燒結節能技術及標準綜述

王姜維¹，黃建偉²

(1．冶金工業信息標準研究院 北京 100730；2．西安建筑科技大學土木工程學院 西安 710311)

摘 要：分析了國內燒結工序的能耗現狀、能耗結構，重點分析了余熱回收利用等節能技術及標準現狀，提出了下一步標準化工作重點。

關 鍵 詞：燒結；節能；標準

0 前言

從國內的爐料結構情況來看，主要以高堿度燒結礦、酸性球團礦和塊礦組合的爐料結構為主，而其中燒結礦的配比高達70％~90％，在噸鋼綜合能耗中，燒結工序能耗約占10％，主要包括生產系統(從熔劑、燃料破碎開始，經配料、原料運輸、工藝過程混料、燒結機、燒結礦破碎、篩分等到成品燒結礦皮帶機進入煉鐵廠為止的各個生產環節)、輔助生產系統(機修、化驗、計量、環保等)和生產管理及調度指揮系統等消耗的能源量，扣除工序回收的能源量，不包括直接為生產服務的附屬生產系統(如食堂、保健站、休息室等)消耗的能源量^[1]。

2012年全國重點鋼鐵企業燒結工序能耗為50．60kgce／t，與2011年相比下降了1．43kgce／t，其中，太鋼的燒結工序能耗值是37．51kgce／t，在重點鋼鐵企業中最低，而最高能耗值是68．41kgce／t；2013年上半年全國重點鋼鐵企業燒結工序能耗為49．77kgce／t，比2012年下降1．17kgce／t，其中，東北特鋼的燒結工序能耗值是32．83kgce／t，在重點鋼鐵企業中最低，最高能耗值是68．32kgce／t；可見企業之間各工序能耗最高值與最低值相差較大，重點鋼鐵企業的技術發展不平衡^[2]。

1 燒結節能技術

在燒結工序能耗中，固體燃耗約占80％，因此，降低固體燃耗是燒結節能工作的重點；此外，電力消耗約占13％，主抽風機和鼓風機消耗了絕大部分電能，而影響抽風機電耗的重要因素是燒結機及環冷機漏風率，燒結機的漏風率過大，因此，降低電耗的關鍵是降低燒結漏風率；除固體燃耗、電力消耗外，點火煤氣燃耗約占6．5％，如圖1所示，采用節能型點火爐、預熱助燃空氣等措施可以有效降低點火煤氣的消耗；據統計，燒結工序中約有50％左右的熱能被燒結煙氣和冷卻機廢氣帶走，因此，燒結煙氣余熱利用技術也是降低燒結工序能耗的重要技術之一。總之，按照燒結工序能耗結構，燒結節能技術分為降低固體燃耗節能技術、降低電耗節能技術、降低點火煤氣消耗節能技術和余熱回收利用技術。

1．1 降低固體燃耗節能技術

1．1．1 厚料層燒結技術

厚料層燒結技術是降低固體燃耗的重要措施，該技術是通過加高燒結機臺車欄板，增加料層厚度，從而利用料層的自動蓄熱，減少混合料中的配碳量。此外，該技術的應用還能提高燒結礦質量，另由于返礦量減少，燒結礦產量也得到提高。

燒結料層的自動蓄熱作用隨著料層高度的增加而加強，當料層高度為180~220mm時，蓄熱量只占燃燒帶熱量總收入的35％~45％，當料層高度為400mm時，蓄熱量達55％~60％。因此，提高料層厚度，采用厚料層燒結，充分利用燒結過程的自動蓄熱，可以降低燒結料中的固體燃料用量。根據生產實踐，料層每增加10mm，燃料消耗可降低1～3kgce／t左右。綜合考慮燒結礦各項指標，目前國內燒結料層厚度維持在600~800mm之間。

