鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工藝節(jié)能環(huán)保技術(shù)探討

賀 超

（河北省承德市承德承鋼再生資源開發(fā)有限公司，河北 承德 067000）

近年來，中國鋼鐵企業(yè)經(jīng)歷了飛速發(fā)展和全行業(yè)虧損的跌宕起伏，逐漸進入了微利經(jīng)營時代，產(chǎn)能過剩、結(jié)構(gòu)落后、負債率上升、利潤下滑趨于常態(tài)化，技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能挖潛、抱團發(fā)展將是鋼鐵企業(yè)永恒的主題。據(jù)統(tǒng)計，鋼鐵企業(yè)中燒結(jié)工序的能耗占到企業(yè)總能耗的10%～20%，僅次于煉鐵工序位居第二，其中約50%的熱能以燒結(jié)煙氣和冷卻廢氣的顯熱形式排人大氣，既造成能源浪費又帶來環(huán)境污染；和國外先進鋼鐵企業(yè)80%～90%余熱余能回收率相比，我國大型鋼鐵企業(yè)余熱利用率僅為30%～50%，可見鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱回收利用節(jié)能潛力巨大。

1 燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)概況

在鋼鐵企業(yè)能耗中，煉鐵工序排第一，燒結(jié)工序僅次于煉鐵工序。與先進國家相比，我國燒結(jié)工序的能耗指標(biāo)差距較大，節(jié)能潛力很大，每噸燒結(jié)礦的平均能耗要高20kg標(biāo)準(zhǔn)煤。燒結(jié)余熱回收主要有兩部分。這兩部分廢氣所含熱量約占燒結(jié)總能耗的50%，分別為燒結(jié)機尾部廢氣余熱，以及在冷卻機前段空冷時的熱燒結(jié)礦產(chǎn)生的廢氣余熱。充分利用燒結(jié)余熱的熱量能夠顯著降低燒結(jié)工序能耗的途徑之一，是提高燒結(jié)能源利用效率的有效途徑。

目前，按余熱鍋爐形式分，我國燒結(jié)余熱發(fā)電機組為四種：雙壓余熱發(fā)電技術(shù)、單壓余熱發(fā)電技術(shù)、閃蒸余熱發(fā)電技術(shù)以及補燃余熱發(fā)電技術(shù)。國內(nèi)有關(guān)燒結(jié)廢氣余熱回收利用方法有三個途徑：①將廢煙氣經(jīng)過凈化，直接作為點火爐的助燃空氣或用于預(yù)熱混合料，以降低燃料消耗，這種方式余熱利用量有限，一般不超過煙氣量的10%，但是操作較為簡單；②通過熱管裝置或余熱鍋爐，將廢煙氣產(chǎn)生蒸汽，替代部分燃煤鍋爐，并入全廠蒸汽管網(wǎng)；③將余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽用于驅(qū)動汽輪機組發(fā)電。余熱發(fā)電從實現(xiàn)能源梯級利用的高效性和經(jīng)濟性角度分析是最為有效的余熱利用途徑，折合噸鋼綜合能耗可降低8kg標(biāo)準(zhǔn)煤，也就是每噸燒結(jié)礦產(chǎn)生的煙氣余熱回收平均可發(fā)電20kWh。近年，在建材、鋼鐵等行業(yè)，低溫余熱發(fā)電技術(shù)已得到了廣泛應(yīng)用，特別是隨著補汽凝汽式汽輪機技術(shù)以及雙壓和閃蒸發(fā)電技術(shù)和獲得突破，為鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)的推廣創(chuàng)造了條件，大大提高了余熱回收效率。

2 節(jié)能降耗技術(shù)

2.1 降低固體燃料的消耗

（1）對固體燃料的粒度進行控制。固體燃料進行燃燒是燒結(jié)時需要能量的主要來源，燒結(jié)的速度和固體燃料粒度關(guān)系是什么緊密的。如果燃料的粒度較小、較細其氣流會對燃料產(chǎn)生很大的影響，導(dǎo)致燃料燒結(jié)與熱能傳輸不能進行匹配，從而難以維持較長時間的高溫度，致使燃料返礦率大大提升；如果燃料的粒度比較大，容易造成燃料分布失衡，進而對料層的孔隙率造成影響，讓燃燒不能全部進行。實踐數(shù)據(jù)說明，0.5mm～3mm是燃料粒度最好的分布區(qū)間，除了這個范圍其他各類尺度的分布都會帶來能耗成本的增加。

