淺談降低燒結(jié)工序能耗的措施

吳杰群

摘 要：隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)的推行，給我國(guó)的大型工業(yè)產(chǎn)業(yè)的節(jié)能降耗提出了新的要求，而鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)工藝是消耗能源較多的環(huán)節(jié)之一，所以該環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗直接關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)行業(yè)。因此，鋼鐵行業(yè)中的燒結(jié)工序成為降低能耗的一個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域。本文主要對(duì)于當(dāng)前我國(guó)燒結(jié)工序的能耗現(xiàn)狀開(kāi)展研究，然后對(duì)于燒結(jié)工序之所以消耗能源多的原因進(jìn)行分析，最后提出了降低燒結(jié)工藝能耗的措施，希望可以降低當(dāng)前燒結(jié)工序所消耗的能源。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)工序;能耗;節(jié)能降耗

中圖分類(lèi)號(hào)：TF046.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）01-0058-02

在鋼鐵企業(yè)中，燒結(jié)工序所消耗的能源僅次于高爐煉鐵，因此具有巨大的節(jié)能潛力。而當(dāng)前燒結(jié)工序能耗的降低成為了鋼鐵行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，而降低燒結(jié)工序的能耗還可以有效地降低燒結(jié)成本。在開(kāi)展燒結(jié)工序的過(guò)程中，其能耗主要包括固體燃料消耗、點(diǎn)火燃料消耗以及動(dòng)力消耗等。因此，如果可以有效地解決燒結(jié)工序的能耗問(wèn)題，既可以降低鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時(shí)還可以提高市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

1 燒結(jié)工序的能耗現(xiàn)狀

雖然我國(guó)近幾年在鋼鐵工業(yè)方面取得了非常大的進(jìn)步，并且其中的燒結(jié)工序也得到良好的完善，但是相較于其他的發(fā)達(dá)國(guó)家之間，仍舊還存在一定的差距，而能源消耗指標(biāo)方面也同樣存在差距。也就是說(shuō)，燒結(jié)礦噸耗要高于發(fā)達(dá)國(guó)家，因此，我國(guó)當(dāng)前的燒結(jié)工序與發(fā)達(dá)國(guó)家之間比較，還存在較大的差距。所以，對(duì)于燒結(jié)工序?qū)嵤┕?jié)能減排十分有必要，同時(shí)可節(jié)約的伸縮空間也非常大[1]。

2 燒結(jié)工序能源消耗的原因

2.1 重產(chǎn)量

在當(dāng)前，仍舊還有部分管理人員保留著“重高爐、輕燒結(jié)”的偏見(jiàn)思想，因此在這些鋼鐵企業(yè)中，其燒結(jié)生產(chǎn)能與高爐的生產(chǎn)能力之間不夠相稱(chēng)。而隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展進(jìn)步，高爐煉鐵的產(chǎn)量也在飛速上升，在這一步背景下對(duì)于熟煉率的要求也隨之得到了提升，因此著對(duì)于燒結(jié)工序來(lái)說(shuō)，是一種無(wú)形的壓力。而在這一壓力下，燒結(jié)廠(chǎng)將會(huì)將所有的精力放在燒結(jié)工序上來(lái)增加燒結(jié)礦的產(chǎn)量，但是基于理智的角度來(lái)看，這一過(guò)于追求高產(chǎn)量的做法是不可取的，因?yàn)橐雽?shí)現(xiàn)這一目的就需要以高耗能為基礎(chǔ)。這一做法雖然可以有效地提高產(chǎn)量，但是卻無(wú)法降低成本費(fèi)用。

2.2 科學(xué)技術(shù)含量低

由于我國(guó)的燒結(jié)工序相較于發(fā)達(dá)國(guó)家之間，仍舊還存在一定的差距，雖然經(jīng)過(guò)多年的研究，我國(guó)也已經(jīng)具備了一套自己的科技研究成果，但是技術(shù)含量相對(duì)偏低，仍舊無(wú)法與發(fā)達(dá)國(guó)家之間相比較。

