浅谈烧结工序能耗

浅谈烧结工序能耗
摘要：从固体燃耗、点火热耗、余热利用等方面阐述了降低烧结工序能耗的主要途径，以及降低工序能耗的措施。

关键词：烧结矿；工序；节能；降耗；措施
一、前言
近两年来，随着钢材市场的持续疲软，钢材价格始终徘徊在较低水平，而原材料的价格却在不断上涨，大多数钢铁企业效益滑坡。

为了扭转这种局面，各企业都在降低生产成本上下功夫，节能降耗、挖掘企业自身潜力、向内部要效益已成为所有企业组织生产的主要任务。

八钢2台烧结机分别于2007年、2008年投产。

表1为2007年以来八钢265m2烧结机能耗统计状况。

表1 八钢265m2烧结机能耗统计
时间利用系数
t.m-2.
h1
工序能耗
kg/t
固体燃料消耗
kg/t
煤气消耗
MJ/t
电耗
kWh/
t
水耗
kg/t
2007 1.126551169.967.280.212 2008 1.167262167.48620.176 2009 1.365649160.7852.70.077
2010 1.4846.9241.7274.751.60.127 2011 1.49413678.954.150.102
二、降低烧结工序能耗的措施
（一）降低固体燃料的消耗
固体燃料消耗在烧结工序能耗中占的比重最大，达75 %～
80 %，降低工序能耗首先要考虑的是降低固体燃料的消耗。

分析整
个烧结工艺过程，影响固体燃料消耗的主要因素为含铁原料的物理化
学性质、混合料的温度、混合料水分、混合料的粒度组成、固体燃料
的粒度、烧结料层厚度、熔剂的性质及添加量等。

1、原料合理搭配
由于赤铁矿在烧结过程中与CO发生还原反应：Fe2O3＋CO→Fe3O4＋CO2，消耗了一部分燃料，另外，由于赤铁矿可以在燃烧
时进行分解：3Fe2O3＝2Fe3O4＋0.5O2，也吸收一部分热量，
而磁铁矿在烧结过程中与氧气发生氧化放热反应，节省燃料。

因此烧
结原料的搭配中应尽量降低赤铁矿用量。

合理使用冶金废杂料，不仅可以解决污染问题，还能变废为宝。

八钢烧结厂目前使用的冶金废杂物有：高炉瓦斯灰，各种布袋除尘灰，
轧钢氧化铁皮，除尘红灰，炼钢压滤污泥等。

表2为八钢265m2烧结用料成分。

表2 八钢265m2烧结用料成分
名称单耗，
kg/t SiO,%CaO,%MgO,%TFe,%C,%Zn,%S,
高炉瓦斯灰12.5 5.71 4.510.9521.1448.950.7／氧化铁皮12.12 1.98 3.10.8870.86／／0.轧钢除尘灰 3.39 2.68 2.150.9965.16／／0.2炼钢污泥9.878.317.15 2.2353.25 3.50.360.1烧结除尘灰11.1 5.3516.7 2.2946.29 1.10.0460.8
烧结生产使用生石灰作熔剂，不仅可以提高混合料温度，减少
或消除过湿层，改善料层透气性，而且生石灰消化生成的消石灰胶体
颗粒有凝聚作用，有利于混合料的成球，并提高了料球强度，改善了
混合料的透气性，为厚料层烧结创造了条件。

但在配加生石灰过程中
应根据原料的性质适量添加，不能过大，否则会使混合料过分疏松，
堆密度降低，生球强度变差，进而影响烧结过程。

2、控制燃料粒度及粒度组成
烧结所用固体燃料的粒度与混合料的特性有关，一般应由实验确定。

但实验室和实际生产都证明了在精矿烧结时，固体燃料的最好粒度范围是0.5～3 mm，大于3 mm和小于0.5 mm粒级的存在都是不希望的，这部分粒级含量的增加均会使固体燃耗增加，烧结矿成品率降低。

设法控制固体燃料的粒度及组成是所有的烧结厂为高产、优质、低耗而应采取的一项重要措施。

3、提高混合料温度
（1）当烧结混合料温度较低时，水汽在料层中冷凝，形成过湿现象，使烧结料层透气性变坏。

提高混合料的温度，使其达到露点以上，可以显著减少或消除水汽在料层中的冷凝量，降低过湿层对气流的阻力，从而改善了料层透气性，使抽过料层的空气量增加，为料层内的热交换创造了良好的条件，燃烧速度加快，提高台时产量，节约固体燃料。

（2）提高混合料温度的措施主要有：生石灰预热、热水预热、热返矿预热、蒸汽预热及烧结废气预热等。

（3）另外使用生石灰作为强化烧结与节能的重要措施，并用
80 ℃左右的热水消化生石灰，使混合料的温度提高了20 ℃左右。

同时，改一次混合加冷水为加热水工艺。

另外，由于我厂采用的热返矿不直接参加配料工艺，热振筛筛下的小于5 mm的热返矿直接用链板输送机送到预热滚筒和部分一次混合料混匀、润湿，使混合料
温度提高了50 ℃以上。