1．1．2 小球燒結技術

小球燒結技術是將鐵精礦、富鐵礦、熔劑(石灰石或白云石)、返礦、生石灰和少部分固體燃料加水混合制成小球團，然后將小球團和固體燃料混合，混合后用偏析布料法將小球料布在燒結機上，然后點火燒結，制造出小球燒結礦，可改善燒結混合料的透氣性，進而提高燒結礦的產量和質量。

該技術主要適用于采用細精礦或以部分細精礦作為燒結原料的燒結廠。國內某廠燒結機采用小球燒結工藝后，料層厚度增加了100mm，在單位風量只增加2．85％的情況下，因料層提高而產生的自動蓄熱作用使熱量使用率進一步提高，燃料配比因此而降低，燒結固體燃耗由51kgce／t下降到46kgce／t。

1．1．3 燃料分加技術

燃料分加技術是小球燒結技術的完善，在加強原料的混合制粒后，傳統的燃料添加方式會造成礦粉深層包裹燃料，從而妨礙燃料顆粒的燃燒。該技術通過把燃料在一混、二混分別添加，以燃料為核心外裹礦粉的顆粒數量及深層嵌埋于礦粉粘附層里的燃料數量會受到限制，從而使大多數燃料附著在球粒表層，有利于燃料的充分燃燒，能改善燃燒效果，降低固體燃耗。日本新日鐵某煉鐵廠170m²燒結機采用焦粉分加技術后，焦粉消耗由原來的60．0kgce／t降至56．3kgce／t。

1．2 降低電力消耗節能技術

目前，降低燒結電耗的節能技術主要是降低漏風率技術。降低漏風率技術是降低電耗的關鍵措施，該技術是加強對機頭機尾兩端的密封和滑道的密封，采用密封性好、使用壽命長的密封裝置。對于邊緣漏風，則可采取適當增加邊緣料水分，同時使用壓輥壓實邊緣的做法來減少漏風。臺車與風箱滑道之間的漏風、燒結臺車本體漏風可采用全屏蔽多級磁力密封方式。頭尾密封裝置與臺車底面之間的漏風可采用全金屬柔磁性密封裝置。

據統計，如漏風率減少10％，可增產5％～6％，每噸燒結礦可減少電耗2kWh，成品率提高1．5％～2．0％，同時可減少噪聲，改善環境。日本新日鐵某燒結機采用降低漏風率措施后，漏風率降低了12．5％，電耗降低了1．96kWh／t，相當于每降低10％的漏風率，電耗降低1．56kWM；國內某鋼廠將燒結機漏風率從71．4％降到42．99％后，電耗降低了4．33kWh／t降至20．21kWh／t，即每降低10％的漏風率，電耗降低1．54kWh／t左右。

1．3 余熱回收利用技術

1．3．1 燒結余熱回收發電技術

燒結余熱發電技術是將環冷機一段及二段高溫廢氣回收，經余熱鍋爐產生蒸汽進行發電的技術。該技術不產生額外的廢氣、廢渣、粉塵和其它有害氣體，能夠有效提高燒結工序的能源利用效率，平均每噸燒結礦產生的煙氣余熱回收可發電20kWh，折合噸鋼綜合能耗可降低約8kgce／t。目前國內燒結余熱發電技術發展較為廣泛，但余熱廢氣受生產穩定性的影響較大，進而造成發電量不穩，國內各鋼鐵企業的應用效果不一。

1．3．2 熱風燒結技術

熱風燒結以熱風的物理熱代替部分固體燃料的燃燒熱，使燒結料層上、下部熱量和溫度的分布趨向均勻，同時，由于上層燒結礦處于高溫作用時間較長，大大減輕了因急冷造成的表層強度降低，因此，熱風燒結具有改善表層強度的重要作用。熱風燒結的熱風來源有燒結機尾部廢氣、冷卻機廢氣和點火器廢氣。由于配料中固體燃料減少，固定碳分布趨于均勻，減少了形成脆性、薄壁、大孔結構的可能性，有利于燒結礦強度的提高。

