探討鋼鐵廠燒結(jié)工藝的節(jié)能降耗

唐琛

摘要：鋼鐵廠根據(jù)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求，不斷完善燒結(jié)工藝生產(chǎn)環(huán)節(jié)，更新生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)化生產(chǎn)材料結(jié)構(gòu)，可以減少生產(chǎn)中能量消耗，提高鋼鐵廠整體生產(chǎn)力發(fā)展水平，提升鋼鐵廠在整個鋼鐵行業(yè)的發(fā)展地位。生產(chǎn)力水平高低與節(jié)能減排的實現(xiàn)都是影響鋼鐵廠發(fā)展的關(guān)鍵因素，在鋼鐵廠燒結(jié)工藝節(jié)能降耗設(shè)計上需兩者兼顧，才能促進(jìn)鋼鐵廠的整體發(fā)展，增加經(jīng)濟(jì)收益，從而擴(kuò)大規(guī)模，提升鋼鐵廠在工業(yè)發(fā)展中的主體地位。

關(guān)鍵詞：鋼鐵廠；燒結(jié)；節(jié)能；降耗

鋼鐵廠生產(chǎn)過程中其工序能耗一直是比較大的，這也給該行業(yè)的快速發(fā)展造成了一定程度的阻礙。近年來，我國鋼鐵行業(yè)逐漸意識到了能耗量過大造成的經(jīng)濟(jì)損失，因此，要采取了一系列切實、可行、有效性措施來控制各生產(chǎn)工序的能耗量，以期達(dá)到節(jié)能降耗的目的。而在諸多的鋼鐵生產(chǎn)工藝，燒結(jié)工藝一直占據(jù)著比較重要的位置，若能通過合理的節(jié)能降耗設(shè)計措施，來降低燒結(jié)工藝的能耗量，則可達(dá)到事半功倍的節(jié)能降耗效果。鋼鐵廠燒結(jié)工藝技術(shù)主要是指將粉末或粉末壓坯，加熱到低于其中基本成分的溶點溫度后，再以有效性措施和速度將其冷卻到室溫的一個過程。燒結(jié)的最終目的是使粉末之間發(fā)生粘結(jié)，使燒結(jié)體的強(qiáng)度增加，并將粉末顆粒的聚集體轉(zhuǎn)變成為晶粒的聚結(jié)體，最終獲得生產(chǎn)所需要的機(jī)械、物理性能的材料制品。鋼鐵廠燒結(jié)工藝的技術(shù)手段與流程，對燒結(jié)生產(chǎn)的質(zhì)量與產(chǎn)量有著重要且直接的影響，我國各鋼鐵廠也十分注重對先進(jìn)性技術(shù)指標(biāo)的應(yīng)用，并嚴(yán)格要求在燒結(jié)中選擇最為合適的工藝流程與操作方法。通過對當(dāng)前鋼鐵廠燒結(jié)工藝應(yīng)用情況的詳細(xì)分析，該生產(chǎn)工藝主要的流程包括有原料的接受、兌灰、拌合、篩分破碎、配料、混料、點火、抽風(fēng)燒結(jié)與冷卻、除塵等。隨著工業(yè)發(fā)展的迅速攀升，鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)中也在不斷創(chuàng)新與完善。燒結(jié)工藝節(jié)能降耗是鋼鐵廠重點關(guān)注的部分，直接關(guān)系著鋼鐵廠經(jīng)濟(jì)收益的多與少，牽制著鋼鐵廠的發(fā)展速度，因此鋼鐵廠燒結(jié)工藝的節(jié)能降耗勢在必行。