3 降低燒結(jié)工序能耗的措施

3.1 利用燒結(jié)余熱

3.1.1 冷卻機(jī)熱廢氣的余熱

在進(jìn)行燒結(jié)的過(guò)程中，燒結(jié)機(jī)上經(jīng)過(guò)抽風(fēng)燒結(jié)的熱燒結(jié)礦將會(huì)從燒結(jié)機(jī)的尾部落下，然后掉落到冷卻機(jī)上，在此時(shí)平均料溫將會(huì)達(dá)到600-800℃。而燒結(jié)冷卻機(jī)上因?yàn)橛欣鋮s風(fēng)罩，可以通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)使冷卻風(fēng)強(qiáng)制穿過(guò)熱料層，然后經(jīng)過(guò)氣固熱交換風(fēng)罩內(nèi)前段，此時(shí)的冷卻風(fēng)溫將會(huì)提高至300-400℃左右[2]。因此，余熱回收主要是在冷卻機(jī)的排氣顯熱、煙道排氣顯熱方面，而冷卻機(jī)排氣顯熱以及燒結(jié)煙氣顯熱在整個(gè)燒結(jié)過(guò)程中占據(jù)熱耗的30%，針對(duì)冷卻機(jī)高溫廢氣安裝余熱回收裝置，通過(guò)換熱所產(chǎn)生蒸汽或是發(fā)電，可以有效的提高能源的利用率，并節(jié)約能源，所以，通過(guò)對(duì)于燒結(jié)節(jié)能的潛力進(jìn)行不斷地挖掘，可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的。

3.1.2 冷卻機(jī)低溫區(qū)域煙氣余熱利用

冷卻機(jī)的余熱利用主要是通過(guò)利用高溫區(qū)域的煙氣，而低溫區(qū)域的煙氣將會(huì)被直接排放，通過(guò)冷卻機(jī)進(jìn)行平衡計(jì)算，可以得到未利用的煙氣余熱大概占據(jù)總熱量的20%左右，并且這部分的煙氣平均溫度主要在50℃左右，具有十分可觀(guān)的煙氣量，并且也同樣具有可回收利用的價(jià)值。該煙氣可以用以提供供暖、制冷、烘干等，甚至還可以將低溫余熱通過(guò)成熟的手段將其用來(lái)發(fā)電。所以，在降低燒結(jié)工序的能耗時(shí)，通過(guò)利用該部分煙氣進(jìn)行余熱回收，也是一項(xiàng)有效的措施。

3.2 降低電耗

燒結(jié)電耗在整個(gè)燒結(jié)能耗成本中占據(jù)30%，而其中的環(huán)冷風(fēng)機(jī)以及抽風(fēng)機(jī)等都具有較大的耗電量，而風(fēng)機(jī)所消耗的電能與燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率之間具有較大的關(guān)系。當(dāng)前，我國(guó)的燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率大約在40%以上，而漏風(fēng)率越高將會(huì)導(dǎo)致主抽風(fēng)機(jī)的能耗越高，對(duì)于提高燒結(jié)生產(chǎn)能力產(chǎn)生嚴(yán)重的阻礙，同時(shí)還會(huì)造成生產(chǎn)成本上升，燒結(jié)礦質(zhì)量下降等后果。燒結(jié)漏風(fēng)的部位主要包含：臺(tái)車(chē)與風(fēng)箱滑道、臺(tái)車(chē)兩頭風(fēng)箱、臺(tái)車(chē)與臺(tái)車(chē)之間等。其中，臺(tái)車(chē)風(fēng)箱的首尾為機(jī)械式漏風(fēng)，所以需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行堵漏操作;而臺(tái)車(chē)本體出現(xiàn)漏風(fēng)的話(huà)，則是整個(gè)燒結(jié)漏風(fēng)最為關(guān)鍵的一個(gè)部分，由于臺(tái)車(chē)在進(jìn)行工作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較大的溫度變化，所以在出現(xiàn)熱膨脹時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致臺(tái)車(chē)欄板之間出現(xiàn)縫隙，而這一問(wèn)題可以通過(guò)及時(shí)更換臺(tái)車(chē)或是維修臺(tái)車(chē)、改善燒結(jié)布料，減少臺(tái)車(chē)擋板與混合料之間的邊緣漏風(fēng)等方式進(jìn)行解決，這樣可以有效地解決臺(tái)車(chē)本體漏風(fēng)的問(wèn)題;臺(tái)車(chē)與風(fēng)箱滑道之間的漏風(fēng)則可以通過(guò)改進(jìn)干油潤(rùn)滑效果、改進(jìn)斜滑道等方式進(jìn)行改善[3]。

