打好“组合拳”向烧结要效益

许满兴

烧结矿一直是我国高炉炼铁的主要原料，占我国高炉炉料的比例约75%，占高炉炼铁成本的70%以上；烧结能耗占吨钢能耗的比例约为10%，仅次于炼铁，是钢铁生产的第二能耗大户；烧结矿的质量很大程度决定着高炉技术经济指标的高低。因此，抓好烧结生产的质量、降低成本和节能减排，与高炉炼铁的降本增效息息相关。

　　影响烧结矿的因素是多方面的，既有原燃料的采购和优化配矿的影响，又有烧结生产料层厚度、配碳配水，混合料透气性、台车速度等各工艺参数的影响，还有烧结准确配料、强化制粒、偏析布料和低负压点火等操作的影响，更有烧结矿碱度、品位、sio2、mgo、和al2o3等化学成分和矿物组成的影响。进一步抓好烧结生产的工艺技术，改善烧结矿质量，降低烧结生产的能源消耗和充分利用烧结余热回收，是钢铁企业处于困难时期，打好降本增效的“组合拳”，高炉炼铁向烧结生产要效益的当务之急。

　　向烧结工艺技术要效益 

　　在烧结主要工艺参数之间的关系中，料层厚度是基础，水、碳是保证，混合料透气性是关键。科学认识和控制好它们之间的相互关系，会给烧结生产不断创造新的效益。烧结生产由准确配料、强化制粒、偏析布料和低负压点火操作四大部分工艺技术组成。企业向烧结生产要效益，应从这四大方面挖掘潜力。

　　不断提高料层厚度，向超厚料层要综合效益。料层厚度是烧结节能降耗、改善质量的基础，宝钢烧结料层从450mm提高到600mm，其效果经过回归分析得出：料层厚度每提高10mm，烧结矿强度转鼓指数提高0.23%，feo降低0.06%，固体燃耗降低0.104kg/t，煤气消耗降低0.064m3/t，一台450m2烧结机，一年节约标准煤5500吨，降低成本112万元。宝钢495m22号烧结机，料层厚度由500mm提高到630mm，工序能耗由72.14kgce/t降低到55.3kgce/t。首钢京唐公司550m2烧结机，料层厚度由750mm提高到800mm，转鼓指数提高了0.12%，feo降低了0.37%，成品率提高了1.6%，焦粉消耗降低1.05kg/t，煤气消耗降低1.51m3/t，电耗降低7.82kwh/t，折合吨烧结矿取得7.61元的效益。

　　宝钢和首钢京唐公司提高料层的效果说明，其经济效果十分明显。目前，全国烧结机平均料层高度已超过710mm，有些企业已超过750mm甚至达到850mm，但相关的工艺技术如强化制粒、配碳、配水、偏析布料和低负压点火操作没跟上，效果不如宝钢和京唐公司那么明显。目前企业打降本增效的“组合拳”，就是要把厚料层低温烧结的相关工艺技术跟上，充分发挥出厚料层低温烧结的作用，对已经取得较好效果的烧结机，应继续创造条件提高料层厚度，向超厚料层要效益。

　　强化烧结生产配料、制粒、布料和点火操作的工艺技术，向改善操作要效益。烧结生产在准确配料、强化制粒、偏析布料和低负压点火操作四大工艺技术方面存在的问题相当普遍，不仅影响了烧结的产量和质量，而且严重影响了烧结生产的能耗和成本。抓好每一部分都会产生降本增效的效果，准确配料可以稳定烧结矿碱度和质量，稳定高炉操作和提高冶炼效果；强化制粒可以提高料层、提高垂直烧结速度，从而取得提高产量、降低能耗的效果；偏析布料可以克服台车边缘效应，实现均质烧结，改善烧结矿质量；低负压点火操作可以降低烧结总管负压，节约电耗，提高烧结产量、质量。

　　采取烧结燃料分加，提高和改善燃料燃烧状态，降低固体燃耗，向改善燃料燃烧要效益。烧结实现强化制粒后，传统的燃料添加方式（即全部内配）造成矿粉包裹燃料，恶化了燃料在烧结带的燃烧条件，提高了烧结配碳和固体燃耗。由于固体燃耗占烧结工序能耗的80%，采取燃料分加，改善燃料在混合料的燃烧条件，对降低固体燃耗有积极意义。燃料分加，即在一混前内配50%的燃料，另50%的燃料在二混制粒后配入，形成一半的燃料可直接与空气接触，优化了这部分燃料燃烧的条件。日本新日铁釜石铁制铁所170m2烧结机采用燃料分加后，焦粉消耗由原来的60kg/t降至56.3kg/t。我国太钢在660m2烧结机上增设了燃料分加系统，实施-3mm粗粒焦粉内配和-1mm细粒焦粉外配的工艺技术，取得了降低固体燃耗1.7kg/t的节能效果。

