唐鋼360m2燒結機低成本生產實踐

周 靜

(河北鋼鐵集團唐鋼公司煉鐵部,河北唐山063016)

唐鋼360m2燒結機低成本生產實踐

周 靜

(河北鋼鐵集團唐鋼公司煉鐵部,河北唐山063016)

唐鋼360m2燒結機通過穩定原燃料供給渠道,研究含鐵料配礦結構、優化工藝操作、降低單位加工費用、實施自動化控制改造、挖掘人力資源潛力等手段,開發了綜合性能優良的低價礦粉經濟穩定配加方案,解決了高褐鐵礦燒結的節點技術,實現了降低鐵前燒結工序單位成本的目標。

燒結;單位成本;配礦;固體燃耗;褐鐵礦

1 引言

目前,國內鋼鐵業仍處于微利時代,整個行業的去產能化時代已經來臨,同時在能源總量控制及SO2減排的壓力下,未來鋼鐵市場競爭會更加殘酷。如何在這場殘酷的生存戰中立于不敗之地是每個鋼鐵人亟待認真思考的問題。根據“精益生產”理論,在“售價”走低的情況下,要想保證一定的“利潤”,壓縮“成本”就是唯一的出路。數據顯示,燒結成本占整個鐵前成本的36%～45%,燒結工序能耗和成本的降低對壓縮整個鐵前流程能耗和成本的作用至關重要。

2 合理使用經濟性物料,降低配礦成本

燒結系統所用含鐵料中進口礦粉比例在50%～65%,根據外部市場變化和高爐自身需求,唐鋼積極拓寬國外礦粉種類,持續開發高性價比的新品種鐵礦粉。2014年共使用國外礦粉16種,其中非主流礦有9種。

2.1 建立鐵礦粉“身份檔案”

為每種物料建立了詳細的“身份檔案”,包括其燒結基礎特性、物理性能、化學成分、微量元素、價格等,為實際生產提供詳實可靠的數據支撐,非主流礦燒結性能和微量元素成分見表1,燒結含鐵原料成分及價格見表2。

表1 非主流礦燒結性能和微量元素成分

表2 燒結含鐵原料成分

2.2 綜合評價其經濟性

根據“經濟燒結”的理念,將每種礦粉的化學成分、配礦比例、單位成本輸入編制好的燒結配料計算和燒結礦成本預測模擬小程序,預測出使用該種礦粉的燒結礦化學成分和噸礦成本,并跟蹤生產過程,結合使用后實際成分及是否對生產造成不利影響,對其使用后的經濟性進行綜合評價,再將兩個部分有機地結合起來,為生產和采購提供指導作用。例如,OC-NF、OC-HS都屬精粉系列,物料外觀砂性,吸水率低,難以附著在顆粒物料上,不易成球,在國外礦粉(澳粉、麥克粉)配比低于44%時,混合料粒度變細,燒結過程透氣性變差。在實際操作中根據物料和配比適當提高水分,較以前水分提高0.2%～0.4%,最高水分6.9%,即可滿足正常生產; HA-F含水10%,粒度分級嚴重,＞8mm含量為35%,＜1mm含量為34%,變料后混合料粒度中大顆粒偏多,料層透氣性好,生產中將料層由690mm提高至約710mm。

2.3 優化配料結構,降低原料成本

為了最大限度地降低燒結礦成本,根據資源平衡情況、不同鐵礦粉價位以及燒結生產現狀,逐步調整優化原料結構。同時運用“高價位料低配比、低價位料高配比”的配礦互補原理[1]和基于鐵礦粉燒結基礎特性互補的配合原則[2],保證燒結過程中的液相流動性適宜,尋找成本效益最佳的配礦方案,見表4。其中褐鐵礦配比逐步增加至42%左右,其他低品質非主流礦的使用比例提高至11%左右,燒結各項技術經濟指標沒有惡化,燒結礦質量穩中有升,返礦率由25.32%降至21.73%,入爐燒結礦中—5mm粉末穩定在2.0%以下,保證了高爐的穩定順行,通過優化配礦結構實現了含鐵料配礦成本降低170元的目標,其中結構成本降低18元。2013年與2014年燒結原料結構對比列于表3、表4,含鐵料配礦成本見圖1所示。

