“双碳”背景下的烧结节能降耗实践

韩海忠 王文超

1.引言

烧结工序作为传统“长流程”炼钢生产工艺中的重要环节，是将铁矿粉、煤粉、石灰按照一定比例混合，经烧结制成有足够强度和粒度的烧结矿。烧结矿作为炼铁工序的熟料，在生产中对于提高高炉系数，降低焦比，提高高炉透气性，保证高炉生产顺行，具有重要作用。

在全球积极推进碳减排和碳中和的背景下，国内外众多钢铁企业开始研究探索低碳冶金、超低碳冶金等前沿技术课题。截至2020年底，中国电力行业煤电超低排放改造完成率高达88%，大气污染防治重点从电力行业向非电行业转变，钢铁行业已成为减排重点。据测算，2017年钢铁行业颗粒物、SO2和NOx排放量分别为281万吨、106万吨和172万吨，分别占全国排放总量的20%、7%和10%左右，是工业部门最大的污染物排放源。烧结工序是钢铁行业中仅次于高炉炼铁的高能耗工序，其能耗占钢铁生产总能耗的10%左右。同时，烧结也是目前钢铁生产过程中烟气污染最严重的工序，其污染物排放量占比近40%。[1]因此，烧结工序节能降耗对于推进钢铁行业碳减排和碳中和意义重大。

2.烧结工序降耗实践

2.1 降低烧结高炉煤气消耗实践

2021年，该企业烧结工序煤气消耗达到39.92m³/t，高于行业先进水平。基于烧结煤气消耗偏高的现状，该企业通过分析煤气消耗高的原因，研究制定改善措施，开展降低煤气单耗途径的探索。采取对烧结主机风箱设置自动调节控制，合理控制点火负压，实行微负压点火，以改善点火质量，降低煤气消耗等举措；同时，对助燃风换热器和点火器烧嘴进行清理优化，以改善点火质量，提高烧结产量和成品率。

2.1.1 设置自动调节控制

2022年1月，开始重点对烧结主机1～3号风箱执行器进行修复，并设置自动调节控制（每20分钟各风箱翻板活动一次，防止风箱堵塞），通过优化面式点火器、连续单排结构喷嘴等点火装置，控制点火负压，实行微负压点火，根据点火负压、料层厚度及温度等实时条件自动调节点火温度、点火时间与空燃比，有效降低点火能耗。[2]目前1、2号风箱负压已能够控制到主烟道负压的60～70%，点火炉膛负压控制到2.0Pa至6.0Pa，在点火质量改善的同时，降低了煤气消耗。

2.1.2 专人检修清理

利用3、4号烧结机检修的机会，安排专人清理助燃风换热器和点火器烧嘴，改善点火质量。现在这两项工作已列入检修时的常规检查项。

2.1.3 加生产管理

通过提高烧结产量和成品率，降低高炉煤气单耗，2022年较2020年烧结转鼓强度升高0.2%，台时产量增加57t，高返率降低1.75个百分点，高炉煤气单耗降低3.18m³/t。

高炉煤气单价按0.1 元/m³计算，通过上述一系列创新举措，每月实际节约高炉煤气成本=617428t×3.18m³/t×0.1元/m³=19.63万元，2022年共实现高炉煤气降耗235万元。

2.2 降低烧结固体燃耗实践

2021年该企业烧结工序固体燃耗为49.83kg/t，高于公司既定目标47.0kg/t。该公司通过组织分析固体燃料偏高的原因，初步制定“一、二混加热水，使用热水消化，提高烧结矿混合料料温；与麦肯锡配合，优化烧结配矿结构，提高烧结产量、强度和成品率；优化烧结工艺参数，完善工艺制度，加强标准化操作”的工艺路线，从而达到降低固体燃耗单耗的目的。

2.2.1 烧结余热系统

2021年10月份原脱硫污水池改造完成后，污水池安装水泵、蒸汽管道，一、二混安装污水管道及加水吊挂，日常生产可利用轧钢打过来的污水和收集的烧结余热系统疏水，通入蒸汽预热后将热水加入一次混合机，二次混合机加蒸气，充分预热混合料提高料温，现已正常使用。目前3、4机一混加热水消化，料温达到75℃左右，二混加蒸汽预热，料温达到82℃左右，烧结主机布料平台料温平均65℃以上。

