

鞍鋼鲅魚圈2臺405 m2燒結(jié)機各配備2臺21 000 m3/min主抽風(fēng)機及8 700 kW電機，正常運行時電耗占整個工序能耗的65%。受市場形勢影響及總產(chǎn)能影響，主抽風(fēng)機風(fēng)門最高開70%，經(jīng)常在50%～60%風(fēng)門開度運行，導(dǎo)致噸礦主抽風(fēng)機電耗高，為28 kWh/t。建議增加變頻運行，降低噸礦電耗。

2014年8月，鞍鋼鲅魚圈將主抽風(fēng)機改為變頻控制，每臺主抽風(fēng)機各上1臺變頻器，變頻器采用“一拖一手動旁路”配置，在變頻器故障或退出運行時，手動切換到工頻運行，工頻運行采用現(xiàn)有的變頻軟起動裝置起動電動機。每臺變頻器裝置配套1臺同步電動機變頻勵磁柜及勵磁切換裝置，根據(jù)電動機是否采用變頻（或工頻）進行切換。當變頻器采用旁路工頻運行時，勵磁切換裝置將勵磁系統(tǒng)切換到現(xiàn)有的勵磁柜，而當變頻運行時，勵磁切換裝置將勵磁系統(tǒng)切換到變頻器配套的變頻勵磁柜。

燒結(jié)主抽變頻投入運行后，節(jié)能效果十分顯著，噸礦電耗由原來的45.31 kWh下降到37.26 kWh，扣除系統(tǒng)內(nèi)電耗，相當于每噸燒結(jié)礦降低電耗為1.89 kWh，按照年產(chǎn)燒結(jié)礦量為770萬t，電價為0.57元/kWh計算，燒結(jié)主抽風(fēng)機改變頻控制后，每年可創(chuàng)節(jié)電效益為：

1.89×770×0.57=829.52萬元

5　混合料使用工業(yè)廢水代替新水

燒結(jié)工藝過程需要大量的水資源，生石灰消化需要水，一次混合機需要加水潤濕混合料，二次混合機需要補充水強化制粒，返礦需要打水提前潤濕，每噸燒結(jié)礦需水量在0.15 t左右。2013年下半年，鞍鋼鲅魚圈燒結(jié)將原混合料使用的新水改為工業(yè)廢水，不僅實現(xiàn)廢物利用，而且還降低了燒結(jié)成本。2014年噸礦工業(yè)廢水消耗量為0.147 t，燒結(jié)礦年產(chǎn)量按770萬t，新水價格按2.70元/t計算，節(jié)約新水每年可創(chuàng)效益為：

0.147×770×2.70=305.61萬元

6　結(jié)論

（1）燒結(jié)利用環(huán)冷機熱廢氣進行余熱發(fā)電和預(yù)熱混合料，噸礦發(fā)電量在13 kWh以上，混合料溫度超過40℃，不僅降低了工序能耗，而且還改善了燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量。

（2）工業(yè)廢棄物中含碳量接近20%，用于混勻礦造堆后，可以降低燒結(jié)配碳量，每使用1%的工業(yè)廢棄物，燒結(jié)固體燃料消耗可降低2.9 kg/t。

（3）改造燒結(jié)機頭、尾密封蓋板，燒結(jié)機有害漏風(fēng)率大幅度降低，較改造前降低8%以上，燒結(jié)礦產(chǎn)量增加，質(zhì)量改善，風(fēng)機電流下降50 A。

（4）主抽風(fēng)機采用變頻控制，使風(fēng)機運轉(zhuǎn)模式更加節(jié)能化，噸礦電耗大幅度降低，每年節(jié)電效益在800萬元以上。

（5）燒結(jié)混合料打水以工業(yè)廢水替代新水，不僅實現(xiàn)了廢物利用，而且經(jīng)濟效益也十分的顯著。

（6）鞍鋼鲅魚圈燒結(jié)通過采取諸多節(jié)能措施，使燒結(jié)固體燃料消耗和電耗大幅度下降，每年節(jié)電、節(jié)水和節(jié)省固體燃料效益可達到2 000萬元以上。

（編輯賀英群）

Energy-saving Measures for Sintering Production in Bayuquan Branch of Ansteel in Recent Years

Sun Junbo，Yang Xipeng，Wang Xiaoqiang
（Bayuquan Iron&Steel Subsidiary Company of Angang Steel Co.，Ltd.，Yingkou 115007，Liaoning，China）

In order to decrease the energy consumption，a series of measures were taken by Bayuquan Iron&Steel Subsidiary Company of Angang Steel Co.in recent years，consisting of getting electric power by use of the waste gas of the circular cooler for preheating the sinter mixture，doing the ore blending for sintering by adding the carbon-bearing industrial waste，upgrading the enclosing cover plates at both ends of the sintering machine to reduce the detrimental air leakage of the sintering system so that the energy consumption in sintering process was decreased greatly and thus the effect of energy saving is obvious.

sintering；hot waste gas；industrial waste；sealing cover plate；energy consumption in process

TF124

A

1006-4613（2016）04-0042-04

孫俊波，工程師，1987年畢業(yè)于鞍鋼工學(xué)院鋼鐵冶金專業(yè)。E-mail:sjb636363@163.com

2016-01-05