3.3 降低固體燃耗

固體燃料的消耗在整個(gè)能耗成本中占據(jù)60%左右，所以，在熱收入方面降低固體燃料的消耗是燒結(jié)工序降低能耗的一個(gè)必要選擇。而降低固體燃料的消耗除了傳統(tǒng)的提高料層厚度、提高成品率、燃料分加、熱風(fēng)燒結(jié)、強(qiáng)化制粒、偏析布料等方式以外還可以從其他的方面進(jìn)行。

3.3.1 高爐除塵灰的配加

高爐重力除塵灰中含有鐵礦物，鐵礦物以磁鐵礦以及赤鐵礦為主，所以具有相對(duì)較高的含碳量，主要是焦炭粉末、不定型碳等形式;煉鐵干法除塵灰含鐵量較低（20% 30%），鐵礦物則主要是以磁鐵礦、赤鐵礦為主，碳的含有量相對(duì)較高，可以達(dá)到25%左右，其次以焦炭粉末、不定型碳的形式存在，但同時(shí)還含有一定量的有害元素，其成分主要為K2O、Na2O、Zn、A12O3[4]。通過(guò)利用高爐除塵灰取代部分固體燃料，可以有效地降低固體燃料的用量，同時(shí)還可以進(jìn)行廢物利用，避免污染環(huán)境，對(duì)于燒結(jié)工序有著明顯的節(jié)能降耗效果。

3.3.2 廢塑料在燒結(jié)工藝中的應(yīng)用

廢舊塑料的組分性質(zhì)與燃料的要求十分相符。塑料一般灰分處于0.32%之間，而揮發(fā)分則為98～99%這一階段，因此，在對(duì)于廢舊的塑料進(jìn)行燃燒之后，所得到的渣量微乎其微。而塑料的燃燒熱值為44000kJ/kg，要比無(wú)煙煤、焦炭等大很多，而傳熱傳質(zhì)燃燒具有良好的效果，非常符合燃料要求。而因?yàn)樗芰系闹瘘c(diǎn)非常低，并且易于助燃，所以與燒結(jié)工藝低溫點(diǎn)火的工藝要求也非常相符。無(wú)論是在燒結(jié)生產(chǎn)，還是在球團(tuán)生產(chǎn)中添加廢塑料作為染料，并不需要特殊的燃燒設(shè)備，并且工藝也非常的簡(jiǎn)單，同時(shí)配加廢塑料還可以有效地降低固體燃料的使用[5]。

3.3.3 原料合理搭配

因?yàn)槌噼F礦在燒結(jié)過(guò)程會(huì)與CO之間發(fā)生還原反應(yīng)，所以屬于吸熱反應(yīng)，將會(huì)消耗一部分的燃料，并降低燃料的使用效率。同時(shí)，因?yàn)槌噼F礦在燃燒的過(guò)程中，會(huì)進(jìn)行分解此時(shí)也會(huì)吸收部分熱量。而磁鐵礦在燒結(jié)過(guò)程中出現(xiàn)氧化還原反應(yīng)，是一種放熱反應(yīng)，能夠起到節(jié)省燃料的作用，所以在進(jìn)行原料的燒結(jié)過(guò)程中，需要盡量減少應(yīng)用赤鐵礦[6]。

3.4 嚴(yán)格把控生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)

