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        淺談龍鋼節能降碳措施

        放大字體  縮小字體 發布日期:2022-03-25  作者:寧春明 翟玉兵  瀏覽次數:511
         
        核心提示:摘要:本文主要論述了龍鋼公司煉鐵廠燒結工序通過優化配料,優化固廢消化,提升裝備水平等達到減排CO2的目的,同時也敘述了在節能優化方面也做出努力。 關鍵詞:龍鋼;厚料層;生產實踐;節能降碳
         淺談龍鋼節能降碳措施

        寧春明 翟玉兵

        摘要:本文主要論述了龍鋼公司煉鐵廠燒結工序通過優化配料,優化固廢消化,提升裝備水平等達到減排CO2的目的,同時也敘述了在節能優化方面也做出努力。

        關鍵詞:龍鋼;厚料層;生產實踐;節能降碳

        1 前言

        發展低碳經濟,節能降耗,減少溫室氣體CO2排放是未來發展的趨勢,特別是鋼鐵行業,鋼鐵工業作為碳源排放大戶在未來的調整中必然首當其沖,燒結又是鋼鐵行業中的排放大戶,燒結碳排放是不可忽視的一個重要環節。鋼鐵企業面對日益激烈的競爭和燒結原、燃料以及動力價格的不斷上漲,只有通過不斷優化節能,才能提升企業的競爭力。而節能降耗降成本,要靠技術進步和技術創新來推動和提升。近年來,龍鋼公司煉鐵廠燒結系統緊緊圍繞優質、高產、低耗的方針,依靠技術進步,在燒結礦產量和質量不斷提高的同時,優化指標,達到節能降碳的目的。

        2 節能減排的主要措施

        2.1自動加水系統的升級改造

        隨著設備水平的提升和原料條件的改善,混合機人工加水方式滯后和調整時長的弊端越來越明顯,會導致生產紊亂,降低產量和除塵灰量的增加,嚴重時會出現環保事件。以不能滿足當前生產穩定的需求,為了解決這一生產瓶頸問題,龍鋼公司煉鐵廠燒結工序結合現場實際調研,將原來的加水系統進行升級改造,基本實現自動加水的目的。

        自動加水系統采用RS485數字網絡和標準的以太網技術,通過采集一混出口混勻原料水份信號,將信號送至控制器,同時控制器還需采集相關皮帶秤重量信號、系統工作信號、系統聯鎖信號等,通過與目標值進行對比,控制器進行內部運算、數據處理最終輸出一個4-20mA的信號至給水調節閥,調節閥根據接收的信號來控制閥門開度,從而達到控制給水量。通過對一混采集的水份信號分析,控制器對一混加水量的自動調節,使最終的水份值達到目標值,并且能將水份值穩定在系統精度范圍內。同時可依據工藝控制優先的原則,可以在全自動,半自動和手動運行模式下無縫無中斷切換,當物料流量發生大的變化時,也可及時做出響應,至少能在1分鐘之內重新達到穩定。

        通過自動加水系統的運行,彌補了人工加水滯后和延時的弊端,改善了混合料的粒級,在提升燒結機產量的同時,降低了除塵灰的產生量,減少了加水不穩定導致的燒結過程波動帶來的排放氣體增加,達到了節能降碳的清潔節能生產要求和目的,

        2.2固廢再循環利用的精益管理

        鋼鐵企業產生的除塵灰、污泥、鋼渣、氧化鐵皮等固體廢物,不能很好地進行利用和管理,不僅對生態環境造成影響,也不符合當前國家政策和企業清潔節能生產的要求。龍鋼公司煉鐵廠積極響應公司生態環境管理的要求,結合生產實際,對企業固廢消化進行全面的精細化操作和管理,實現固廢全消化的節能減排目標。