（2）對料層的厚度進行控制。實踐數(shù)據(jù)說明，料層的實際厚度和燒結(jié)過程時蓄熱能力存在關(guān)系。燒結(jié)技術(shù)使用厚料層時可以通過料層燃燒時產(chǎn)生的自動蓄熱效益進而減少能耗，提升燒結(jié)礦的品質(zhì)。使用厚層料技術(shù)，能夠降低物料中的配談量，物料燃燒氧化過程放熱的時間比原來更長，能夠保持物料層各個方面的溫度，進而優(yōu)化燒結(jié)環(huán)境。此外，運用厚料層技術(shù)會對下層物料燒結(jié)溫度進行提升，更有助于物料進行液化，題詞提升燒結(jié)礦的晶華品質(zhì)，進而提升成品礦的產(chǎn)率。

（3）合理利用鐵碳粉塵。鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)時特別是燒結(jié)過程會產(chǎn)生很多含有碳、鐵粉塵物質(zhì)。對此我們可以通過小球結(jié)晶和混均勻礦燈技術(shù)工藝，對其進行回收并充分利用燒結(jié)過程產(chǎn)生的富碳鐵顆粒，不僅可以有效代替相關(guān)燒結(jié)燃料中焦炭粉的使用量，而且可以對鐵、碳等原料進行二次回收和利用，節(jié)省材料和成本。總的來說，在對燒結(jié)粉塵進行回收的時候，要重視粉塵中是否存在有害的鋅。鈉等有害物質(zhì)顆粒，如果有這種情況發(fā)生會對高爐煉制鐵的過程帶來不好的影響。

2.2 控制點火過程能耗

我們需要對這些年的鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行調(diào)查分析，在進行燒結(jié)時，大約有10%的能力在點火過程中被損耗了，對于此情況我們要對點火過程的能量進行控制，通過控制可以有效提高企業(yè)燒結(jié)過程產(chǎn)生的能耗。經(jīng)過實踐經(jīng)驗，對減少點火過程的能耗我們可以通過下面方式來進行。第一使用新型的節(jié)能點火爐，它于傳統(tǒng)點火設(shè)備相比，其具有雙斜帶等的嘴可以對設(shè)備構(gòu)造進行簡化設(shè)置，對點火時間以及傳輸速度進行配對，對點火效率是有幫助的。第二可以借助燒結(jié)助燃的空氣的方式在前期進行預(yù)熱，提升火爐工作溫度進而孔隙率，提高燒結(jié)物流晶華水平，降低點火時產(chǎn)生的煤氣消耗，進而減少點火時的能源消耗。

2.3 合理回收利用燒結(jié)余熱

燒結(jié)時產(chǎn)生的廢氣最高溫度可達到500℃。針對此情況，要對廢氣產(chǎn)生的余熱進行有效利用，對燒結(jié)環(huán)境的能耗能做到改善。第一，要對廢氣產(chǎn)生的余熱進行回收特別是冷卻機中產(chǎn)生的。通過在冷卻設(shè)備中增添余熱的鍋爐，運用技術(shù)進行熱交換進而產(chǎn)生蒸汽為二次供熱和發(fā)電做準(zhǔn)備。第二燒結(jié)技術(shù)中產(chǎn)生的余熱廢氣比重是很大的，需要對其進行熱風(fēng)燒結(jié)和預(yù)熱，燒結(jié)物流的溫度將會保持均勻，防止因為溫度受力不均產(chǎn)生的強度不夠問題。