　　向成品烧结矿质量要效益 

　　稳定烧结矿碱度，向稳定碱度要效益。碱度是烧结矿质量的基础，试验研究和生产实践都证明了烧结矿的最佳碱度范围为1.90~2.30。在影响高炉炼铁燃料比的20个因素中，碱度对燃料比的影响最为显著。碱度低于1.80后，每降低0.1的碱度将影响燃料比和产量各3.5%。而在生产实践中，笔者通过典型事例调查发现，降低碱度对燃料比的影响远高于3.5%，达到4.7%的水平。近几年，就全国的情况看，烧结矿碱度低于1.85的已不多，平均值几乎都在1.90以上，但烧结矿碱度的波动却普遍存在，特别是没有中和混匀料场的企业，烧结矿碱度的波动范围很大。2014年全国烧结球团信息网收录的59家企业，烧结矿碱度r±0.05的稳定率应≥90%，但其中9家企业未填数字（空白），12家企业低于80%，4家企业低于70%，稳定率最低的一家仅为57.13%。这些数字充分说明了烧结矿碱度不稳定的严重情况，碱度是烧结矿矿物组成的决定因素，不同的碱度矿物组成差别很大，它不仅影响强度和粒度，更影响冶金性能。因此，钢铁企业在打岀降本增效“组合拳”时，应严格掌控烧结矿碱度的波动，向稳定烧结矿碱度要效益。

　　提高烧结矿的品位和降低sio2含量，向高品位低sio2要效益。精料的经验数据显示，入炉矿品位下降1%，会影响燃料比1.5%，影响产量2.0%~2.5%。2014年全国烧结矿的平均品位为54.76%，sio2含量为6.11%，品位最高的达57.89%，sio2含量最低的为4.55%。2015年铁矿石已进入低矿价的新常态，此时企业再采购低品质矿，在成本上就得不偿失。在低矿价的新常态下，烧结矿的品位≥57%、sio2含量控制在4.6%~5.3%是最优的。企业应彻底消除高矿价时代低品质矿冶炼的影响，恢复高炉吃精料，向烧结矿质量要效益。算算账，入炉矿品位低1%，吨铁损失燃耗比1.5%计7.8kg，1000m3高炉一昼夜少生产生铁约85吨，损失1.7万元，燃料比和少产铁的损失合计约3.3万元。而目前1000m3高炉日产3300吨铁，提高1%的入炉矿品位，一昼夜消耗矿价值仅需2.66万元。由此可见，在低矿价下，采用高品位矿入炉有利于降本增效。

　　优化烧结、炼铁mgo/al2o3，向降低镁铝比要效益。高炉炼铁以往的经典数据，渣的mgo/al2o3要保持在0.65的水平，才有利于高炉顺行和满足脱硫的需求。近几年来，随着高炉炼铁技术的发展，日本新日铁公司等企业的生产实践证明，只要高炉渣的al2o3含量不超过17%，炉缸温度高于1400℃，高炉渣的mgo/al2o3保持在0.35的水平，高炉渣能保持在等熔化温度和低黏度区域，高炉保持长期顺行和稳定是可行的。这样推算烧结矿的mgo和al2o3含量，合理可行的数值是al2o3≤2.2%，mgo含量保持在1.0%~1.5%。烧结矿降低1.0%mgo含量，在目前原燃料价格条件下，吨铁可取得不低于29.50元的效益，年产500万吨生铁的企业，年降本增效可达1.5亿元。

　　降低烧结矿feo水平，向低feo要效益。高料层、高强度、高还原性、低c、低feo，这三高两低始终是烧结生产追求的目标。对烧结生产而言，在满足成品烧结矿强度要求的前提下，应尽可能实现低配碳、低feo。2014年全国烧结矿的feo平均值为8.485%，最低的为6.22%，最高值达11.00%。1.0%的feo会影响1.5%的燃料比和产量，这最低值比平均值低了2.265个百分点，比最高值低了4.78个百分点，对燃料比和产量的影响，无论对哪一个企业而言都是极大的数字。烧结生产通过高配c、高feo追求高强度是一个很大的浪费，个别炼铁厂提出烧结矿的feo不得低于9.5%，是不科学、不合理的。烧结矿feo的高低是衡量一个企业烧结技术水平高低的重要标志，在烧结生产技术上，厚料层烧结，只有低配c、低水分才能实现低feo。用于烧结生产的粉矿，feo含量也是影响成品矿feo含量的一个重要因素，成品矿的feo与原矿中的feo之比（p）称为烧结过程宏观气氛评定指数，配矿时应控制p值<1。烧结生产应通过厚料层、低配c、低配水、改善混合料透气性等控制低feo生产，向烧结低feo要效益。