熱風燒結的主要特點有：降低固體燃耗(可節省固體燃耗約0．5～1．5kgce／t)、改善表層燒結礦強度；降低燒結礦中FeO含量；改善燒結礦還原性；降低燒結礦的硫含量；優化成品礦粒度組成、降低返礦量；提高燒結礦鐵品位。熱風燒結的主要工藝流程如圖2所示。

1．3．3 熱風點火技術

熱風點火技術是利用環冷機低溫廢氣進行熱風助燃的技術，該技術近年被國內鋼廠逐步采用，還處于發展階段，該技術可節省約25％～30％高爐煤氣。

2 燒結節能技術標準化工作

2．1 節能標準工作現狀

冶金行業節能標準化起步較晚，在制定過程中充分考慮了標準與國家政策、自主研發成果、行業需求相結合，標準技術內容和水平力求符合當前節能技術發展要求，促進行業的節能技術的應用和推廣，如蓄熱式燃燒技術、干熄焦技術、燒結余熱利用技術、礦熱爐節能技術等。包括《鋼鐵企業能效指標計算導則》等基礎標準在內，冶金節能領域現行標準有20多項，標準體系框架的構建已基本完成，標準體系也在不斷完善。

具體到燒結工序的節能標準化，除通用的基礎、方法標準外，現行的節能技術標準有1項：YB／T4254—2012《燒結冷卻系統余熱回收利用技術規范》，燒結廢氣余熱利用是鋼鐵工業“十二五”期間重點推廣的節能技術，該標準規范了燒結冷卻系統余熱資源的回收利用，標準的實施為燒結系統的設計和施工運行提供指導，鋼鐵企業通過燒結余熱回收系統達到節約資源、改善生產條件、保護環境的作用，同時可降低燒結生產成本，給企業帶來良好的經濟效益。

2．2 下一步工作

為盡快完善燒結節能標準化工作，滿足推廣先進節能技術的需求，下一步工作重點應從以下幾方面展開：

1)加快制定節能技術標準。

厚料層燒結技術、小球燒結技術、降低漏風率技術、余熱回收利用技術等都是國家重點推廣的先進技術，這些技術的節能效果好，應盡快對其進行標準化的可行性分析，如果適于轉化標準，盡快組織鋼鐵企業、設計單位、研究院所等制定標準，規范其設計和施工運行。

2)逐步完善配套方法標準。

目前，尚無燒結專用節能方法標準，如燒結熱平衡計算方法、評價節能技術節能效果的節能量的計算方法、點火爐燃燒計算方法等配套的標準應逐步完善。

3)初步建立節能監測標準。

節能監測是促進企業節能降耗、合理用能、提高經濟效益的重要手段。對耗能設備進行用能監測，掌握耗能狀況，挖掘節能潛力，能夠為節能技改提供科學依據。目前，節能監測標準尚為空白，應針對燒結機、主抽風機、點火爐等耗能設備建立監測標準，包括監測項目、監測方法及評價指標等。

3 結語

厚料層燒結、小球燒結、降低漏風率、余熱回收利用等技術是近年來國家重點推廣的先進節能技術。其中，燒結冷卻系統余熱回收利用技術已經成功轉化為標準，該標準是國家有關規程和技術經濟政策在鋼鐵工業燒結廠的的具體體現。在今后工作中，將重點落實上述重點節能技術標準的制定工作，加強節能技術示范推廣，同時，逐步完善配套的方法標準、節能監測標準，為節能技術標準提供支撐，促進節能降耗。

參 考 文 獻：

[1]   周繼程，酈秀萍，上官方欽，等．我國燒結工序能耗現狀及節能技術和措施[J]．冶金能源，2010，(29)2：23—26．

[2]   王維興．2013年上半年重點鋼鐵企業能源能源利用狀況評述[C]．中國金屬學會．第九屆中國鋼鐵年會論文集．北京：冶金工業出版社，2013．