        2.2.1污泥的再循環利用

        表1煉鋼污泥主要成分含量

        成  分

        TFe%

        SiO2%

        CaO%

        MgO%

        Al2O3%

        P%

        S%

        TiO2%

        MnO%

        K2O%

        Na2O%

        Zn%

        老區轉爐污泥

        54.84

        0.87

        13.70

        1.53

        1.95

        0.092

        0.126

        0.035

        1.422

        0.252

        0.142

        0.658

        新區轉爐污泥

        54.16

        0.87

        13.69

        1.52

        1.95

        0.092

        0.125

        0.036

        1.424

        0.251

        0.142

        0.657

        2.2.1.1煉鋼污泥的性質

        轉爐煉鋼污泥,是煙氣濕法除塵所產生的,,含水分25-30%,干基的煉鋼污泥TFe約50%以上,粒度200目占 90%以上,煉鋼污泥TFe、CaO、MgO含量偏高,是很好的燒結、球團用原料,可代替部分含鐵料和熔劑,但其粒度過細,親水性好,粘度大,自然干燥條件差,不易烘干,進而對合理利用產生較大影響。其鋅含量為0.658%;是燒結礦鋅含量的主要來源;同時也是高爐鋅負荷的重要來源。所以在燒結過程中控制污泥均勻性,是促進高爐鋅負荷的穩定控制的重點措施。

        2.2.1.2煉鋼污泥對生產的影響

        龍鋼公司煉鐵廠燒結工序之前采用在混勻礦起垛前在垛底平鋪的方式進行消化,一方面不能完全消化,其余堆積造成環境污染和資源浪費,另一方面由于污泥的特性,在混勻和成分上無法達到均勻,對燒結和高爐生產造為了很大的不利影響。

        2.2.1.3實施措施

        通過對煉鋼污泥的來源和特性調研分析,制定方案進行落實,針對污泥成分的不穩定性,從煉鋼源頭抓起,從源頭控制污泥堿金屬和鋅含量的代入,穩定污泥的成分。針對污泥難以混勻的特性,采用污泥和高爐返礦按1:3的比例提前進行混勻,利用返 礦的熱量在混勻過程對污泥的水分的蒸發,然后再按一定的配比配入混勻礦垛。

        通過以上措施的實施,龍鋼公司目前對污泥進行了內部的全消化,同時解決了污泥對生產帶來的不利影響,即降低了燒結原料生產成本,又達到了清潔節能的環保生產要求。

        2.2.2 除塵灰的再循環利用

        2.2.2.1除塵灰的來源及性質

        除塵灰是指從燒結到軋鋼的各個工序生產過程中,通過電除塵器、重力除塵器和布袋除塵器等除塵設備收集的灰塵。不同的除塵器回收的除塵灰成分含量不同,差異較大,(成分含量表2表3)

        表2煉鋼除塵灰成分含量

        成分

        TFe%

        SiO2%

        CaO%

        MgO%

        Al2O3%

        P%

        S%

        TiO2%

        MnO%

        K2O%

        Na2O%

        Zn%

        老區除塵灰

        2.43

        2.07

        85.40

        13.59

        2.12

        0.016

        0.039

        0.001

        0.052

        0.209

        0.028

        0.144

        老區混鐵爐除塵灰

        42.5

        2.01

        18.03

        1.60

        2.05

        0.079

        0.189

        0.145

        1.674

        2.071

        0.358

        1.260

        老區轉爐除塵灰

        40.13

        2.42

        23.87

        2.87

        2.14

        0.078

        0.227

        0.119

        1.327

        2.174

        0.375

        1.240

        新區除塵灰

        4.43

        1.92

        78.4

        16.78

        2.13

        0.133

        0.036

        0.063

        0.001

        0.237

        0.011

        0.148

        新區混鐵爐除塵灰

        61.26

        1.52

        1.38

        0.20

        1.96

        0.129

        0.037

        0.329

        0.570

        0.081

        0.182

        0.754

        新區轉爐除塵灰

        25.76

        9.48

        31.64

        6.45

        2.47

        0.072

        0.241

        0.349

        6.345

        1.285

        0.312

        0.749

         