　　缩小烧结矿粒度，降低返矿率，向小粒级要效益。缩小烧结矿的粒度，小而均匀的成品烧结矿入炉，有利于提高煤气利用率，对于500m3~2500m3的高炉，正常的入炉矿粒度应以10mm~25mm为主，不需要扩大入炉矿粒度。以扩大入炉矿粒度改善块状带透气性的理念，不利于提高煤气利用率和降低燃料比。然而在生产中，1000m3级高炉也希望适当提高入炉矿粒度，这实际上是以牺牲燃料比为代价的。缩小烧结矿粒度，可提高高炉冶炼的煤气利用率，提高1%的煤气利用率，吨铁即可取得降低5kg燃料比的效果，获得3元/吨的效益。烧结矿粒度缩小到4mm入炉，可降低返矿率5%以上，有利于降低烧结生产成本。研究表明，每烧结1t返矿需消耗35kg固定碳，即要多消耗46kg焦粉，目前要增加23元成本。对于年产500万吨级生铁、日产1.85万吨烧结矿而言，每降低1%的返矿，即降低185吨返矿，降低成本4255元，一年可降低成本150万元，降低5%的返矿即可降低成本750万元。

　　厚料层烧结，台车布料后加设松料器，向改善透气性要效益。厚料层烧结，由于料层厚，燃料气体通过料层的阻力增大，影响垂直烧结速度，从而影响产量和固体燃耗。为了改善厚料层烧结的透气性，北科大曾与福建三钢和太钢合作，在台车上安装不锈钢支架、支板、支柱等，起到改善混合料透气性和提高产量、降低燃耗的作用，但在生产中由于操作不便，没有推广应用。近期有报道指出，有学者进行改善高料层烧结过程透气性的新技术研究，加设方便的垂直料面松料器，通过料层的有效风量提高30%~45%，烧结速度提高14.5%~23.6%，成品矿转鼓指数提高1.17%，固体燃耗0.5kg/t，具有较大的推广价值，实现厚料层烧结向改善透气性要效益。

　　向余热发电和 

　　废气余热利用要效益 

　　烧结生产的余热利用包括烧结烟气的余热和热烧结矿显热（即环冷机废气余热）两部分，这两部分之和约占烧结工序能耗的50%，故烧结生产的余热回收利用具有很大的价值。

　　提高烧结烟气的余热回收利用，向烟气要效益。烧结烟气的余热回收利用可以有两种方式设计，一种是选择双压余热锅炉和低压补气凝气式汽轮发电机机组构成的余热发电系统，其中余热锅炉为双通道双压无补燃自然循环锅炉。这个系统的高温烟气经部分高压受热面换热，低温烟气经部分低压受热面换热，高温烟气降至与低温烟气相当后，两股烟气混合后再与其余的受热面换热，充分利用烟气的不同品质，实现烟气热能的梯级利用。这种汽轮机组可提高发电效率，增加发电量20%。这种发电系统余热锅炉的尾气还可以采用循环风机送到环冷机，实现烟气余热的循环利用。这样不仅提高了锅炉的进口烟温，还可大幅度减少烟尘的排放。

　　另一种方式是烧结烟气余热的循环利用，高温烟气用于余热发电，机头和机尾的低温烟气返回烧结，预热助燃风或返回烧结机头的保温段，实现热风烧结、降低固体燃耗和降低烟尘的排放量，提高烟气净化的效率和降低烟气净化的能耗。

　　以上两种方式虽都有充分利用烟气余热的理念，显然后一种方式更科学合理。

　　环冷机废气余热蒸汽发电工程，不消耗任何燃料，回收热量大，可以节约大量能耗。太钢400m2和660m2两套环冷机的余热发电工程，每年供热总量达到217.75万吉焦，每年可节约标准煤7.03万吨，且发电产生的有一定温度呈碱性的锅炉污水还可用于混料机添加水循环利用，经除尘器和预热锅炉沉淀收集的灰渣通过链斗机排放到皮带机上用于配料。这样不仅不排放污染物，而且减少了温室气体和酸性气体的排放，每年减少co2排放10.28万吨，减少so2排放1539吨，减少粉尘排放4152吨，是一项改善环境的工程，具有突出的节能、环保效益。大小不同的烧结机可以仿效太钢的这一模式去实施，取得向烧结烟气和冷却废气要效益的效果。