一、降低固體燃料消耗

固體燃料的不完全燃燒是燒結(jié)熱能損失的重要原因，可以通過控制燃料粒度及粒度分布，來改善燒結(jié)過程中的傳熱和燃燒速度，從而有效減少不完全燃燒比例?？梢赃M(jìn)行燃料結(jié)構(gòu)、燃料投入方法的合理選擇，改善燃料的燃燒環(huán)境；積極利用催化劑助燃，使得固體燃料充分燃燒?？茖W(xué)回收利用生產(chǎn)過程中的含碳粉塵。鋼鐵企業(yè)在燒結(jié)以及其它環(huán)節(jié)中會產(chǎn)生大量的含鐵、含碳粉塵，通過控制粉塵中的有害雜質(zhì)，在燒結(jié)環(huán)節(jié)采用混勻礦、小球燒結(jié)等方式加以利用，既代替了一部分固體燃料，又回收了鐵、碳等原材料，改善固體燃料的燃燒效果和性能。強(qiáng)化制粒的科學(xué)性。我國燒結(jié)生產(chǎn)的大部分原材料由于品位較低，往往需要磨得非常細(xì)，才能選出合格的精礦，所以在燒結(jié)工藝的制粒過程中，要充分考慮到燒結(jié)過程中的透氣性及氣體偏流問題，避免能耗的不合理。充分利用外部供熱?；旌先剂现翱梢岳脽岱档V、生石灰及通過圓筒混合機(jī)通入蒸汽、熱風(fēng)燒結(jié)來提高燒結(jié)料的溫度，減少固體燃料的使用。

二、燒結(jié)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計

燒結(jié)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝，朝著新型、科學(xué)性燒結(jié)工藝的轉(zhuǎn)變方面。1、變頻技術(shù)的應(yīng)用。在進(jìn)行鋼鐵燒結(jié)作業(yè)時，其所應(yīng)用到的設(shè)備包括有塵風(fēng)機(jī)、水泵、燒結(jié)風(fēng)結(jié)等諸。如果將這諸多的燒結(jié)設(shè)備中都加入變頻技術(shù)，便可通過變頻技術(shù)的自動頻率轉(zhuǎn)換特點，來對每臺設(shè)備所需頻率進(jìn)行實時、動態(tài)、科學(xué)的調(diào)整，便能盡最大程度地減少設(shè)備不必要的能量消耗，為促進(jìn)水、電資源的充分使用打好基礎(chǔ)。2、結(jié)化原料混勻燒結(jié)技術(shù)的應(yīng)用?；趥鹘y(tǒng)的原料混勻燒結(jié)技術(shù)存在的一些缺點，在高科技的發(fā)展下，我們可對此項技術(shù)進(jìn)行切實、合理的強(qiáng)化，以提高燒結(jié)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。通過將燒結(jié)原材料充分混勻成大小相似的顆粒，促進(jìn)燒結(jié)工藝的順利進(jìn)行，從而生產(chǎn)出高品質(zhì)的產(chǎn)品。3、小球與小球團(tuán)燒結(jié)技術(shù)的應(yīng)用。小球與小球團(tuán)燒結(jié)技術(shù)應(yīng)用于當(dāng)前鋼鐵廠的燒結(jié)工藝中時，可以有效地降低工藝中的能源消耗。該技術(shù)主要是將燒結(jié)工藝中大量的燃料粘結(jié)于表面，給予燃料一定的空間感，使燃料能夠充分燃燒，促進(jìn)燃料的有效利用，起到節(jié)能降耗的效果。4、厚料及鋪平燒結(jié)設(shè)計。在鋼鐵廠燒結(jié)工藝中，厚料及鋪平燒結(jié)方法的設(shè)計與應(yīng)用，是促進(jìn)節(jié)能降耗的有效性手段之一。在燒結(jié)前期進(jìn)行操作時，可科學(xué)合理地將料層的厚度提高到一定范圍內(nèi)，從而達(dá)到改善燒結(jié)料自動蓄熱能力，提升燃燒所需熱量的目的。燒結(jié)工藝操作中，需對平料裝置進(jìn)行合理的優(yōu)化與改造，規(guī)避燒結(jié)料面不平整導(dǎo)致的燃燒不充分問題，使材料的鋪平更加細(xì)化、規(guī)范，以此來提高燒結(jié)過程的有效風(fēng)量，并使固體燃料消耗得到下降，進(jìn)一步促進(jìn)節(jié)能降耗措施的順利開展。

