PDF《烧结工艺综合节能与环保的现状与意义》

收稿日期 :

2002 -

04 -

10 金永龙(1969~ ) ,博士/ 副教授 ;

114002 辽宁省鞍山市.

烧结工艺综合节能与环保的现状与意义 金永龙 张军红 徐南平 邬士英 (鞍山科技大学) 苍大强 (北京科技大学) 摘要阐述了烧结工艺的能耗及环保的现状 , 并介绍了目前常用的一些节能与环保技术 , 突 出了节能、环保在现代烧结工艺中的重要地位. 关键词 烧结 节能 环保 THE STATUS AND IMPORTANT PURPORT OF MULTI ENERGY SAVING AND ENVIRONMENTAL PROTECTION IN SINTERING PROCESS Jin Yonglong Zhang Junhong Xu Nanping Wu Shiying (Anshan Science and Technology University) Cang Daqiang (University of Science and Technology Beijing) Abstract The status of energy consumption and environment at protection , some technologies of ener2 gy saving and environmental protection in sintering process are introduced in thispaper. Their important situation in modern sintering plants is emphasized. Keywords sintering process energy saving environmental protection

1 烧结过程节能〔 1~5〕 我国是以烧结矿为高炉主要炉料的国家之 一.80 年代以来我国烧结矿的产量呈上升趋 势,1985 年的产量大约为 67173Mt ,

1993 年 达到了 112161Mt , 而1996 年为 142Mt , 居世 界第一位.烧结能耗占钢铁工业总能耗的比例 大约为

10 %~15 %.烧结能量消耗主要是固 体燃料消耗、点火燃料消耗、电耗等 , 它们占 烧结总能耗的大致比例为 : 固体燃料

75 %~

80 % , 点火热耗

5 %~10 % , 电力消耗

13 %~

20 %;

根据资料统计 , 我国能耗是逐年递减 的,但目前和日本、德国等先进国家比较 , 高 出的固体燃料消耗为 1019~1117kgce/ t , 点火 燃料高2169 ~ 3126kgce/ t , 电耗高318 ~ 319kgce/ t , 总燃耗高 1714~18186kgce/ t .根 据目前的年生产量计算 , 如果我国烧结的能耗 和日本一样 , 那么每年应当可以节约 2147~ 2168Mtce , 数量是相当大的 , 所以进一步降 低烧结能耗是当务之急 ! 另外 , 由于国内各钢 铁企业烧结装备水平的差异 , 各烧结厂的能耗 相差十分悬殊. 烧结节能包括降低固体燃料消耗、点火燃 料消耗、电耗及热废气回收等几个方面 , 下面 作一些简单的介绍. (1) 降低固体燃料消耗 降低固体燃耗的措施有很多 , 主要的有如 下几种 : ① 厚料层操作.由于烧结过程的自蓄热作 用,厚料层有利于降低固体燃耗.目前 , 大型

2 1 冶金能源21 卷4期200217 烧结机烧结料层的厚度大多达到 500mm 以上 , 并还有增高的趋势.如宝钢的烧结料层从 500mm 增加到600mm 时,固体燃料降低1104kg/ t .目前宝钢 3DL 的料层高度达到了 670mm 以上. ② 回收利用部分含碳粉尘.钢铁企业产生 大量的含铁、碳粉尘 , 其中 FeO、C 含量较 高,可以通过混匀矿、小球烧结等技术措施加 以利用.不仅有利于 废物 资源的合理利 用、有利于环保 , 而且可以回收部分铁、碳,如宝钢的实践表明 , 由于粉尘含碳 , 相当于替 代了 214kg/ t 的焦粉.但是 , 粉尘的利用应当 注意其有害杂质 (Zn、K、Na) 的控制 , 以免 对高炉冶炼产生不利的影响. ③ 改善固体燃料的燃烧性能和燃烧效果. 固体燃料的燃烧特性和效果 , 决定了烧结过程 燃烧的产物比例、残碳量等.如固体燃料的不 完全燃烧 , 是固体燃料热量损失的重要原因之 一,碳的不完全燃烧和完全燃烧相比 , 相当于 损失了 2/