表3 2013年燒結原料結構對比(%)

表4 2014年燒結原料結構對比(%)

圖1 2014年與2013年含鐵料配礦成本對比

3 穩定原燃料供給渠道,提高混勻礦質量穩定率[3]

(1)燒結工序所用含鐵料主要有三種供給方式,其中冀東精粉為集團自有礦山,OCSR精粉每月供應3.0萬噸～3.5萬噸,OCSY精粉每月供應1.5萬噸—2.0萬噸,冀東精粉每天不少于2 000t;巴西線系列和澳礦線系列為長協礦,由河鋼集團根據需求資源統一采購平衡,長協礦粉的供應鏈條較為穩定;低品位的非主流礦為外采礦粉,在對其綜合經濟性評價的基礎上,采取先低配比再根據燒成情況適當調整配加比例的方式,必須確保連續用料不低于15天。焦粉為外購焦粉及高爐返焦粉之和,其中外購焦粉為公司所屬煉焦制氣廠焦炭篩下物加工后小于3mm的部分,高爐返焦粉中美錦焦占70%,梗陽焦占30%;白煤為良鄉、大臺產白煤。熔劑料中白云石一部分為河鋼集團內供,其余部分采購自大仟機電;石灰石采購自金隆采礦;生石灰分別來自通源、經宏和雙橋。

(2)針對燒結系統無大型混料堆和新進廠物料品種多、單品種量少、變料頻繁的生產特點以及新品種物料在拉料、堆取料、配料過程中所面臨的困難,進一步補充、細化了有關規定和操作標準,如《料庫管理優化規定》針對南區無大型混料堆這一特點,合理利用大、小料倉;《新物料進廠生產組織規定》根據物料含水量、粘性、卡車槽受入設備狀況確定卸入的倉號,避免堵槽現象發生;《原料庫圓盤操作標準》對圓盤在切換品種或長時間空倉后,投料使用前操作要求等進行了規范,為燒結輸送了質量穩定的混勻礦。

4 優化工藝操作降低燒結礦加工成本

4.1 開展高比例褐鐵礦燒結攻關

為合理利用國內外鐵礦石市場資源,充分發揮進口低價礦的成本優勢,在生產中逐步提高褐鐵礦的比例,褐鐵礦的配比已達40%以上,其中大部分為OP-YA粉、OP-PB粉、FMG粉、OP-MK粉、OP-AD粉等,見表3、表4。針對褐鐵礦的固有特性和燒結工藝技術要求采取了如下攻關措施:

(1)優化配礦,利用其較強的同化性能

在配加17%的OP-YA粉時,搭配了同化性弱,液相流動性差的OC-NF粉(約4%)和HA-F粉(約7%),達到利用其同化性能強的目的,避免出現過熔現象,實現高氧位燒結。

(2)提高混合料水分控制水平

水分按上限水平控制,基準由6.2± 0.1%提高到6.4±0.1%,混合料制粒效果得到改善,增強了燒結前透氣性,燒結速度、利用系數逐漸提高。

(3)適當增加固體燃料配加比例

褐鐵礦本身帶入大量的吸附水和結晶水,吸附水和結晶水分解耗熱折算標煤約為17kg/t,實際生產中燃料配比上限控制在4.9%～5.1%較為合適。

(4)采用厚料層燒結,增加料層的緊實度

將機頭九輥布料器的最下層輥割除,變為八個輥布料,布料厚度由700mm提高到720mm以上,同時在布料后的平料器上增加配重,對料面進行預壓,壓料量控制在10mm～15mm,增加了臺車上燒結料的容積密度,提高了料層緊實度。

