京唐烧结工艺

1、首钢京唐烧结工艺实践与优化张卫东任立军程峥明首钢京唐烧结工序以减量化、再利用和资源化作为低碳生产理念，采取优化过程控制参数，进行 厚料层低碳烧结，提高能效和废弃物循环利用等措施，既取得了良好的技术经济指标，又减少了 温室气体排放。1前言2009年9月，随着联合国气候变化峰会的召开，中国把应对气候变化纳入经济社会发展夫见划， 加强节能、提高能效，降低煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，积极发展低碳经济 和循环经济。在竞争激烈的钢铁市场中，首钢京唐一直把提高能效、减少温室气体排放，提高企业竞争力放在 首位，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以“低消耗、高效率、低排放”为特征，对生产 过程

2、中的余热、余从、余气、废水、含铁物质、含碳物质和剖体废弃物充分循环利用，基本实现 零排放，从而实现低碳生产和循环经济。在此过程中，由于烧结工序能耗约占整个钢铁流程总能 耗的10%15%，因此提高能效利用，进行低碳生产也是首钢京唐烧结的必然选择，2烧结生产现状首钢京唐烁铁作业部一期工程有两台有效烧结面积550m2的烧结机，1#、2#机分别于2009年5月 与12月投入生产。根据再利厢和循环利用相结合的理念，烧结利用自身设备先进化以及大型化的 优势，摸索适合大州烧结机生产的操作规律和工艺控制参数，优化过程控制，把控制工序能耗、 利用废弃物、降低CO2气体排放、提高能效放在首位。努力打造高效、优质、

3、自动化的生产流程， 实现低碳生产和工业生产零排放的目标。自投产到2010年3月份，烧结的各项技术经济指标已经达到国内先进水平。其中，工序能耗从投 产初期的56779kgce / t下降到50. 052kgce / t，固体燃料消耗由50. 199kg / t下降到44. 470kg /t，吨矿的CO2排放量由150. 471kg/t降低到119. 580 kg/to期间，由于受到北方区域冬季 气候因素的影响，2009年10月2010年1月份的工序能耗及固体燃料消耗均有不同程度的上升， 具体数据见图1。60555045403530亚 Z&OOZ 吹 I2OZ 吹Z 一甘600Z 咔二甘600Z

4、05 600Z 归6肝600Z 吹X廿600Z 吹C蚌600Z 咔9蚌600Z 一吹S母6。异首钢京唐烧结工序能耗、固体燃料消耗与co2排放量趋垫3烧结工艺优化措施首钢京唐烧结工序以减量化、再利用、资源化为核心，运用标准化的手段，精细化的管理，在投 产初期稳定生产秩序，量化岗位绩效考核标准，通过优化过程控制参数，完善二级专家系统自动 控制与调节过程，以改善料层透气性，提高料层厚度，摸索适宜的燃料粒度，降低固体燃料消耗， 优化点火强度，加强余热回收与再循环，合理利用套筒窑白灰的除尘灰、高炉除尘灰、焦化除尘 灰和酚氰水、钢渣、氧化铁皮等工业废弃物，从而促进工业零排放和环境可持续发展。1固体燃料消耗

5、减量化烧结过程产生的热量约80%左右是由固体燃料在生产过程中产生的，煤气点火产生的热量与混合 料的物理热约占16%。因此，固体燃料消耗的减量化对减少CO2排放量起重要作用。我们采取梯 形厚料层烧结、控制适宜的燃料破碎粒度、使用白灰粉消化热、优化矿粉料比结构等多种措施提 高阎体燃料利用，降低CO2排放量。3. 1. 1梯形厚料层烧结厚料联烧结是目前烧结系统普遍采用的一种提高能效的措施。当料层厚度增加，料层整体的蓄热 能力增强，从而有利于燃料的充分利用，增加低价铁氧化物的氧化放热，降低高价氧化物分解热。 同时下层烧结矿可以获得更高的烧结温度，生成更多的液相量，粘结柏的增多，提高烧结矿整体 强度。研

6、究表明，布料厚度每增加10mm，可以降低燃料1 kg / t3 kg / to在生产过程中，随着料层厚度后钞曾加，料层的透气性制约着料层厚度的提高。首钢京唐烧结在 生产中摸索出有效地措施改善料层的透气性，主要措施有：提高混合料温；控制二混转速，将转速在原先的基础上降低0. 2r / min；优化九辊转速，将转速由35r / min降低到22r / min，改善布料过程中的粒级分布；调整松料器结构，将松料器由两层管式更换为三层管式，一层板式。同时上层管式两边的排数 各减少3个，最下层松料器高度调整为190mm200mm，从中间等间距离排列，两端略宽；减少边缘效应，在平料器前增加压辊，将台车两侧料

