梅钢烧结绿色低碳技术实践.pdf

收稿日期:作者简介:陈景明()高级工程师.梅钢烧结绿色低碳技术实践陈景明(上海梅山钢铁股份有限公司)摘 要 梅钢通过极限挖掘余能回收、环冷水密封改造锁住烧结矿显热 高温回收段采用翅片陶瓷覆膜、换热锅炉采用声波清灰、高效锅炉换热结构改进等技术 实现烧结工序热量高效转换 低温段采用饱和螺杆发电组、热水换热 实现烧结矿低温余热应收尽收工业效果同时大力应用主抽风机变频、高效风机、微负压点火改造、原料筛分改造等一些列先进节能降碳技术 前沿布局一批 自动检测技术、生石灰预消化技术、烧结料面喷洒水蒸气技术等节能低碳技术 实现吨矿蒸汽回收量 /、烧结漏风率从 降至 以下关键词 环冷水密封 螺杆发电机 烟气全循环文献标识码:文章编号:()(.)./.梅钢积极响应国家双碳号召 力争在极致能效的细分赛道走在前列 瞄准极致能效项目快速落地 大力实施全流程工艺技术优化改进、全系统对标挖潜、全方位优化能源结构 将“双碳”之路第一步节能降碳走好走实 梅钢烧结能耗占公司总能耗的 仅次于高炉工序能耗 梅钢高度重视烧结工序能源消耗挖潜工作 先后采取了烧结环冷机水密封环冷、一二段高温高效余热蒸汽回收、三四段低温矿循环烟气显热回收螺杆发电、烧结主抽变频、烧结微负压点火、烧结原料筛分等一系列先进节能降碳技术 同时积极探索 自动检测技术、生石灰预消化技术、烧结料面喷洒水蒸气技术等 实现了烧结工序节能、降耗、减碳 余热余能深度回收烧结矿显热占烧结工序能耗总量 以上 冶 金 能 源 烧结矿显热高效回收利用对降低烧结能耗和碳排放具有重大意义 梅钢烧结矿显热极限回收 采取一系列前沿余热回收降碳技术 助力烧结全流程余热回收利用 分级发电、废气零排放 常规烧结矿冷却工艺烧结矿冷却是对烧结机尾卸下的 红热烧结矿进行强制冷却 将烧结矿携带的热量转换成废气显热 矿料温度最终低于 由皮带输送机输送至后续工序 实际运行存在以下不足()环冷台车主体结构磨损严重:台车本体厚度由 磨减至 本体三角梁厚度由 磨减至 ()敞开式台车泄露大、余热回收量低:实际漏风率达 以上 大量热废气散逸加速电缆老化 现场粉尘多 废气温度约 吨矿蒸汽回收量在 /烧结矿显热极限回收整体思路锁住热源和极限回收包括:烧结环冷水密封 一段、二段高温段高效回收 锅炉能效提升改造 烧结环冷采用水密封形式 根本性地改善环冷机密封性 一段、二段设置高效锅炉 实现高品质余热高效回收转化发电 三段、四段前部搭建低温低压余热锅炉 配套螺杆发电机组 四段后部低温热烟气设置一套热水加热器 供烧结工段拌料使用 同时采取烟气全循环技术 烧结矿显热极限回收整体思路如图 所示图 烧结矿显热极限回收整体思路 水密封环冷改造 锁住热源翻转卸料式环冷机上下密封均采用水密封形式 从结构上根本性地改善环冷机密封性 漏风率小于 针对水密封水槽存在的腐蚀问题下水槽材料采用梅钢自产耐酸板()上水密封风箱上罩下部与原风箱焊接 上部采用水密封与回转框架相接 两端部和中部设有隔断密封 完善的密封系统可有效降低设备系统漏风率()下水密封采用水槽密封 密封效果好()使用效果改造后 台风机(风量 万/全压 功率)的运行效果与现行环冷机启用 台/台风机(夏天 台、冬天 台电机功率 )的相比 