烧结节能技术及标准综述

王姜维¹，黄建伟²

(1．冶金工业信息标准研究院 北京 100730；2．西安建筑科技大学土木工程学院 西安 710311)

摘 要：分析了国内烧结工序的能耗现状、能耗结构，重点分析了余热回收利用等节能技术及标准现状，提出了下一步标准化工作重点。

关 键 词：烧结；节能；标准

0 前言

从国内的炉料结构情况来看，主要以高碱度烧结矿、酸性球团矿和块矿组合的炉料结构为主，而其中烧结矿的配比高达70％~90％，在吨钢综合能耗中，烧结工序能耗约占10％，主要包括生产系统(从熔剂、燃料破碎开始，经配料、原料运输、工艺过程混料、烧结机、烧结矿破碎、筛分等到成品烧结矿皮带机进入炼铁厂为止的各个生产环节)、辅助生产系统(机修、化验、计量、环保等)和生产管理及调度指挥系统等消耗的能源量，扣除工序回收的能源量，不包括直接为生产服务的附属生产系统(如食堂、保健站、休息室等)消耗的能源量^[1]。

2012年全国重点钢铁企业烧结工序能耗为50．60kgce／t，与2011年相比下降了1．43kgce／t，其中，太钢的烧结工序能耗值是37．51kgce／t，在重点钢铁企业中最低，而最高能耗值是68．41kgce／t；2013年上半年全国重点钢铁企业烧结工序能耗为49．77kgce／t，比2012年下降1．17kgce／t，其中，东北特钢的烧结工序能耗值是32．83kgce／t，在重点钢铁企业中最低，最高能耗值是68．32kgce／t；可见企业之间各工序能耗最高值与最低值相差较大，重点钢铁企业的技术发展不平衡^[2]。

1 烧结节能技术

在烧结工序能耗中，固体燃耗约占80％，因此，降低固体燃耗是烧结节能工作的重点；此外，电力消耗约占13％，主抽风机和鼓风机消耗了绝大部分电能，而影响抽风机电耗的重要因素是烧结机及环冷机漏风率，烧结机的漏风率过大，因此，降低电耗的关键是降低烧结漏风率；除固体燃耗、电力消耗外，点火煤气燃耗约占6．5％，如图1所示，采用节能型点火炉、预热助燃空气等措施可以有效降低点火煤气的消耗；据统计，烧结工序中约有50％左右的热能被烧结烟气和冷却机废气带走，因此，烧结烟气余热利用技术也是降低烧结工序能耗的重要技术之一。总之，按照烧结工序能耗结构，烧结节能技术分为降低固体燃耗节能技术、降低电耗节能技术、降低点火煤气消耗节能技术和余热回收利用技术。

1．1 降低固体燃耗节能技术

1．1．1 厚料层烧结技术

厚料层烧结技术是降低固体燃耗的重要措施，该技术是通过加高烧结机台车栏板，增加料层厚度，从而利用料层的自动蓄热，减少混合料中的配碳量。此外，该技术的应用还能提高烧结矿质量，另由于返矿量减少，烧结矿产量也得到提高。

烧结料层的自动蓄热作用随着料层高度的增加而加强，当料层高度为180~220mm时，蓄热量只占燃烧带热量总收入的35％~45％，当料层高度为400mm时，蓄热量达55％~60％。因此，提高料层厚度，采用厚料层烧结，充分利用烧结过程的自动蓄热，可以降低烧结料中的固体燃料用量。根据生产实践，料层每增加10mm，燃料消耗可降低1～3kgce／t左右。综合考虑烧结矿各项指标，目前国内烧结料层厚度维持在600~800mm之间。

1．1．2 小球烧结技术

小球烧结技术是将铁精矿、富铁矿、熔剂(石灰石或白云石)、返矿、生石灰和少部分固体燃料加水混合制成小球团，然后将小球团和固体燃料混合，混合后用偏析布料法将小球料布在烧结机上，然后点火烧结，制造出小球烧结矿，可改善烧结混合料的透气性，进而提高烧结矿的产量和质量。

该技术主要适用于采用细精矿或以部分细精矿作为烧结原料的烧结厂。国内某厂烧结机采用小球烧结工艺后，料层厚度增加了100mm，在单位风量只增加2．85％的情况下，因料层提高而产生的自动蓄热作用使热量使用率进一步提高，燃料配比因此而降低，烧结固体燃耗由51kgce／t下降到46kgce／t。

1．1．3 燃料分加技术

燃料分加技术是小球烧结技术的完善，在加强原料的混合制粒后，传统的燃料添加方式会造成矿粉深层包裹燃料，从而妨碍燃料颗粒的燃烧。该技术通过把燃料在一混、二混分别添加，以燃料为核心外裹矿粉的颗粒数量及深层嵌埋于矿粉粘附层里的燃料数量会受到限制，从而使大多数燃料附着在球粒表层，有利于燃料的充分燃烧，能改善燃烧效果，降低固体燃耗。日本新日铁某炼铁厂170m²烧结机采用焦粉分加技术后，焦粉消耗由原来的60．0kgce／t降至56．3kgce／t。

1．2 降低电力消耗节能技术

目前，降低烧结电耗的节能技术主要是降低漏风率技术。降低漏风率技术是降低电耗的关键措施，该技术是加强对机头机尾两端的密封和滑道的密封，采用密封性好、使用寿命长的密封装置。对于边缘漏风，则可采取适当增加边缘料水分，同时使用压辊压实边缘的做法来减少漏风。台车与风箱滑道之间的漏风、烧结台车本体漏风可采用全屏蔽多级磁力密封方式。头尾密封装置与台车底面之间的漏风可采用全金属柔磁性密封装置。