7、层厚度下压20mm左右；使用篦条振打器，保证篦条干净不沾料。通过一系列优化措施，明显改善了料层透气性。在此基础上，逐步将料层厚度由750mm提高到 820mm，降低固体燃料消耗约7. 0kg / t，减少CO2排放量约18. 823kg / t。L - f ,归U 一! -MX,M- J . J-二-it I.1 -, | 一 r-j820卜一一800 780 卜一一7601 740卜720 ;L700二 eU一 一 一云 甘 007I一 -三臭后600Zj 一贡二尚怠2捉-fEsM 600E :-吹 6 甘 600N一- - - -一正 E 60MF 一投产以来烧结料层厚度变化趋势图图2示出

8、了投产以来烧结料层厚变化趋势。3. 1. 2优化燃料破碎粒度适宜的燃料粒度组成有助于生产出强度高的小气孔烧结矿，并且降低燃料消耗。过粗或者过细的 燃料粒度对烧结过程均产生不利的影响，造成过熔或者液相反应不能完全进行，从而恶化料层透 气性或者烧结矿强度变差，成品率下降等。首钢京唐烧结使用的燃料均为来自高炉槽下筛分一10mm粒级的焦末，通过燃料破碎系统破碎之 后进入配料室燃料仓参与配料。由于在投产前期追求破碎的效率与粒度的精绌，焦粉一3mm粒 级比例控制在85%以上，最高达到90%，小于0. 5mm粒级达到30%，有些过粉碎，造成烧结过 程中燃烧过快，透气性下降。为了保征燃料破碎粒度与混匀矿粒度的

9、匹配，根据混匀矿配加精粉比例以及料比结构的变化，通 过牛产摸索和总结经验，对四辊破碎机下辊开口进行调整，将一3mm粒级比例逐步降低，稳定 在70%75%左杆时，并且定期车辊，保证焦粉破碎效果，从而降低固体燃料消耗。3. 1. 3稳定生石灰粉刷量，利用消化热用生石灰粉代替部分石灰石粉，不仅能够减少烧结过程中碳酸盐分解消耗热量，而且在消化过程 中释放部分热量，从而提高混合料温，减轻过湿层影响，有利于改善料层透气性。同时，消化过 程生成Ca(OH)2小球具有很好晦湿容量，有利于改善混合料的成球和制粒小球在烧结过程中热稳 定性，抵抗干燥过程中过湿层对粒度的影响，同时有利于液相的生成，保证烧结矿强度。首

10、钢京唐烧结配加的生石灰粉具有CaO含量高，粒度细(一3mm比例在90%以上)，质量稳定的特点。在生产过程中经过摸索，将生石灰配比稳定在6. 0%,使用热酚氰水(弱碱性)进行消化。 在下料点前后使用分料器与合料器将混合料皮带上消化的生石灰覆盖，保证消化热量的使用，从 而提高混合料温度。经过吸收消化热量之后，混合料温度较环境温度提高约15r,有效地提高了 料层的透气性，同时降低固体燃料消耗。1. 4合理配加矿粉首钢京唐烧结在投产前期使用赤铁矿粉45%，褐铁矿粉40%。磁铁矿粉15%的料比结构。料比结 构中，进口矿比例占到85%。其中，赤铁矿粉以巴两烧结粉和澳洲粉，褐铁矿粉以澳洲杨迪矿粉 为主。由于

11、褐铁矿粉具有结构松散，结晶水含量高，烧损大，且在烧结过程中随着结晶水的挥发， 消耗更多的燃料，但是褐铁矿粉能够改善料层透气性，同化性及液相流动性能好。因此，在保证 烧结矿各项性能指标与成本不变的基础上，降低能耗需要控制适宜的褐铁矿粉比例。从综合考虑资源情况和降低能耗的角度出发，通过优化料比结构，将褐铁矿粉比例降低5%，提 高巴两烧结粉比例5%，同时配加一定比例的高炉灰、钢渣等措施。在操作过程中适当调整水分 和目标碳含量，将目标碳值下调0. 02%，减少固体燃料消耗约0. 4kg/t。3. 2能源介质消耗减量化3. 2. 1控制点火煤气烧结点火的好坏直接影响到后续正常的烧结过程和烧结订、产量，过