(5)執行微負壓點火制度,提高點火強度

通過調整點火爐下風箱執行器開度,將點火負壓控制在—4KPa～—6KPa,火焰進入料層深度保持在20cm～25cm,點火時間不低于2min,提高了表層和內部燒結礦的強度。針對1#～4#燒結風箱被返程燒結碎料堵塞導致風箱翻板啟停不暢的情況,改造自動化控制程序,執行器翻板間隔4小時自動開啟到100%,避免了風箱堵塞,保證了點火強度。

(6)實施高堿度燒結技術

燒結礦堿度提高,有效CaO的成分增加,加水消化后混合制粒效果增強,混合料中小于1mm的比例降低,3mm～8mm的比例升高,料層透氣性改善;同時,在SiO2含量不變的情況下,CaO數量增多,生成的鐵酸鈣數量相應增加,提高了燒結礦的冷態強度。當燒結礦堿度由1.9提高到2.0時,燒結機利用系數提高0.048t/m2·h,成品率提高2.11%,轉鼓指數提高0.04%。但堿度超過2.0后,成品礦產質量指標基本不變。

4.2 降低燒結固體燃料消耗

(1)圓輥邊緣粘料增厚影響臺車布料,造成臺車兩側漏風,為改善泥輥邊緣粘料現象,經過三次改進,設計了一種頭部為螺旋式旋轉圓盤的清料的裝置,在生產過程中實時自動清料,保證了臺車均勻平整布料,圓滿地解決了因臺車邊緣虧料造成的布料不平整和漏風現象,降低了熱能流失。

(2)混合料槽停止使用蒸汽,水分在一二混滾筒經過充分混合,泥輥處水分分布均勻,機尾斷面紅火層齊整,避免出現“花臉”,實現均熱燒結。

(3)針對OC-NF、FMG中K、Na元素含量較高造成的堿金屬富集、糊堵篦條的狀況,采取上調終點溫度下限至440℃、鋪底料厚度由40mm上調至70mm、裝篦條時新舊間隔使用,篦條間縫隙由6mm增加為8mm～10mm,同時設計了一種防止燒結機篦條糊堵的振打裝置,可以有效地清除篦條粘料。

(4)為解決焦爐停產后造成的焦粉短缺問題,燒結固體燃料中配加30%的燒結白煤,焦粉和白煤的成分見表5;焦粉粒度小于3mm控制范圍由68±2%,調整至70±2%;白煤粒度控制范圍為70%～75%。

表5 燒結所使用的焦粉和白煤的典型成分

燒結配加30%白煤前后,燒結礦成品率由71%～75%,上升到76%以上;小礦比例由32.5%以上,明顯下降至30%～32%,見圖2、圖3。

(5)將投產后一直使用10mm～20mm的鋪底料粒度,歷時3個月時間逐步更換取底料的三次篩篩板,改為10mm～16mm粒級燒結礦做為鋪底料,提高了燒結成品率。

通過以上措施的實施,2014年燒結固體燃耗降低0.96kg/t。

5 降低燒結礦制造費用

5.1 降低煤氣消耗

(1)取消煤氣、空氣雙預熱爐

考慮到以下兩個原因,取消了雙預熱爐:①預熱爐煤氣消耗比例為17%,占比過大;②高爐煤氣采用干法除塵,減少了水分對煤氣熱值的影響。

圖2 配加白煤前后燒結成品率變化

圖3 配加白煤前后燒結小粒比的變化

(2)確定合理點火溫度以及空燃比控制范圍

為確保低煤氣消耗下的點火效果,操作中利用《燒結專家系統》穩定點火煤氣流量,避免煤氣單耗超標:①根據單耗反推所需煤氣用量;②根據煤氣壓力變化,設定煤氣電動調節閥開度自動調節,穩定煤氣流量不低于1 5000 m3/h;③設定空氣調節閥開度手動調整,確?？杖急仍?.05左右;④通過匹配煤氣、空氣燒嘴閥門開度來提高點火溫度,三個φ600mm煤氣燒嘴閥門開度為25%、75%、100%,三個φ600mm空氣燒嘴閥門為全開,確保點火溫度達到1050±50℃。