2.2.2 优化配矿结构

与麦肯锡结合，优化烧结配矿结构，建立适合的烧结主矿系，保证主矿系的基本稳定；合理优化配矿结构，适当引入烧结性能适宜的巴西赤铁矿粉，配矿采用赤铁矿+褐铁矿+磁铁矿精粉的合理搭配结构，保证赤铁矿比例尽量不低于50%，并且控制SiO2不低于5.0%，Al2O3不高于2.0%，铝硅比（Al2O3/SiO2）≤0.4；另外注意控制入厂焦粉粒级，≤0.5mm的粒级尽量控制在20%以下。

2.2.3 优化工艺，标准化操作

从2022年初开始，该企业重点优化烧结工艺参数，完善工艺制度，加强标准化操作。

1月份开始建立每日指标分析制度，以工段为单位对当班未完成指标进行总结分析，查找原因，制定改善措施，跟踪后续改善结果。2月份重新优化、制定了适合当前烧结生产条件的工艺操作制度，目前已实现三班统一标准化操作。

2.3 降低烧结工序电耗实践

2021年该企业烧结工序平均电耗为29.22度/吨，高于行业平均水平。该企业分析原因，初步从“治理烧结主机和环冷采热段漏风；优化主机工艺参数，完善工艺制度，稳定烧结终点，提高烧结产量、质量；加强设备管理，降低设备停机率”三个方面制定降低电耗措施。

2.3.1 定期检查维护

从2022年开始，该企业在日常生产过程中加强对台车游板检查、更换频次；对滑道及润滑系统开展定期检查维护。利用计划检修时机重点对烧结机的头尾密封、双层卸灰阀、环冷水密封、环冷余热采温罩和机头除尘器箱体等漏风点进行治理，从密封结构和密封材料两个方面对烧结环冷机进行漏风治理，升级为可调节的密封结构和磁性金属刷式密封材料，降低烧结系统的漏风率20%以上，[3]提高了主抽风机运行效率和烧结余热利用率。

2.3.2 加强烧结工艺操作

制定并优化工艺制度，各工段通过标准化操作提高烧结矿质量，降低吨矿能源消耗，着重强化烧结终点控制，减少因烧结机尾过烧导致环冷采热段温度低、热量少和欠烧造成的烧结矿质量缺陷。

2.3.3 加强设备管理

做好设备点检维护和定修管理，降低设备停机率，2022年比2020年设备停机率降低3.93个百分点。

通过技术攻关和工艺改进，2022年实际吨矿电耗降低6.46kwh，每月可节约成本199.43万元，2022年累计节约成本近2400万元。

前言：国有企业是当代经济发展的重要支撑企业，对国家建设、经济进步等起到了较为突出的正面影响。其中国有企业审计对资产保护、风险防范具有保障性价值，是促进国企顺利完成改革过程的重大要素。深化改革过程中，国有企业和审计发展具有较高相关度，一方面企业改革的推广会影响环境变化，是体制完善、方法更新、管理体系升级优化的过程；另一方面，结合改革发展基本要求，充分落实审计要求的国企会更具发展活力，利于企业快速承担企业责任，实现企业长期稳定发展，并快速提高企业控制力、影响力。

2.4 提高烧结蒸汽回收率实践

2021年该企业烧结工序3、4号烧结双机小时蒸汽回收量90.4t（根据烧结机运行时间统计），为通过提高余热锅炉蒸汽回收量增加汽机做功、发电，从而有效降低烧结电耗的角度分析，该企业研究制定“加强设备管理，提高设备作业率，减少事故停机；加强余热锅炉系统的设备维护和操作，保证锅炉高效稳定运行；优化工艺操作，提高烧结产量，合理控制烧结终点，从而提高环冷余热温度”的工艺路线。