三、高堿度燒結(jié)的運用與生石灰加熱水消化設(shè)計

以往的酸性及自熔性燒結(jié)到高堿度燒結(jié)技術(shù)的轉(zhuǎn)變，是由于高堿度燒結(jié)技術(shù)更加適用于現(xiàn)在不斷發(fā)展的鋼鐵廠燒結(jié)工藝。高堿度燒結(jié)技術(shù)對于鋼鐵材料的回收利用有很好的還原性，它的運用可以將廢棄的鋼鐵材料做一個二次利用，還原材料的利用率，在燒結(jié)工藝中起到節(jié)約能源，降低鋼鐵廠損耗的作用。在鋼鐵廠燒結(jié)工藝的節(jié)能降耗設(shè)計中，利用生石灰加熱水消化，促進(jìn)石灰的完全消化，來達(dá)到節(jié)能降耗的目的，已經(jīng)成為各鋼鐵廠普遍使用的設(shè)計手段之一，因此，設(shè)計人員在實際的節(jié)能降耗設(shè)計中，一定要重視對生石灰的應(yīng)用。在保證生石灰質(zhì)量穩(wěn)定的情況下，將其作為燒結(jié)溶劑，并采用生石灰加熱水消化的方式，促進(jìn)生石灰的完全消化，使其能夠在減少燒結(jié)過程碳酸鹽分解耗熱情況下，提高混合料溫度，改善料層的透氣性，從而有效促進(jìn)鋼鐵廠燒結(jié)工藝的節(jié)能降耗。

四、降低點火耗能

有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，點火耗能占到燒結(jié)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(jìn)行，一是積極推廣和應(yīng)用節(jié)能型點火爐。新型節(jié)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(jié)構(gòu)，同時強(qiáng)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(jìn)一步研究，節(jié)能型點火爐的能耗必將進(jìn)一步的降低。二是采用預(yù)熱助燃空氣的方式，提高點火爐燃燒的溫度，從而達(dá)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(yù)熱助燃空氣，可以節(jié)約點火燃料。同時還可以通過預(yù)熱混合料使得燒結(jié)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(jié)速度和質(zhì)量。endprint

五、大型設(shè)備及自動化生產(chǎn)的應(yīng)用

為了減少燒結(jié)工藝中的材料浪費，降低環(huán)境污染，鋼鐵廠摒棄了以往的小型燒結(jié)設(shè)備，采用大型燒結(jié)設(shè)備，原因在于大型燒結(jié)設(shè)備能起到節(jié)能降耗的作用，為鋼鐵廠創(chuàng)造最大化利益。大型燒結(jié)設(shè)備在燒結(jié)工藝中能夠合理利用資源，減少燒結(jié)中不必要的資源浪費，起到節(jié)能降耗的作用。大型燒結(jié)設(shè)備生產(chǎn)出來的材料質(zhì)量好，可以減少返工率，在一定程度上節(jié)約制造時間，提高鋼鐵廠工作效率。大型燒結(jié)設(shè)備在燒結(jié)工程中比較節(jié)約資源，這樣一來，整個生產(chǎn)過程就大大降低了生產(chǎn)成本，提高鋼鐵廠的整體經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)在鋼鐵廠燒結(jié)工藝中已不再過多運用人工操作燒結(jié)生產(chǎn)。傳統(tǒng)的人工操作生產(chǎn)效率低，因為操作人員要兼顧各個生產(chǎn)程序的運行，人力有限，阻礙生產(chǎn)。人存在惰性，若生產(chǎn)操作人員出現(xiàn)工作疏忽的現(xiàn)象，會直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。而自動化生產(chǎn)操作的運用，生產(chǎn)全程都有計算機(jī)自動化操作，對生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格檢測和質(zhì)量把控，避免了一些人為因素造成的產(chǎn)品質(zhì)量問題，提高了燒結(jié)工藝的生產(chǎn)效率，保證了生產(chǎn)質(zhì)量，不僅如此，自動化的生產(chǎn)操作還為鋼鐵廠節(jié)省了大量勞動力，降低了生產(chǎn)成本，增加了鋼鐵廠的利潤額，促進(jìn)鋼鐵廠的長遠(yuǎn)發(fā)展，促進(jìn)其在整個社會經(jīng)濟(jì)中的地位。