通過實施以上措施,在保證料面點火溫度和強度的前提下,燒結點火煤氣消耗下降了2.47Nm3,效果明顯。

5.2 降低用電成本

將噸礦電耗指標納入績效評價范圍,加強大型設備用電管理,提高設備作業率;制定正常生產、計劃檢修和故障停機時節電措施;降低系統漏風,提高臺車的有效風量;合理安排燒結及除塵系統風機的峰谷平的優化運行,降低電的運行費用,2014年電耗完成40.38kwh/t。

6 自動化改造,減員并崗,降低人力成本

通過實施混勻礦上料系統中控全自動控制操作、Z2—1鋪底料上料系統改造、主排風機風門操作方式改造、生石灰加污泥/加水系統改造、Z3翻板實現中控自動控制等自動化改造,將原有11個工種合并成4個,每個倒班作業區由20人減至9人,優化人員配置、減員并崗,盡可能地挖掘人力資源潛力,充分發揮一人多崗、一崗多能的人力資源優勢,提高勞動力效率,降低人力資源成本。2014年人力工資單位成本降低0.52元/噸礦,降低人工成本169.09萬元。

7 強化余熱發電利用和固體廢棄物回收

(1)實施煙道取氣系統、煙道回風系統、環冷機高溫段密封罩、環冷機灰斗內導流板等項目改造后,蒸汽噸礦回收量提高4.99kg。

(2)回收利用煉鋼污泥,燒結系統除塵灰實現“全閉路”配加[4],另外在混勻礦中配加5%左右的鋼渣、鐵皮泥、高爐瓦斯灰、鋼鐵工序除塵灰等含鐵含碳副產品,在降成本、增效益和環境保護等方面發揮了顯著的作用。2014年消耗固體廢棄物31.74萬噸,合計節省成本124.69萬元。

8 結語

通過采取以上一系列降本增效措施,燒結工序成品礦單位成本降低220元,為完成整個鐵前工序的成本目標奠定了扎實基礎,實現了原燃料品種復雜情況下成品礦化學成分和技術經濟指標趨于良好的目標,出礦率達到85%左右,FeO、R2穩定率均大于99%,轉鼓強度穩定率達到100%,RDI-3.15完成37%以上,為高爐提供了冷熱性能優良的燒結礦,保證了高爐的穩定順行。

[1] 何木光.提高攀鋼釩360m2燒結機產質量實踐[J].中國冶金,2012,2(8):30—35.

[2] 閻麗娟,吳勝利,尤藝,等.各種鐵礦粉的液相流動性及其互補配礦方法的研究[J].燒結球團,2013,6(38):1—5.

[3] 安波,岳強,柯顯峰等.新冶鋼265m2燒結機低成本生產實踐[J].燒結球團,2013,1(38):22—26.

[4] 范文生,王玉秋.唐鋼南區燒結系統環保清潔化生產[C].第九屆全國大高爐煉鐵學術年會論文集,2008:54—56.

Low Cost Production Practice of Tangsteel 360m2Sinter Machine

ZHOU Jing

(Iron Making Department,Tangshan Iron and Steel Company, Hebei Iron and Steel Group,Tangshan,063016,Hebei,China)

Sinter machine of 360m2in tangsteel develops excellent stable economic plan with lowcost powder,solves the high technology node of limonite sintering,realizes the goal of reducing unit cost of sintering process by stabilizing raw fuel supply channels,studying of structure of iron ore bearing structure,optimizing process operation,reducing unit processing cost,actualizing automatic control reform,tapping human resources potential and so on.

sintering;unitcost;oreblending;solid fuel consumption;limonite

1001—5108(2016)03—0006—06

TF046

A

周靜,工程師,主要從事鐵前燒結工序生產技術的研究。