通过这些方法，使送往烧结机的烧结料温度可达70 ℃左右，为节能降耗、提高产量创造了条件。

八钢烧结厂在生产过程中，配加适量的烧结剂，因为烧结剂在节能降耗中的作用也是不可忽视的。

（二）强化烧结剂的合理搭配
（1）降低固体燃料消耗
烧结料中的配碳量决定着烧结温度、气氛性质及烧结速度。

因本产品含有增氧、助燃物质，可催化加快固体燃料的燃烧反应速度，特别是对固体燃料中非碳物质的催化作用更强，激活混合料中可燃元素及固体燃料的反应活性，加上烧结剂固有的强力可燃、助燃放热物质，使料层总热量大大增加，温度升高，固定燃耗相对降低。

（2）提高烧结矿强度，提高成品率，降低粉化率，提高烧结矿品质由于增强剂和稳定剂的加入，改善增加了生成液相的数量和性质，增加了湿润性良好的胶结相。

同时，抑制了正硅酸钙的晶型转化（晶型转化时，体积增大10%，发生体积膨胀，导致烧结矿冷却时的自行粉碎）。

同时由于FeO的降低，烧结气氧的改善减少了难还原的铁橄榄石和正硅酸钙的形成（CaO与SiO3及FeO的化学亲和力比CaO 和Fe2O3的亲和力大得多），利于赤铁矿和铁酸钙的形成，
抑制了粉化现象，提高了烧结矿的强度，粒级趋于优化合理，同时改善了烧结矿的还原性，成品率上升，返矿量下降。

（3）提高烧结矿产量
垂直烧结速度是决定产量的重要因素，与产量基本成正比关系。

而垂直烧结速度是燃料的燃烧速度和传热速度决定的，当配碳量适宜或较高时，烧结过程总速度取决于碳的燃烧速度，燃烧速度与供氧强度成正比，强效剂中的富氧离子加快了碳的燃烧速度，提高了燃烧效率，同时高温使料层中水的气化速度变快，过湿层透气性变好，气体的传热速度加快，垂直烧结速度提高，产量提升，同时含粉率降低，强度的提高，使成品率上升，返矿下降，产量相应提高。

（4）降低燃料消耗
燃料消耗的降低是FeO含量降低的重要因素，同时由于烧结剂的加入给烧结料层增加了适量氧离子，缓解了碳粒附近的供氧不足，降低了CO浓度，减少了还原气氛，增强扩大了氧化气氛，抑制降低了FeO的生成。

（5）提高生铁产量，降低焦比
由于烧结强效剂的加入，改善了烧结矿的粒度组成和矿物组成，提高了烧结矿的冶金性能，还原性提高，FeO下降，铁产量增加，焦比同步降低。

（6）降低烧结废气中硫含量，利于环境保护
烧结原料在装卸、破碎、筛分和储运的过程中将产生含尘废气;在混合料系统中将产生水汽—粉尘的共生废气;混合料在烧结时，将产生含有粉尘、SO2和NOx的高温废气;烧结矿在破碎、筛分、冷却、贮存和转运的过程中也将产生含尘废气。

废气的气量很大，含尘和含SO2的浓度较高，所以对大气的污染较严重。

为了改善厂区环境，八钢对烧结废气经脱硫处理再排放到大气中，有利于改善环境。

（7）厚料层烧结
在抽风烧结过程中，台车上部的烧结饼受空气急剧冷却的影响，结晶程度差，玻璃质含量高，强度差。

随着料层厚度的增加，强度差的所占的比重相应降低，成品率相应提高，返矿率下降，进而减少了固体燃料消耗。

烧结料层的自动蓄热作用随着料层高度的增加而加强，当料层高度为180～220 mm时，蓄热量只占燃烧带热量总收入的35 %～
45 %，当料层厚度达到400 mm时，蓄热量达55 %～60 %。

因此，提高料层厚度，采用厚料层烧结，充分利用烧结过程的自动蓄热，可以降低烧结料中的固体燃料用量，根据实际生产情况，料层每增加10 mm，燃料消耗可降低1.5 kg/t左右。

除此之外，还可以对主抽风机进行扩容改造、加高台车挡板、加强设备维护、减少系统漏风等措施，使料层厚度有一定提高。

(三) 余热回收利用
烧结过程正常时，从烧结机尾部风箱排出的废气温度可达300 ℃左右，热烧结矿在冷却机前段用空气冷却后也可产生
300 ℃以上的热废气，这两部分热废气所含热量占整个烧结矿热能消耗的23 %～28 %，充分利用好这两部分热量将会使烧结工序能耗明显降低。

受工艺布置等方面的影响，对烧结机尾部风箱排出的热废气进行回收利用的厂家目前还不多，但很多厂家已对冷却机高温段热废气进行了回收利用，主要方法有：安装余热锅炉生产蒸汽；送入烧结机上部热风罩内，进行热风烧结；通入二次混合机内预热混合料；除尘后用作点火助燃空气；进行余热发电等。

四、结语
由此可以看出，我国烧结节能的潜力是很大的。

作为烧结设计工作者要不懈努力的探索。

在设计中采用节能降耗技术，以求有效而合理的利用能源。

所以在设计生产采取有效措施最大幅度的降低烧结过程中的固体燃料消耗，对降低烧结成本具有重大意义。

只要充分认识节能降耗技术的优越性和诱人的巨大经济效益的潜力，完全有可能迅速把我国烧结节能技术的应用推进到一个新水平。

八钢的265m2烧结机自投产以来，通过技术改造，工艺革新，加强原料管理等综合措施，使其能耗逐年下降，
工序能耗由投产初期的72kg/t,降到目前的45 kg/t，居国内先进水平。