12、低或苦过尚的点火温度将会 导致混合料表面过熔，降低透气性或者表面欠熔，返矿量增加。因此，适宜的点火温度和强度能 够保证烧结均匀，烧结矿强度和返矿率稳定。首钢京唐烧结点火器采用的是节能型双斜式点火器，前后共29个点火嘴，两侧均设有自动点火装 置，具有燃烧火焰含氧量高，横向点火均匀，高温区集中等优点。为了改善烧结过程中料层的透气性和优化点火温度，经过摸索，采取以下措施来改善烧结过程， 控制煤气消耗：适宜的空燃比由于实行厚料层烧结，点火嘴与料面的距离较近，为了提高点火效果，缩短火焰长度，将空燃比 逐步降低到6. 5左右；稳定点火时间将点火时间控制在80s-120s，保证表面点火充分，减少表层混合料的

13、过熔，节约煤气消耗；控制点火温度820mm厚料层烧结为降低点火温度提供了条件，通过采取多种措施对点火过程进行优化和调整， 将点火温度由投产前期的1150C降低到1050C，稳定烧结返矿率的同时降低了煤气消耗；优化点火强度通过二级专家系统自动调节程序，控制前3个风箱开度，实行微负压点火技术，将点火深度稳定 在15mm25mm，点火强度控制在25 MJ / m335 MJ / m3。通过多项措施的实行，提高了煤气热量的利用，降低了煤气消耗量。煤气消耗由投产前期的80. 18MJ/t 降低到58. 39MJ/t，减少 CO2排放量约3. 962kg/t。点火强度J=Q/( 60XVX L)=3 X

14、n)/(60 XVXD)其中：Q点火段的供热量，MJ/h； V台车速度，m / min； D台车宽度，m； 口一煤气流量， M3/h； n煤气热值，MJ/m3。3. 2. 2降低吨矿电耗烧结电力中主要消耗是主抽风机设备，约占总电量的50%左右。另外，余热循环风机与6台环冷 鼓风机均是消耗电力的主要设备。烧结通过采取多项措施降低电耗，主要措施是：控制主抽风门开度。在保证烧结终点和烟道温度的前提下，稳定上料量与混合料水分，通过自 动控制程序，将风门与风箱执行机构相配合，根据机速、终点位置、负压等反聩的操作参教对风 门开度进行调整；降低有害漏风。由于台车与密封板、滑道、台车之间漏风约占总漏风量的踟以

15、上，因此，在 密封板与风箱隔板之间采用新型密材料，同时优化铺底料厚度，定修期间开展堵漏风工作来降低 漏风率；合理控制循环风机和环冷鼓风机开机台数。根据上料量与环境温度变化，对废气温度与极冷终 点、冷却终点的关系进行摸索，控制鼓风机台数；控制环冷机铺料厚度在1400mm，实行厚铺慢转。通过采取多项措施，烧结矿电耗由投产初期的53 618kWh / t降低到41. 843kwh/t，减少CO2排 放量约 11. 740kg/t。3. 2. 3降低吨矿新水耗烧结为了节约生产用水，提高使用效率，生产用净环水经冷却塔、加药处理，在水池再经过加压 泵供给冷却设备的循环系统；浊环水的90%使用焦化酚氰水，供

16、给配料、混合等加水点，净环水、 浊环水的不足部分分别使用新水补充。新水消耗从投产初期的0. 42kg/t降低到0. 26kg / to 3. 2. 4降低压缩风消耗首钢京唐烧结压缩风主要在除尘设施的气力输送系统以及熔剂输送系统使用。使用CL一控制用 气系统、流化控制系统、TON一延时控制系统、TL一输灰压力监控系统，将给料仓和目标仓的 料位控制，通过开启分路阀门的换向功能，将物料输送到各个月标仓。投产之后摸索气力输灰系统参数，保证压缩风的合理使用，采取合理分配气力输灰时间，在下灰 口安装流化装置，保证下灰畅通等措施降低压缩降低压缩风消耗约3. 579m3/t3. 3回收与循环再利用 3. 3.