        表3高爐除塵灰成分含量

        成分

        TFe%

        SiO2%

        CaO%

        MgO%

        Al2O3%

        P%

        S%

        TiO2%

        MnO%

        K2O%

        Na2O%

        Zn%

        1#爐重力除塵灰

        48.14

        7.19

        7.03

        0.94

        3.96

        0.096

        0.501

        0.326

        0.395

        1.525

        0.939

        0.564

        2#爐重力除塵灰

        34.5

        7.28

        8.15

        0.94

        3.84

        0.094

        0.766

        0.348

        0.333

        0.764

        0.443

        1.222

        3#爐重力除塵灰

        41.57

        5.7

        5.61

        0.39

        3.56

        0.076

        0.499

        0.364

        0.268

        0.592

        0.55

        1.055

        4#爐重力除塵灰

        41.57

        6.29

        5.44

        0.59

        3.71

        0.08

        0.371

        0.372

        0.265

        0.794

        0.44

        0.912

        5#爐重力除塵灰

        36.53

        5.78

        6.96

        0.74

        3.41

        0.077

        0.589

        0.33

        0.316

        1.085

        1.168

        2.952

        1#爐布袋除塵灰

        35.73

        8.06

        5.48

        1.77

        4.26

        0.084

        0.823

        0.289

        0.269

        4.696

        2.127

        2.891

        2#爐布袋除塵灰

        30.54

        7.82

        4.8

        1.36

        4.26

        0.073

        0.922

        0.319

        0.282

        2.1

        1.421

        5.93

        3#爐布袋除塵灰

        35.17

        5.93

        4.78

        0.63

        3.44

        0.077

        0.697

        0.322

        0.154

        1.087

        1.44

        5.147

        4#爐布袋除塵灰

        32.63

        5.61

        4.64

        0.37

        3.42

        0.072

        0.659

        0.317

        0.205

        1.27

        1.023

        4.061

        5#爐布袋除塵灰

        30.81

        4.52

        4.65

        0.42

        2.98

        0.066

        0.626

        0.247

        0.167

        2.667

        1.376

        5.995

        2.2.2.2除塵灰的消化方式和危害

        對于這些除塵灰的處理方式,之前的方法是燒結預配料低比例配加一部分,燒結配料配加一部分,其余對外銷售和現場堆積選擇堆放或對外銷售的處理方式。堆放會占用大量土地資源;對外銷售價格低廉,每噸從幾十到一百元不等,這兩種處理方式沒有從根本上解決問題。同時根據除塵灰的成分含量,全部消化,除塵灰中的有害元素對燒結礦的質量產生很大影響,從而影響高爐的穩定操作。

        2.2.2.3實施措施

        根據除塵灰的成分含量制定合理的使用消化方案,將全鐵含量在40%左右的除塵灰分流至原料作業區一二系統參與一次預配進行消化;將氧化鈣含量達到70-80%的煉鋼除塵灰在265㎡燒結機配料專門用一個倉按一定的配比進行配加消化;將堿金屬和鋅含量較高,對高爐操作影響較大的煉鋼和燒結機頭除塵灰繼續與周邊合作企業進行外賣,降低對生產的影響。

        通過以上措施實施,龍鋼公司對產生的除塵灰做到了全消化,同時經過細化管控操作,同時解決了因除塵灰的量和成分問題對生產帶來的不利影響,達到降本提質環保的綜合效益。

        2.3厚料層燒結

        2.3.1厚料層燒結的意義

        厚料層燒結能夠充分利用燒結料層的自動蓄熱作用,改善燒結礦物結晶、減少表層返礦占比、改善燒結礦粒度組成、降低燒結生產固體燃料消耗的優點,是目前燒結生產的主要發展方向,龍鋼公司煉鐵廠燒結工序通過一年多的各項技術改造,成功實現料層厚度920mm的目標,對企業的節能降耗起到了關鍵作用。

        2.3.2厚料層燒結的提升措施

        厚料層燒結會導致燒結料層透氣性變差,燒結速度降低,燒結礦產質量下降的不利因素,為了解決厚料層燒結的瓶頸問題,燒結工序制定攻關措施,通過一年多的努力,解決了相關制約生產的問題。

        2.3.2.1 提高混合料料溫

        混合機加水是燒結料水分的主要來源,混料加水的溫度是混合料料溫提升的重要保障,燒結工序利用環冷余熱對混料加水水源進行加熱,即降低了廢氣的排放,有利用了有效的燒結余熱資源;同時對整個皮帶進行全方位的密封處理,減少混合料在運輸過程的熱量損失;再用蒸汽通入二混、皮帶密封罩內、臺車礦槽等方式,全程對混合料進行全程提溫,使混合料的溫度由之前的40℃提升到60℃以上,有效的對固燃降低起到了促進作用。