2.4 削減電耗

整個能耗的20%都是來源于燒結(jié)時電能的消耗，抽風(fēng)機的工作會產(chǎn)生很多電能消耗，進而減少電能消耗的關(guān)鍵主要是定時對抽風(fēng)機漏風(fēng)情況和低風(fēng)量的情況做出控制。通過嚴(yán)格檢查、審核和控制臺車各項系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，降低臺車本體漏風(fēng)現(xiàn)象。其次減少臺車的邊緣漏風(fēng)情況則使用布料器的改進來完成、減少漏風(fēng)率的發(fā)生。與此同時，減少電能損耗的方法還有對排風(fēng)機在非工作空轉(zhuǎn)時間進行改造，統(tǒng)計得出節(jié)電量的停機布料工藝數(shù)據(jù)，降低抽風(fēng)機在空轉(zhuǎn)的概率和時間，減少消耗。最終，可以安裝防漏料在篩板布料器上，同時對篩板尺寸和形狀進行改良，降低縫產(chǎn)生漏料的情況，減少冷返循環(huán)量提升燒結(jié)成品率減少電能的消耗情況。

3 環(huán)保減排技術(shù)

3.1 燒結(jié)粉塵顆粒物減排技術(shù)

（1）生產(chǎn)過程中除塵燒結(jié)過程中，可以對燒結(jié)工藝進行優(yōu)化，推行小球燒結(jié)和厚料層燒結(jié)技術(shù)，讓物料充分燃燒，減少雜生料的比例，提高成品率，控制粉塵顆粒的數(shù)量；對配料工藝、點火工藝進行控制，提高成品礦的質(zhì)量，防止物料的粉化，減少粉塵；安裝靜電除塵系統(tǒng)，對燒結(jié)整個工藝過程進行集中除塵，提高粉塵顆粒的重復(fù)利用，并輔助粉料加濕技術(shù)以及封閉運輸，減少揚塵。

（2）廢氣排放中除塵。在處理排放廢氣中的粉塵時，為了使粉塵排放達到標(biāo)準(zhǔn)，通常會采用惰性除塵裝置或者旋風(fēng)除塵裝置；調(diào)節(jié)靜電除塵裝置中的極距，通過增加極距適度調(diào)高兩級之間的電壓，從而提高驅(qū)除粉塵的效率，同時增加粉塵中的荷電能力，增強粉塵的吸附；對水分含量較高的粉塵，采用類似塑料板的除塵裝置，利用其表面波浪形狀提高過濾系統(tǒng)中孔徑的疏水性能，從而有效改善顆粒物的吸附除塵效果。

3.2 燒結(jié)煙氣粉塵顆粒物排放技術(shù)

（1）硫化物的治理減排首先從源頭上控制低硫含量的燃料，盡量降低排放物中硫化物的比例；其次改變燒結(jié)的時間、溫度、焦炭粒徑等參量來控制燒結(jié)過程中硫化物的排放；最后對尾氣中的硫化物進行脫硫處理，主要采用鈣基法，近年來又選用了半干法脫硫技術(shù)，除塵裝置從脫硫塔的底部對排放的煙氣直接進行。

（2）氮化物的治理減排首先在燃料的選取時選用氮含量較低的焦粉，從而減少氮化物的排放；其次控制點火工序，調(diào)整燒結(jié)溫度、空氣組成以及爐型等參數(shù)，對生產(chǎn)過程中的氮化物進行控制；采用催化還原方法進行脫銷除氮處理，使氮化物變?yōu)榈蛢r氮化物或者直接還原成零價氮氣，達到治理減排。

3.3 二噁英的治理減排

首先從源頭上對氯、銅源進行控制，即采用氯、銅元素含量低的原料；改良燒結(jié)工藝，適度控制循環(huán)煙氣中氧含量及煙氣的溫度，抑制生產(chǎn)過程中二噁英的產(chǎn)生；尾氣中二噁英的治理主要采用比表面積大的物質(zhì)例如活性炭等對其進行物理吸附，再輔以布袋法除塵技術(shù)、靜電除塵技術(shù)以及半導(dǎo)體光催化降解技術(shù)，進一步達到二噁英的治理減排。

燒結(jié)余熱利用只是鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗的一個重要環(huán)節(jié)，鋼鐵行業(yè)綜合能效優(yōu)化是一個系統(tǒng)工程，需要裝備制造業(yè)與鋼鐵企業(yè)共同研究、探討。只有通過對冶煉節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域持續(xù)進行系統(tǒng)研究，對工藝系統(tǒng)各單元的運行效果、存在問題進行綜合分析，特別是要將“技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新”三者有機結(jié)合起來，才能達到整體能效最優(yōu)、結(jié)構(gòu)合理、切實可行，才能帶動和促進鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型升級和可持續(xù)發(fā)展。