17、 1余热的回收烧结过程中排放的热量约占总能耗的49%o在冷却过程中，每吨烧结矿通过冷却空气带走热量约 为0. 55GJ0. 63GJ，占烧结总能耗的30%左右。首钢京唐烧结充分利用烧结矿的显热，对环冷机一、二段的热废气进行回收。一段的热废气（约 350C450C）通过余热循环风机进入余热锅炉产生高压和低压蒸汽。其中，余热循环风机将最 后通过低压水预热器的低温废气（约130C）送回到环冷机下部风箱内，作为一冷段热风冷却使用 （余热烟气流程图见图3）；二段的热废气（约200C左右）通过管道通入原料解冻库，在冬季对进场 原煤进行解冻，节约冬季解冻所消耗的燃料。低温烟气f二*低温段预热排放一冷段烟气流

18、程二冷段烟气流程图3余热回收系统烟气流程示意图3. 3. 2回收的蒸汽再利用烧结采取实时监控BRP、BTP位置，保证循环风机入口烟气温度不低于300，同时通过增加进 风蝶阀开度，稳定软水质量，定期对翅片管除垢等措施提高蒸汽产量。产汽量从投产初期的12.0kg / t提高到目前的37. 8kg / to低压蒸汽通入二次混合机，同时单独铺设管道将多余的低压蒸汽通入酚氰水中，将酚氰水加热到 40C60C左右，充分利用多余的蒸汽和热量。高压蒸汽并入公司管网，同时通入混合料缓冲矿槽，在二混加蒸汽的基础上将混合料加热到60C 左右，大大改善了料层的透气性，在提高产量的同时降低固体燃料消耗约1. 20kg

19、/ t，减少CO2 排放量约3. 10kg/t。投产以来烧结余热回收的蒸汽产量趋势见图4o000000000q35.m&m15.10.5.。m N ElycLcr 吹 Z&03Z 成 一升2S 些 ZT4I-600Z 代二母600N 吹2叫6 96007 代8蚌SOON 菱孙600色 近9蚌600Z投产以来烧结余热回收的蒸汽产量趋势3. 3. 3除尘灰的回收与再利用烧结使用布袋除尘器对燃破、机头、机尾、成品等除尘琢进行回收处理，并且通过密闭式气力输 送系统分别输送到燃料仓和除尘灰仓，参与烧结二次配料，减少过程的二次污染。3. 4工业废弃物的资源化首钢京唐通过对套筒窑自产白灰粉除尘灰、焦化除尘灰

20、、高炉瓦斯灰、酚氰水、钢渣和氧化铁皮 等采取资源化措施，加强对工业废弃物的利用，解决废弃物的存放和二次污染问题。3. 4. 1套筒窑除尘灰的使用首钢京唐炼钢新建3座白灰套筒窑，由于炼钢使用+10mm白灰块，所以一10mm白灰块经过破碎 之后与套筒窑除尘灰混匀，通过吸排车输送到烧结配料室，替代部分外购白灰粉。目前套筒窑白 灰粉每天供应量在100t左右，降低了熔剂成本，提高了废弃物的二次利用。3. 4. 2焦化灰与高炉灰的处理首钢京唐除尘设施均采用干法除尘，烧结根据焦化环境除尘与高炉旋风除尘灰、干法除尘灰不同 的特点分别进行配加。焦化灰具有合碳量高（固定碳82%）、比重轻、粒度细200目60%）的

21、特点，在配料室设置焦化灰仓，通过燃料破碎系统皮带混入燃料仓，替代部分焦粉进行二次配料，不仅解决了焦化灰的去向 问题，同时还降低能耗约9. 7kgce / to高炉旋风除尘灰与环境灰由于含铁、碳元素且粒度细，通过在料场参与混匀矿的一次配料，外配 比控制在2%3%，既不影响料层的透气性和烧结矿品位，又可降低固体燃耗。实践证明，配加 2%3%的高炉灰之后降低固体燃料消耗约0. 1 5kg / to3. 4. 3焦化酚氰水的再利用焦化酚氰水是焦炉煤气在脱萘、脱硫、除氨、终冷和脱苯净化过程中产生的含酚、氰、氨氮的废 水，污水中的有机污染物多为高分子环状类有机物，这些有机物不容易被好氧性微生物所降解， 出水NH3N、COD等不能达到排放标准要求，并且污水处理成本高、运行管理繁琐、处理后 的水外排易造成环境污染。首钢京唐烧结将经过初步处理的酚氰水引入浊环池，替代浊环水在配料、混料等加水点使用，节 约新水资源，提高废弃物的资源化利用，减轻对环境的污染。焦化酚氰水从投产初期24. 0kg/t 到目前的58. 0kg/t，节约生产用水约34. 0kg / to 图5示出了投产以来烧结酚氰水的使用情况。5投产以来烧结酚羸水的使用情况3. 4. 4