一年节省电费万元(作业率 元/)余热利用蒸汽量提高 /先进换热改造 高效转换烧结余热锅炉高效转换是确保高温显热回收的重要举措 梅钢通过翅片陶瓷覆膜、声波清灰器、高效锅炉换热结构改进等技术应用 实现烧结工序热量高效转换()翅片陶瓷覆膜余热回收排烟温度若低于 (烟气中的酸露点 )烟气冷凝形成酸露对受热面产生较严重露点腐蚀 低温段采用翅片陶瓷覆膜 可将使用寿命提高至 年以上()声波清灰器冶 金 能 源 梅钢在 号、号烧结锅炉各级换热面上共设置 台全自动声波吹灰器 对换热面进行周期性在线全面清灰 防止粉尘在换热面上堆积提高换热效果 在锅炉的底部设置气力输灰装置 及时将锅炉底部积灰运走 减少现场的人工操作()高效锅炉换热结构改进对换热器管束进行结构优化 采用水平 型管蒸发器 外置集箱采用多管头结构 换热管束的所有焊缝都在烟气通道外 有效防止烟气对焊缝的直接冲刷、腐蚀在上升、下降管侧的集箱处设置限位支架保证换热管束可以沿管道轴向自由膨胀在换热管两端采用钢板密封 将集箱、弯头封闭在烟气通道外的密闭腔体内 避免烟气泄漏()使用效果 年、年和 年烧结吨矿蒸汽回收量分别为 、/年截至 月底吨矿蒸汽回收量 /实现蒸汽回收量逐年攀升 低温烧结矿深度利用 极限回收梅钢 号烧结环冷机三段及以后的低温烟气流量约 万/由于温度较低未进行余热利用 直接排入大气 不仅浪费了大量低温热量而且烧结系统开停机时排放口有明显扬尘 连续生产时目视有大量热废气涌排 极限回收思路如下()低温低压余热锅炉 螺杆发电机组三段热烟气及四段前部热烟气采用烟气再循环技术 正常运行时将来自环冷机集气罩的 低温烟气引至锅炉 经低压蒸发器、凝结水加热器、软水加热器换热后 温度降至 左右 再利用循环风机送回到环冷机三段、四段的底部风箱循环利用 低温余热锅炉参数见表 回收饱和蒸汽供饱和螺杆发电机组发电 排汽冷凝回收 螺杆膨胀机技术参数见表()设置热水加热器四段后部设置一套热水加热器 产生热水供烧结工段拌料使用 不仅节省饱和蒸汽 而且可提高混合料料温 降低烧结固体燃料消耗和环境污染 热水加热器技术参数见表 表 低温余热锅炉参数参 数单位数值备注烟气流量/万进口烟气平均温度 排烟温度约 饱和蒸汽压力()一体化除氧蒸汽温度 额定蒸发量/约 给水温度常温表 螺杆膨胀机技术参数参 数单位数值装机功率 额定功率 额定进汽量/额定进汽压力()额定进汽温度额定排汽压力()额定排汽温度额定转速/表 热水加热器技术参数参 数单位数值备注烟气流量/万烟气进口温度 依平均 设计终排烟温度约 给水温度年平均预热后温度 热水温度不低于 额定给水流量/换热基管 结合以上思路 年 月业内首套发电装置烧结环冷低温段饱和蒸汽螺杆投产发电 极限回收烧结三段及四段前部的热烟气显热 平均功率 吨矿发电 每台烧结机生产 热水 /供烧结工序配料使用 降低烧结能耗技术 烧结主抽风机变频 高效除尘风机()主抽节能烧结机生产情况下入口风门开度长期在左右 电机仍然以额定转速工频(/)运行 原来的调节模式采用风门调节方式 管网风阻大 经济性不高 能源浪费严重梅钢整体更换 号、号、号烧结主抽风机本体及其辅助设备等 新增一套高压变频调速装置及软启动装置 改造后 风机叶轮转动惯量减小 风机运行效率明显提高 