2.4.1 设备管理

2022年通过重点加强设备管理，提高设备作业率，减少事故停机。2022年设备停机率1.89%，较2021年的3.28%降低了1.39个百分点。

2.4.2 余热锅炉系统维护

加强设备维护机操作，保证锅炉高效稳定运行：利用每次检修机会对锅炉本体内部换热管清灰，提高锅炉的换热效率，提高锅炉产汽量；完善烧结余热锅炉操作制度，根据环冷机1、2段烟温变化，随时调整循环风机频率及风门开度，通过调节锅炉入口的风量，更好地调节锅炉换热能力，减少波动，提高蒸汽回收量。

2.4.3 优化烧结工艺操作

提高烧结产量，合理控制烧结终点，从而提高环冷余热温度。2022年台时产量443.2t/h，较2021年的385.3t/h提高57.9t/h。

通过提高烧结蒸汽回收率的技术实践，2022年3、4号烧结双机小时蒸汽回收量较2020年增加15.5，蒸汽单价按50元/吨计算，增加的蒸汽回收量产生的效益：10602t×12×50元/吨=636.12万元。因烧结余热锅炉自产蒸汽用于内部汽机做功、发电，所以蒸汽回收率的增加有效降低了烧结电耗和用电成本。

3.石灰窑降耗实践

3.1 降低石灰窑喷煤消耗实践

生石灰是烧结工序的重要原料。该企业通过加强对3～6#窑原料的成分、粒度、杂质的检测和把控，更换原料筛分筛板，将入窑石灰石控制在要求范围内，降低喷煤消耗。

3.1.1 控制原料成分

严格按公司内控要求进料，对来料成分中钙含量低于52%的原料全部拒收，将40mm以下和80mm以上粒度占比从之前的16%左右降至现在的7%左右。

3.1.2 更换棒条筛板

更换20mm的棒条筛板完成后，相同的石灰石用量，废料量由原来每天800吨左右将至现在每天的300吨左右，粒度也充分均匀混合，更利于煤粉燃烧。

通过上述举措，3～6#石灰窑煤粉单耗降低1Kg/t，全年石灰产量约为2400×360=800000吨。按原煤进厂单价1200元/吨计算，2022年降低石灰窑煤粉消耗约96万元。

3.2 降低石灰窑转炉煤气消耗实践

企业通过加强对1～2#窑原料的成分、粒度检测和把控，更换原料筛分筛板，重点对煤气系统进行改造，提高煤气压力和热值，降低煤气单耗。

通过加粗窑前煤气管道，1～2#窑使用的煤气压力达到18Kpa～20Kpa，满足了工艺生产要求。后续通过煤气的回收选择，现煤气的CO含量已达35%以上，煤气流量和压力均能满足工艺要求，可以实现在不喷煤的情况下单窑产量提到14吨/时。

改造前1～2#窑煤气总用量：8000+10000=18000m³/t，煤粉总用量：450+450=900kg/t（换算成煤气为：900×7500/30/30.4≈7500m³/t）。

改造后1～2#窑煤气单耗降低：（973-839）m³/t=134m³/t，2022年石灰的产量约为600×360=216000吨，煤气单价约0.2元/m³，全年节约成本：134*216000×0.2=578.88万元。

4.结束语

2021年以来，该企业通过对降低烧结高炉煤气消耗、降低烧结固体燃耗、降低烧结工序电耗、提高烧结蒸汽回收率、降低石灰窑喷煤消耗、降低转炉煤气消耗等工艺路径，有效降低了烧结系统各环节成本，在烧结源头和过程节能减排的同时，实现了烧结系统全过程分段节能。[4]其中：高炉煤气单耗降低3.18m³/t、固体燃耗降低2.03kg/t、电耗降低6.46kwh/t、蒸汽回收量增加15.5t/h、石灰窑煤粉单耗降低1Kg/t、煤气单耗降低134m³/t，各环节综合降本达到（235+1500+2400+636+96+580）万元/年=5447万元/年，按740万吨的烧结矿年产量计算，烧结矿吨矿成本降低7.36元/t。该企业烧结系统节能降耗探索实践，对公司其他环节的节能降耗，乃至全国烧结系统的节能降耗，具有重要借鉴意义。