据统计，如漏风率减少10％，可增产5％～6％，每吨烧结矿可减少电耗2kWh，成品率提高1．5％～2．0％，同时可减少噪声，改善环境。日本新日铁某烧结机采用降低漏风率措施后，漏风率降低了12．5％，电耗降低了1．96kWh／t，相当于每降低10％的漏风率，电耗降低1．56kWM；国内某钢厂将烧结机漏风率从71．4％降到42．99％后，电耗降低了4．33kWh／t降至20．21kWh／t，即每降低10％的漏风率，电耗降低1．54kWh／t左右。

1．3 余热回收利用技术

1．3．1 烧结余热回收发电技术

烧结余热发电技术是将环冷机一段及二段高温废气回收，经余热锅炉产生蒸汽进行发电的技术。该技术不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体，能够有效提高烧结工序的能源利用效率，平均每吨烧结矿产生的烟气余热回收可发电20kWh，折合吨钢综合能耗可降低约8kgce／t。目前国内烧结余热发电技术发展较为广泛，但余热废气受生产稳定性的影响较大，进而造成发电量不稳，国内各钢铁企业的应用效果不一。

1．3．2 热风烧结技术

热风烧结以热风的物理热代替部分固体燃料的燃烧热，使烧结料层上、下部热量和温度的分布趋向均匀，同时，由于上层烧结矿处于高温作用时间较长，大大减轻了因急冷造成的表层强度降低，因此，热风烧结具有改善表层强度的重要作用。热风烧结的热风来源有烧结机尾部废气、冷却机废气和点火器废气。由于配料中固体燃料减少，固定碳分布趋于均匀，减少了形成脆性、薄壁、大孔结构的可能性，有利于烧结矿强度的提高。

热风烧结的主要特点有：降低固体燃耗(可节省固体燃耗约0．5～1．5kgce／t)、改善表层烧结矿强度；降低烧结矿中FeO含量；改善烧结矿还原性；降低烧结矿的硫含量；优化成品矿粒度组成、降低返矿量；提高烧结矿铁品位。热风烧结的主要工艺流程如图2所示。

1．3．3 热风点火技术

热风点火技术是利用环冷机低温废气进行热风助燃的技术，该技术近年被国内钢厂逐步采用，还处于发展阶段，该技术可节省约25％～30％高炉煤气。

2 烧结节能技术标准化工作

2．1 节能标准工作现状

冶金行业节能标准化起步较晚，在制定过程中充分考虑了标准与国家政策、自主研发成果、行业需求相结合，标准技术内容和水平力求符合当前节能技术发展要求，促进行业的节能技术的应用和推广，如蓄热式燃烧技术、干熄焦技术、烧结余热利用技术、矿热炉节能技术等。包括《钢铁企业能效指标计算导则》等基础标准在内，冶金节能领域现行标准有20多项，标准体系框架的构建已基本完成，标准体系也在不断完善。

具体到烧结工序的节能标准化，除通用的基础、方法标准外，现行的节能技术标准有1项：YB／T4254—2012《烧结冷却系统余热回收利用技术规范》，烧结废气余热利用是钢铁工业“十二五”期间重点推广的节能技术，该标准规范了烧结冷却系统余热资源的回收利用，标准的实施为烧结系统的设计和施工运行提供指导，钢铁企业通过烧结余热回收系统达到节约资源、改善生产条件、保护环境的作用，同时可降低烧结生产成本，给企业带来良好的经济效益。

2．2 下一步工作

为尽快完善烧结节能标准化工作，满足推广先进节能技术的需求，下一步工作重点应从以下几方面展开：

1)加快制定节能技术标准。

厚料层烧结技术、小球烧结技术、降低漏风率技术、余热回收利用技术等都是国家重点推广的先进技术，这些技术的节能效果好，应尽快对其进行标准化的可行性分析，如果适于转化标准，尽快组织钢铁企业、设计单位、研究院所等制定标准，规范其设计和施工运行。

2)逐步完善配套方法标准。

目前，尚无烧结专用节能方法标准，如烧结热平衡计算方法、评价节能技术节能效果的节能量的计算方法、点火炉燃烧计算方法等配套的标准应逐步完善。

3)初步建立节能监测标准。

节能监测是促进企业节能降耗、合理用能、提高经济效益的重要手段。对耗能设备进行用能监测，掌握耗能状况，挖掘节能潜力，能够为节能技改提供科学依据。目前，节能监测标准尚为空白，应针对烧结机、主抽风机、点火炉等耗能设备建立监测标准，包括监测项目、监测方法及评价指标等。

3 结语

厚料层烧结、小球烧结、降低漏风率、余热回收利用等技术是近年来国家重点推广的先进节能技术。其中，烧结冷却系统余热回收利用技术已经成功转化为标准，该标准是国家有关规程和技术经济政策在钢铁工业烧结厂的的具体体现。在今后工作中，将重点落实上述重点节能技术标准的制定工作，加强节能技术示范推广，同时，逐步完善配套的方法标准、节能监测标准，为节能技术标准提供支撑，促进节能降耗。

参 考 文 献：

[1]   周继程，郦秀萍，上官方钦，等．我国烧结工序能耗现状及节能技术和措施[J]．冶金能源，2010，(29)2：23—26．

[2]   王维兴．2013年上半年重点钢铁企业能源能源利用状况评述[C]．中国金属学会．第九届中国钢铁年会论文集．北京：冶金工业出版社，2013．