3.4.1 科學(xué)配置、存儲(chǔ)和運(yùn)輸入燒料

科學(xué)配置的目的是為了能夠在實(shí)施過(guò)程中，充分的發(fā)揮出燃料性能，同時(shí)保障工序之間實(shí)現(xiàn)有效銜接。燃料灰分中常見(jiàn)的的化學(xué)成分主要有SiO2、MgO、FeO等，并且性能存在差異，在進(jìn)行燒結(jié)的過(guò)程中，如何將性能最大程度上的發(fā)揮出來(lái)，同時(shí)還可以降低原材料的成本、能源消耗等，這主要是取決于材料配比工作的合理性[7]。在進(jìn)行配比時(shí)，除了需要考慮化學(xué)性能外，還需要對(duì)于其價(jià)格與行情等方面進(jìn)行考察。除此之外，還需要對(duì)于燃料本身的粒度構(gòu)成以及燃燒后的反應(yīng)等進(jìn)行考慮。只有各項(xiàng)指標(biāo)十分均衡，才可以進(jìn)行采購(gòu)，并將其投入到燒結(jié)工序中進(jìn)行生產(chǎn)。

3.4.2 科學(xué)存儲(chǔ)入燒料

在入燒料采購(gòu)回來(lái)后，必須要立刻儲(chǔ)存，并且儲(chǔ)存工作需要從裝卸車(chē)開(kāi)始，只有要設(shè)計(jì)到入燒料的移動(dòng)，就需要采取審慎態(tài)度，保證移動(dòng)過(guò)程中，不會(huì)影響到入燒料自身的性能。一般情況下，該項(xiàng)工作需遵循的原則有：首先，選擇性能穩(wěn)定的輔料，并且盡可能的選擇不落地的輔料;其次，大配比鐵料距上料鎦子口短運(yùn)距原則，最后，對(duì)于入燒料使用挖掘機(jī)或者是油鏟適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行翻倒平鋪，使入燒料之間能夠充分的混合[8]。

3.4.3 優(yōu)化燃料加工過(guò)程

燒結(jié)燃料使用對(duì)粒度的要求是≤3mm，而最佳粒度是0.5～3mm，要控制≤0.5mm的粒度所占的比例。這是燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程需要維持一定時(shí)間的高溫，而粒度太細(xì)，燃燒時(shí)間短，導(dǎo)致高溫時(shí)間短，影響燒結(jié)液相的行成和液相的結(jié)晶過(guò)程，對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度影響較大。造成返礦增加，影響燒結(jié)煤耗增加。為控制燃料粒度，避免過(guò)粉碎，可以選用預(yù)篩分加四輥破碎的開(kāi)路流程，或者預(yù)篩分加棒磨的閉路流程，避免出現(xiàn)燃料過(guò)粉碎，減少燃料合格粒度中≤0.5mm的百分含量。

3.4.4 采用新工藝、新技術(shù)

改變傳統(tǒng)加蒸汽的方式，采用混合機(jī)加熱水提高混合料溫度，提高蒸汽熱能利用率;混合料低水低碳點(diǎn)火，減少煤氣消耗;臺(tái)車(chē)中部料面加蒸汽或者加噴霧水的方式來(lái)提高燒結(jié)燃燒速度，提高燒結(jié)過(guò)程的燃燒完全程度，提高燒結(jié)溫度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，燒結(jié)工序在整個(gè)的鋼鐵生產(chǎn)工程中，占據(jù)總能耗的10%以上，因此，該工序具有十分巨大的節(jié)能潛力，降低燒結(jié)能耗對(duì)于燒結(jié)礦質(zhì)量以及成品率等都具有良好的提高效果，可以有效地改善燒結(jié)生產(chǎn)指標(biāo)。而燒結(jié)工序能耗主要包括固體燃耗、電耗、動(dòng)力消耗以及點(diǎn)火熱耗等等，所以可以通過(guò)對(duì)于各個(gè)環(huán)節(jié)的能耗進(jìn)行合理的降低，才可以從整體上降低燒結(jié)工序的能耗，提高燒結(jié)礦的質(zhì)量與產(chǎn)量。本文主要對(duì)于當(dāng)前燒結(jié)工序的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，然后探討了燒結(jié)工序能源消耗的原因，最后提出了降低燒結(jié)工序能耗的措施。

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