        2.3.2.2 混合料粒級的提升

        混合料粒級是燒結透氣性的關鍵指標,也是厚料層燒結的前提條件,通過對一混原來的內襯進行優化改造,使用直筋三合一筋板,二混采用逆流揚料裝置,燒結機采用新型松料器等技術和設備的應用,混合料粒級得到了很大的提升,燒結料層透氣性能夠滿足厚料層燒結的要求。

         

         

        表4 改造前后混合料粒度變化

        項目

        >8㎜%

        5-8㎜%

        3-5㎜%

        <3㎜%

        改造前

        10

        29.5

        27.5

        33

        改造后

        12.1

        25.3

        42.1

        20.5

        對比

        -2.1

        0.2

        -14.6

        13.5

        通過一系列的措施,龍鋼公司煉鐵廠燒結機料層厚度由原來的750mm提升到920mm,且生產過程穩定,產質量指標良好,達到預期目標。

        表5 改造前后過程參數對比

        大項

        小項

        改造前

         

        數據

        對比

        成礦變化

        臺速 m/min

        1.98

        1.88

        -0.10

        料層厚度 mm

        850

        900

        50

        垂直燒結速度 mm/min

        40.4

        42.5

        2.1

        利用系數 t/㎡h

        1.583

        1.614

        0.031

        過程參數

        廢氣溫度 ℃

        128

        122

        -6

        負壓 kPa

        -17.6

        -17.9

        -0.6

        終點溫度 ℃

        342

        352

        10

        固燃變化

        FeO控制 %

        8.8

        9.20

        0.40

        返礦配比 %

        32.51

        31.50

        -1.01

        燃料配比 %

        4.26

        4.19

        -0.07

        固燃單耗(入爐) kg/t

        62.30

        61.70

        -0.60

        燒結礦
        粒度
        (槽下)

        >16mm %

        55.59

        56.67

        0.18

        強度 %

        79.33

        80

        0.67

        RDI+3.15 %

        65.55

        70.05

        4.48

        厚料層燒結由于料層提高,機速、垂直燒結速度降低,使得燒結過程的高溫保持時間延長,礦物結晶更加充分,燒結礦轉鼓強度和成品率提高,配炭量的下降,使料層的氧化性氣氛增強,有利于原生磁鐵礦等低價氧化物氧化放熱,降低燒結礦FeO含量,燒結固體燃料消耗與熱耗下降,降低固燃2kg/t以上,有利于節能和減少SO2、CO2排放。

        2.4燒結礦余熱回收

        2.4.2.2余熱熱水利用

        混合料加水水溫對混合料料溫和制粒具有一定的影響,利用蒸汽加熱不僅浪費資源,同時熱利用率低,在環冷中部利用文氏管熱交換器對混合機加水水源進行加熱,同時引至配料對返礦進行提前潤濕,可減少蒸汽的消耗,充分利用環冷余熱,達到降低能耗和提升產量的雙重作用。

        2.5智能潤滑機器人的使用

        燒結臺車潤滑一直是臺車正常運轉的關鍵所在,臺車滾輪的潤滑到位一直是我們研究的方向,對此我們采用了一套智能滾輪加油機器人對臺車滾輪進行自動加油潤滑,徹底解放了人力,同時加油量也得到了有效的控制,避免了人為操作帶來的油脂浪費現行,大幅提升了臺車運行作業率。

        3  結論

        近年來,龍鋼公司煉鐵廠燒結工序在響應國家環保政策,降低碳排放目標要求下,通過先進的技術應用和設備的升級改造,優化資源配置和精益管理的提升,取得了良好的效果和經濟效益,今后在目前原材料價格上漲,資源緊缺的日益嚴峻的形勢下,繼續圍繞節能減排,在優化原料結構和燒結固體燃料結構上深入研究,以期實現節能降耗減排,企業效益最優的雙重目標。

         
         
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