降低三钢球团工序能耗实践

冉启峰， 许宝科，  罗映明

(福建省三钢(集团)有限责任公司，  福建  三明 365000)

摘  要：针对福建三钢带式焙烧机球团生产初期因经验不足、设备故障较多、原料不稳定等原因导致生产线工序能 耗偏高的问题，通过对三钢球团采取降低焙烧温度、改造智能造球系统、降低脱硫脱硝耗能等多项降低工序能耗 的措施，取得了良好的节能效果。与2020年相比，球团工序能耗降低了5.74 kgce/t,  达到21.80 kgce/t,  名列国内同

行前茅。

关键词：球团；工序能耗；节能

0  引言

福建省三钢(集团)有限责任公司(全文简称“福 建三钢”)带式焙烧机球团生产线于2019年12月正 式投产运行，为国内首条拥有自主产权的带式焙烧 机，设计生产氧化球团矿160万t/a。生产初期，由于 经验不足、设备故障较多、原料不稳定等原因导致能 耗偏高，2020年球团工序能耗高达27.54 kgce/t, 在全 国30家球团企业排名第11名，距离行业先进水平有一定差距。

为了降低能耗，福建三钢加大“对标学习，降低 工序能耗”技术攻关，向同行业其他先进的企业学 习[1-2],从生产操作、技术创新和精细化管理等方面 入手，采取多项技术措施以降低工序能耗，取得了明 显效果。截至2021年底，该生产线工序能耗已降到 19.88 kgce/t,2021年度平均能耗为21.80 kgce/t,在同 行业27家企业中排名第2名，为公司降本增效作出了贡献。

1  球团工序能耗结构分析

表1所示为2020年球团生产线各项指标工序能耗  情况，图1所示为球团工序能耗结构图。由此可知，球  团工序能耗主要由三部分构成：焦炉煤气消耗、电耗和 高炉煤气消耗，其中焦炉煤气消耗占比最高，达60.31号；电耗次之，为18.08%;高炉煤气消耗占17.86号。

但是，随着自产球团矿替代外购球团矿，且高炉入炉 比例不断提高，由外购时的5号入炉比不断提高到 15  ~20号，不仅导致球团焦炉煤气消耗居高不下，而 且使得高炉炉况不顺。究其原因主要是：球团矿抗压 强度不断提高，相对应其还原性能逐渐降低[3],同时 随着自产球团矿高炉入炉比不断提高，高炉还原性能变差，炉况不顺。

为了满足高炉生产，同时达到降低煤气消耗的目 的。通过不断试验、总结，最终得出：在自产球团矿 高炉入炉比为15%~20%的情况下，球团矿抗压强度 维持在2000~2500 N/ 个，还原度保持在70号以上 时，高炉运行稳定、顺行。此时，焙烧温度可以从原先 的1270 ℃逐步降至1200 ℃左右，大大减少了焦炉

煤气消耗。

2.2 改造智能造球系统

因此，焦炉煤气耗量、耗电量以及高炉煤气耗量是攻关的重点。

2  降低球团工序能耗的主要措施

2.1 降低焙烧温度

攻关前，三钢带式焙烧机根据高炉外购球团矿的抗压强度生产球团矿，其抗压强度保持在≥2500N/个 。

确保造球稳定性是降低工序能耗的关键。生球湿 返率低、粒级均匀，带式焙烧机运行稳定，五大风机调 节量小，工序能耗低；反之，生球湿返率波动大，粒级 不均匀，焙烧机运行速度快进快退，五大风机调节量大，工序能耗自然高。

生产线现有4个φ7.5 m造球盘，前期造球工艺 主要靠人工完成，不仅工作强度大，而且造球不够稳 定，湿返率波动大，对相关数据无法实时跟踪及调整。

为了改善落后的人工造球方式，稳定生球质量和湿返率，决定对生产线进行球团智能造球系统改造。采用 自动化控制的方式，依靠大数据的对比和计算，根据 采集到的生球数据(粒径、粒级、占比等)进行快速分析，快速判断并及时调节水分，以提高生球粒径均匀性和布料平整度[4](见图2)。

图2  智能造球系统实时采集到的生球照片及其粒径分析结果

运行智能造球系统后，生球落下强度达到6~10次/ 0.5m,生球粒径控制在8~16mm, 其中8~14mm 粒级 占比80号以上，10~12.5mm 粒级占比55%以上，湿返 率<20号，能够根据需求调节生球的粒度，且调节时 间不超过10min, 设备故障率小于0.5号。

2.3  降低脱硫、脱硝系统耗能

脱硫、脱硝系统是球团生产重要组成部分。据估 算，脱硫系统电耗占球团总电耗的16%,脱硝系统电 耗占总电耗的8%(不含主抽风机),脱硫、脱硝工序能耗占球团生产总能耗的26号。因此，降低脱硫、脱硝。系统的工序能耗对于降低球团生产工序能耗具有重要意义。

为了有效降低脱硫系统耗电量，尝试对生产线脱 硫主机采用低负压运行模式，不断降低脱硫烟道入口 负压，在不影响脱硫、脱硝效率的情况下，最终将脱 硫烟道入口负压由原有的1.5 kPa 降至1.0 kPa, 实现节电。

三钢球团生产线脱硝系统采用的是选择性催化 还原技术(SCR), 其反应原理为：在催化剂的作用下， 利用还原剂(NH₃) 有选择性地与烟气中的 NO, 反应并 生成无毒、无污染的N₂和H₂O。影响脱硝效率的主要 因素为催化剂类型及其催化温度[5-6]。球团生产线采用锰系催化剂，其催化温度在230~280℃。生产前期， 由于经验不足，为了保证脱硝效果，催化温度一直保  持在258℃以上，随着生产经验的不断积累，在保证氨 水消耗不变、氮氧化物排放符合国家标准的前提下，逐步降低催化温度，将该温度由原来的258 ℃降至235 ℃,减少了高炉煤气消耗。