3 的热量.改善固体燃料的燃烧特性 主要包括控制燃料粒度和粒度分布 , 即控制合 理的烧结过程传热和燃烧速度 ;

选择合理的燃 料结构 ;

合理选择燃料加入方法 , 改善固体燃 料的燃烧条件 ;

研究行之有效的催化助燃剂 , 使固体燃料燃烧充分 , 从而降低残碳量等. ④ 强化制粒过程 , 保证烧结过程的透气 性,从而保证烧结产量的稳定和提高.我国用 于烧结生产的大部分国产精矿 , 由于品位较低 需要磨得很细 , 才能选出合格品位的精矿.所 以在烧结过程中必须强调强化制粒 , 否则将使 烧结过程的透气性变差或气体偏流 , 导致产量 降低、能耗增加. ⑤ 利用外界显热.在混合料燃烧前利用外 部供热 , 如利用热返矿、使用生石灰、在圆筒 混合机通入蒸汽、热风烧结等 , 使烧结料温度 提高.由于该部分显热可部分代替固体燃料的 燃烧热 , 因而可降低固体燃料的消耗. (2) 降低点火燃耗 点火 能耗大约占烧结总能耗的5%~10 % , 是烧结节能的一个重要方面.降低点火 能耗主要包括 : ① 节能型点火炉的研究应用.节能型点火 炉是

80 年代烧结工艺的一项重要节能技术. 在此之前 , 一般使用套管式烧嘴和涡流式烧 嘴,特点是高、大、笨,点火能耗高 , 普遍大 于01180 G J/ t .另外 , 套管式烧嘴在宽度方向 温度是不均匀的 , 两烧嘴之间温度较低 , 势必 要消耗过多的煤气以保证料面温度都达到点火 要求的水平 (如1200 ℃ ) .80 年代以来 , 日本 相继开发成功了一系列节能型点火炉 , 其中线 型烧嘴、多缝式烧嘴及面燃式烧嘴是日本应用 最为成功的节能型烧嘴. 我国在节能型点火炉的研究和应用方面也 取得了巨大的成绩.如长沙黑色冶金矿山设计 院、马鞍山钢铁冶金设计研究院、鞍山黑色冶 金矿山设计院等在引进、吸收和发展国外先进 点火技术的基础上 , 相继推出了自己的节能型 烧嘴.但在深层次的基础理论方面作的研究还 不够 , 如烧嘴火焰分布状态、点火炉温度场分 布等还需做更系统研究. ② 预热助燃空气.利用热废气作为点火炉 的助燃空气或作为热源预热助燃空气 , 可以提 高点火炉燃烧的温度 , 降低点火燃耗.根据文 献,如果将助燃空气预热到

300 ℃, 理论上可 以节约焦炉煤气

24 %.预热混合料使混合料 预热到露点温度以上 , 可以改善烧结料层的透 气性 (过湿层消失) , 从而提高烧结机的烧结 速度 , 提高烧结矿产量. (3) 降低电耗 烧结过程的电能消耗占烧结工序能耗的

20 %以上 , 而绝大部分是抽风机的消耗.烧结 节电的关键措施 , 是减少漏风和实现低风量操 作.日本烧结的电耗低 , 主要原因就是低漏风 率和低风量烧结相结合达到的. (4) 热废气的回收利用 从热支出可以看出 , 冷却废气热及废气显

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21 卷4期200217 冶金能源热占烧结总热收入的

50 %左右 , 而靠近烧结 终点风箱的废气及冷却废气的温度可达 160~

500 ℃, 平均温度也可达

200 ℃以上 , 所以如 何回收这部分热量也是烧结节能的重要工作. ① 余热锅炉的应用.利用烧结系统产生废 气的余热 , 采用热交换器发生蒸汽 (200 ℃ 左右) , 然后利用蒸汽发电、供热等 , 可以回收 大量的余热.日本的许多烧结机安装了废热锅 炉余热回收利用. ② 热废气烧结技术.热废气烧结技术可以 充分利用烧结过程废气及冷却机废气带走的热 量,这部分热量占烧结总热量的

50 %左右. 热风烧结可使烧结料层温度分布较均匀 , 尤其 是降低表面温降速度 , 克服........