风机入口挡板全开 消除挡板截流能量损失 以 号烧 冶 金 能 源 结为例 改造前主抽风机电机电流 以上改造后主抽风机电机电流 左右()大型除尘风机高效化节能改造将烧结除尘风机本体及联轴器更换为量身定制的高效离心节能风机 对风机入口风门、电动执行机构、风机进出口软连接等配套设备进行改造 改造后平均节电率 以上 微负压点火梅钢采用微负压点火技术 实现烧结机内外压强一致 提升煤气利用率 投运后形成稳定可靠微负压点火模式 实现气、物分离 厚料层工况条件下透气性良好 每吨烧结矿节省点火煤气消耗 以上 烧结燃料破碎筛分工艺改造梅钢烧结固体燃料 万/其中厂内高炉返焦()约 万/焦化筛下焦粉()万/合计约占烧结固体燃料比例的 原工序固体燃料经过粗、细两次破碎 粗破后部分固体燃料粒度满足烧结工艺 要求 再经过细破 则过于粉碎 不仅影响烧结过程透气性 而且容易在抽风作用下进入大烟道 浪费固体燃料前期检测可知烧结燃料中 比例占到 左右 梅钢增加燃料筛分设施 将 筛除直接送入配料室燃料槽 降低四辊破碎总量 以减少固体燃料的过粉碎及破碎机的损耗 达到降低生产成本的目的 固体燃料消耗下降 /(干基)布局实施一批节能低碳技术 自动检测技术随着 含量升高 需要的煤粉相应增多在确保烧结矿质量的前提下 控制好 含量是节约固体燃料的关键 现场每四小时进行一次人工检测及调整 存在滞后和不确定性 梅钢利用磁性感应原理 建立 含量与磁感应之间的定量关系 在返矿皮带上利用机械手抓取部分物料 通过测量其磁感应指数 得出烧结矿 含量 提高 稳定率 预计可降低固体燃料消耗 /生石灰预消化技术预消化不仅有利于混合料成球 而且可预热混合料 梅钢充分发挥生石灰消化热来预热混合料 在生石灰配料圆盘下加喷水管 预先消化生石灰 延长消化时间 混合料温度由原来的 提高到 工序能耗下降 /烧结料面喷洒水蒸气烧结料面喷洒水蒸气提高燃料的燃烧效率降低烧结固体燃料消耗 同时 水蒸气的存在提高了燃料的透气性 便于燃料缝隙中烟气扩散提高料层燃烧速度 增加产量 且可提高烧结矿质量 通过向烧结料面喷洒水蒸气预计可降低固体燃料消耗 /结语绿色低碳正成为全球共识和时代潮流 作为长流程钢企中重要耗能大户 烧结工序是梅钢重点降碳关注对象 梅钢以开放共享的姿态 主动突破现有瓶颈 积极开展环冷水密封、高效换热、饱和螺杆发电等各类技术 快速应用各类节电、降耗、降气技术 取得了不菲成绩 但面对“双碳”大背景 烧结节能降碳工作仍有长足路子要走 一方面要坚定把现有烧结节能降碳举措扎扎实实应用下去 另一方面要紧盯绿色低碳颠覆工艺技术 大胆尝试提前布局 才能在新一轮绿色革命中走在前列参考文献 陈景明 许相波 烧结冷却机低温废气余热高效回收利用探讨.冶金动力 ():孙艳芹 李晓梅 李福民 国丰降低烧结能耗的实践.河北冶金 ():李和平 梅钢烧结低碳减排技术的探索与实践.烧结球团 ():徐天骄 张晟 高建业 等 烧结矿余热回收竖罐热工参数确定方法及其应用.钢铁 ():刘传鹏 李国俊 林文佺 等 环冷机余热回收与利用系统的能量分析.钢铁 ():胡浪 何传超 罗国民 国内烧结节能技术发展趋势研究.冶金能源 ():苏相成 凌钢 烧结环冷机余热回收节能分析.冶金能源 ():赵 艳编辑冶 金 能 源