六、燒結(jié)工藝中進(jìn)行余熱回收再利用

燒結(jié)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(jié)終點風(fēng)箱的排放廢氣的溫度最高達(dá)500℃，加強(qiáng)燒結(jié)余熱的回收和利用是燒結(jié)節(jié)能和環(huán)保的重要內(nèi)容。重視對鋼鐵廠燒結(jié)工藝中余熱回收再利用的設(shè)計很有必要。余熱回收利用原理是將冷卻機(jī)中廢氣與燒結(jié)煙氣中儲存的余熱進(jìn)行回收再利用，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。目前部分鋼鐵燒結(jié)廠已經(jīng)為余熱的回收利用研發(fā)了一種翅片管式蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)高頻的焊接制片管，更加有利于余熱傳送，傳熱效率高，推動了燒結(jié)工藝的工作進(jìn)程，余熱的回收二次利用，也給鋼鐵廠減少了能源開支，起到節(jié)能降耗的作用。要注意余熱鍋爐的應(yīng)用。通過在燒結(jié)礦冷卻系統(tǒng)中安裝余熱鍋爐進(jìn)行熱交換產(chǎn)生蒸汽，然后利用生成的蒸汽進(jìn)行發(fā)電、供熱。積極推廣余熱廢氣燒結(jié)技術(shù)。燒結(jié)過程中，廢氣及冷卻機(jī)帶走的熱量占到燒結(jié)過程中產(chǎn)生熱量的一半左右，熱廢氣燒結(jié)技術(shù)可以充分利用這一部分熱量進(jìn)行熱風(fēng)燒結(jié)，熱風(fēng)燒結(jié)使得燒結(jié)料層的溫度分布更加均勻，避免燒結(jié)過程中出現(xiàn)的溫度不足及燒結(jié)礦強(qiáng)度低、粉末多等不良現(xiàn)象，降低固體燃料的消耗，極大改善燒結(jié)礦的質(zhì)量。

七、燒結(jié)過程中的污染治理

燒結(jié)過程產(chǎn)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(jié)工藝過程中的污染物排放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(jié)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(jī)硫等，燒結(jié)廢氣中的氮則來自于燃料或者空氣中，二惡英是氯化環(huán)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(yán)重威脅，有研究資料表明，鋼鐵廠的燒結(jié)料層中會產(chǎn)生二惡英化合物，二惡英生成的量和燒結(jié)原料中碳?xì)浠衔锖棵芮邢嚓P(guān)。燒結(jié)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(yè)社會責(zé)任的重要體現(xiàn)。針對不同的污染物可采取不同的工藝設(shè)計來進(jìn)行有效治理。燒結(jié)廢氣中的粉塵，一般采用旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器及電除塵等，其中后兩者采用較多。一般使用各種脫硫裝置進(jìn)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(yīng)用最廣，效果也最好，去除率可以達(dá)到90%以上。NOX的排除首要的是要采用節(jié)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(jìn)的專門裝置，去除粉塵、脫硫和脫氮同時進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]張紅靜，鋼鐵燒結(jié)工藝余熱利用技術(shù)[J]，節(jié)能與環(huán)保，2014（1）

[2]李繼淦，我國燒結(jié)球團(tuán)行業(yè)脫硫現(xiàn)狀及減排對策[J]，城市建設(shè)，2013（12）

[3]張興強(qiáng)、夏平、黃永昌，韶鋼燒結(jié)煙氣濕式鎂法脫硫工藝優(yōu)化[J]，南方金屬，2013（6）

[4]孫艷紅，濟(jì)鋼燒結(jié)節(jié)能降耗與工藝優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用[J]，冶金信息導(dǎo)刊，2012（5）

[5]孟輝、喬非、李莉，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的燒結(jié)能耗預(yù)測模型[J]，機(jī)械工程師，2012（8）

[6]趙斌、張志遠(yuǎn)、馮俊小、張玉柱、梁海鷹，燒結(jié)工序能量平衡及節(jié)能診斷分析[J]，鋼鐵，2011（3）endprint