淺談鋼鐵廠燒結工藝的節能環保設計

摘 要：近幾年來，鋼鐵行業產能過剩嚴重，整個行業的競爭環境日益惡劣，經濟效益大幅滑坡，影響了行業的進一步發展，同時也給國家的節能環保造成重大壓力。鋼鐵廠的燒結部分是能量消耗的主要環節之一，通過技術創新，積極改進鋼鐵廠燒結工藝是鋼鐵廠實現節能環保的重要途徑之一。文章對燒結工藝的節能環保設計進行了介紹。

關鍵詞：鋼鐵廠；燒結工藝；節能環保設計

中圖分類號：TF046.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）3-0054-01

1 鋼鐵廠燒結工藝

鋼鐵廠的燒結是原材料加工成鋼鐵的重要步驟，它通過燒結機將各種礦石依據高爐的需要加入一定的熔劑、燃料，通過點火燃料燃燒，在抽風作用下，在燃料提供熱量下，將各種礦石通過液相粘結形成具有一定粒度的燒結礦，供高爐使用。一般來說，鋼鐵廠的燒結工藝流程主要包括燒結前原料的預混處理，配料、混合加水、布料、點火、燒結、冷卻、整粒等環節。通過燒結工藝的創新設計，使得燒結工藝更加適應原材料的特性，保證燒結過程中產品的質量以及更進一步的節能、環保。

2 燒結工藝節能設計

我國大部分鋼鐵廠都是以燒結礦作為高爐的主要爐料，燒結能耗是鋼鐵工業耗能的重要部分，主要包括固體燃料、點火燃料、電能消耗等。所以，燒結環節要真正做到節能環保，就需要在以下幾個方面進行設計。

2.1 降低固體燃料消耗

一是實施厚料層燒結技術。由于燒結過程中，厚料層燒結自動蓄熱效果更高，可以有效降低燃料配比；燒結過程的邊緣效應的比例降低，有利于燒結成品率的提高，單位產品消耗的燃料降低。所以應該在機器設備允許的范圍內逐步增高燒結機結料層的厚度。二是科學回收利用生產過程中的含碳粉塵。鋼鐵企業在燒結以及其它環節中會產生大量的含鐵、含碳粉塵，通過控制粉塵中的有害雜質，在燒結環節采用混勻礦、小球燒結等方式加以利用，既代替了一部分固體燃料（例如焦粉），又回收了鐵、碳等原材料。三是采取措施改善固體燃料的燃燒效果和性能。固體燃料的不完全燃燒是燒結熱能損失的重要原因，可以通過控制燃料粒度以及粒度分布來改善燒結過程中的傳熱和燃燒速度，從而有效減少不完全燃燒比例。另外，還可以進行燃料結構、燃料投入方法的合理選擇，改善燃料的燃燒環境；同時，積極利用催化劑助燃，使得固體燃料充分燃燒。四是強化制粒的科學性。我國燒結生產的大部分原材料由于品位較低往往需要磨得非常細才能選出合格的精礦，所以在燒結工藝的制粒過程中要充分考慮到燒結過程中的透氣性以及氣體偏流問題，避免能耗的不合理。五是充分利用外部供熱。混合燃料之前可以利用熱返礦、生石灰以及通過圓筒混合機通入蒸汽、熱風燒結來提高燒結料的溫度，減少固體燃料的使用。

2.2 降低點火耗能

據有關數據統計，點火耗能占到燒結耗能的十分之一左右，降低點火耗能主要可以通過兩個方面來進行，一是積極推廣和應用節能型點火爐。新型節能點火爐摒棄了以往使用的套管式或者渦流式燒嘴，大多采用了線性、多縫式、面燃式燒嘴，不但簡化了點火爐的結構，同時強化了點火的效率，降低了點火能耗。隨著對燒嘴火焰分布、點火爐溫度場分布的進一步研究，節能型點火爐的能耗必將進一步的降低。二是采用預熱助燃空氣的方式，提高點火爐燃燒的溫度，從而達到降低點火能耗的目的。在操作實踐中，可以直接使用熱廢氣作為助燃空氣或者作為熱源預熱助燃空氣，如果助燃空氣預熱到300？觷以上，理論上可以節約點火燃料約1/4。同時還可以通過預熱混合料使得燒結料層的過濕層消失，從而改善料層的透氣性，降低點火耗能，提升燒結速度和質量。

2.3 降低電能消耗

整個燒結工藝中，燒結過程的電耗是最主要的一部分，而其中的絕大部分是主抽風機的電耗。所以，燒結節電設計的關鍵是抽風機，實踐證明，通過減少漏風以及實現低風量操作相結合可以最大程度的減少抽風機的能耗。同時，通過采用變頻技術的燒結設備也是降低電耗的重要措施，變頻技術的頻率自動轉換功能，能夠根據生產需要合理調整設備所需頻率，減少機器設備的空轉。

2.4 余熱的回收利用

燒結工藝的熱支出中冷卻廢氣熱和廢氣顯熱占比超過一半，而燒結終點風箱的排放廢氣的溫度最高達500 ℃，加強燒結余熱的回收和利用是燒結節能和環保的重要內容。一是要注意余熱鍋爐的應用。通過在燒結礦冷卻系統中安裝余熱鍋爐進行熱交換產生蒸汽（平均氣溫200 ℃左右），然后利用生成的蒸汽進行發電、供熱（例如作為點火爐助燃空氣的熱源）。二是積極推廣余熱廢氣燒結技術。燒結過程中，廢氣以及冷卻機帶走的熱量占到燒結過程中產生熱量的一半左右，熱廢氣燒結技術可以充分利用這一部分熱量進行熱風燒結，熱風燒結使得燒結料層的溫度分布更加均勻，避免燒結過程中出現的溫度不足以及燒結礦強度低、粉末多等不良現象，降低固體燃料的消耗，極大改善燒結礦的質量。

3 燒結過程中的污染治理

燒結工藝過程中的污染物排放（以SO2為例）的比例僅次于焦化過程，是鋼鐵廠污染治理的重要部分。燒結過程產生的污染物主要包括二氧化硫、二氧化氮和二惡英污染。燒結廢氣中硫的來源主要是鐵礦石中的硫化鐵以及燃料中的有機硫等，燒結廢氣中的氮則來自于燃料或者空氣中，二惡英是氯化環芳烴類化合物的一種，屬于毒性較大的化合物之一，對人類健康造成嚴重威脅，有研究資料表明，鋼鐵廠的燒結料層中會產生二惡英化合物，二惡英生成的量和燒結原料中碳氫化合物含量密切相關。

燒結工藝污染物的治理是鋼鐵廠污染物治理的重要組成部分，也是鋼鐵企業社會責任的重要體現。針對不同的污染物可以采取不同的工藝設計來進行有效治理。①燒結廢氣中的粉塵。一般采用旋風除塵器、布袋除塵器以及電除塵等，其中后兩者采用較多。②二氧化硫。一般使用各種脫硫裝置進行去除，而不同的脫硫裝置采用的方法又有不同，其中石灰-石膏法的應用最廣，效果也最好，去除率可以達到90%以上。③NOX。NOX的排除首要的是要采用節能型的點火裝置，同時要安裝專用裝置，最后就是需要采用合適的催化劑。有條件的鋼鐵廠可以采用先進的專門裝置，去除粉塵、脫硫和脫氮同時進行。

4 結 語

黨的十八屆三中全會提出了生態文明建設的愿景，對節能環保提出了更高的要求，作為國家重要的基礎行業，鋼鐵行業企業需要積極進行工藝創新設計，在創造良好經濟效益的同時創造更好的社會效益。

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