烧结过程_球团过程的能量流和优化选择

炼铁工艺是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例装入高炉，并由热风炉向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧，原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降。

在炉料下降和煤气上升过程中，先后发生传热、还原、溶化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的溶剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。

同时产生高炉煤气、炉渣两种副产品，高炉渣水淬后全部作为水泥生产原料。

高炉是用焦炭、铁矿石和熔剂炼铁的一种竖式的反应炉（如图2-3）。

高炉是一个竖立的圆筒形炉子，其内部工作空间的形状称为高炉内型，即通过高炉中心线的剖面轮廓。

现代高炉内型一般由圆柱体和截头圆锥体组成，由下而上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五段。

由于高炉炼铁是在高温下进行的，所以它的工作空间是用耐火材料围砌而成，外面再用钢板作炉壳。

1-炉底耐火材料；2-炉壳；3-生产后炉内砖衬侵蚀线；4-炉喉钢砖；5-煤气导出管；6-炉体夸衬；7-带凸台镶砖冷却壁；8-镶砖冷却壁；9-炉底碳砖；10-炉底水冷管；11-光面冷却壁；12-耐热基墩；13-基座l图2-3 高炉的结构在高炉炉顶设有装料装置，通过它将冶炼用的炉料（由焦炭和矿石按一定比例组成）按批装入炉内。

在高炉下部炉缸的上沿，沿圆周均匀地布置了若干个风口（100m3小高炉有 8-10个，4000m3以上的大高炉则有36-42 个）。

加热到1000℃以上的热风，经铜质水冷风口送入炉内，供焦炭燃烧形成高温煤气。

在炉缸的底部设有铁口，可周期性或连续性地排放出液态生铁和炉渣。

在风口和铁口之间还设有渣口以排放部分炉渣，减轻铁口负担。

l现代高炉采用优质耐火材料，例如炉底、炉缸部位用微碳孔碳砖，炉身下部和炉腰部位用铝碳砖或碳化硅砖，其它部位用优质高铝砖和高致密度的粘土砖等作炉衬。

炉壳用含锰的高强度低合金钢制作，安装有性能好的含铬耐热铸铁、球墨铸铁或铜质立式冷却器，或铜质的卧式冷却器。

钢铁行业氮氧化物控制技术及对策所属行业: 大气治理关键词：钢铁行业烧结烟气脱硝技术根据2007年第一次全国污染源普查数据，钢铁行业氮氧化物排放量已达81.74万t，约占全国总排放量的4.55%，是继火力发电、机动车、水泥工业后第四大氮氧化物排放源。

针对中国重要氮氧化物来源———钢铁工业的氮氧化物生成机制，排放节点及特征，国内外控制技术现状开展综述研究。

研究表明，钢铁工业中的氮氧化物的产生以高温型为主。

烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢等过程为主要的氮氧化物排放源。

收集并整理了国外在钢铁各工序上的主要氮氧化物控制技术及其在国内的应用状况。

在回顾中国钢铁大气污染物控制历程的基础上，提出了中国钢铁行业氮氧化物控制的对策建议。

氮氧化物具有多重的环境效应。

我国的氮氧化物排放近年来增长迅猛，导致区域O3和PM2.5污染的加重，大范围的灰霾现象时有发生。

我国酸雨正在由硫酸型酸雨向硫酸/硝酸复合型过渡，氮氧化物排放增加引起的氮沉降成为我国水体富营养化的重要原因之一。

氮氧化物中的NO2更对人体健康也有着直接的危害。

根据研究者的评估，我国氮氧化物排放量已由1980年的486万t增至2000年的1177万t。

而据最新统计的结果，我国2011年氮氧化物排放量已达2273.6万t，呈加速上升态势。

为了进一步扼制氮氧化物不断增长的趋势，我国《国民经济和社会发展十二五规划纲要》已明确在“十二五”期间将氮氧化物排放量减少10%作为主要目标之一。

本研究针对我国重要氮氧化物来源———钢铁工业的氮氧化物生成机制，排放节点及特征，国内外控制技术现状开展研究分析，并提出了我国钢铁行业氮氧化物控制的对策建议。

1 我国钢铁工业的发展及氮氧化物排放现状我国钢铁工业经历了不平凡的发展历程，改革开放以来取得了举世瞩目的成就。

建国初期，粗钢产量只有15.8万t，而到2011年粗钢产量已达6.955亿t，是建国初期的4400倍，占世界总产量的45.5%。

然而钢铁工业快速发展所引起的环境污染问题也不容忽视。

一、钢铁工艺流程废热的定义与分类钢铁工业是重点的耗能大户，其总能耗约占总能耗的15%左右，钢铁生产工艺流程长、工序多，且主要以高温冶炼、加工为主，生产过程中产生大量余热能源，详见下表所示。

各种余热资源约占全部生产能耗的68%，这说明在目前钢铁生产过程中，2/3以上的能量是以废气、废渣和产品余热形式被消耗。

钢铁流程中的余热按照余热资源的品种分类，如下表：钢铁各流程中均有不同品质的废热产生，各废热来源如下：二、钢铁工艺流程废热利用技术现状（一）常规废热利用方式钢铁流程的废热利用中，废热回收发电是经济性比较高的一种废热回收方式，因此钢铁行业的废热回收主要以废热回收发电方式为主，在余热发电技术的研发应用方面，与发达国家钢铁工业相比，我们钢铁行业的余热发电技术起步较晚。

目前，钢铁工业余热发电主要有以下几种方式，一是利用焦化、烧结工序烟气余热换热产生过热蒸汽发电；二是利用炼钢、轧钢工序烟气余热换热产生饱和蒸汽发电；第三种是煤气-蒸汽联合循环发电。

另外目前有人提出利用高炉的冲渣热水余热进行ORC发电，此技术目前尚在论证中，市场未有应用案例。

1、过热蒸汽发电（1）干熄焦余热发电炼焦生产中，高温红焦冷却有两种熄焦工艺：一种是传统的采用水熄灭炽热红焦的工艺，简称湿熄焦，另一种是采用循环惰性气体与红焦进行热交换冷却焦炭，简称干熄焦。

干熄焦余热发电技术是指利用与红焦热交换产生的高温烟气驱动汽轮发电机组进行发电，其主要工艺流程为：焦炉生产出来的约1000℃赤热焦炭运送入干熄炉，在冷却室内与循环风机鼓入的冷惰性气体进行热交换。

惰性气体吸收红焦的显热，温度上升至800℃左右，经余热锅炉生产中高压过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电，同时汽轮机还可产生低压蒸汽用于供热。

随着干熄焦技术所产生的社会和节能环保效益得到普遍认可，干熄焦余热发电技术也得到了国内钢铁企业越来越广泛的应用。

该项发电技术已十分成熟，目前的发展趋势集中在进一步提高余热的回收利用效率上，正逐步由传统的小型中压参数系统向系列化、大型化、高参数发展。

烧结球团工艺的区别及混合料水分在线连续测量方法球团与烧结是钢铁冶炼行业中作为提炼铁矿石的两种常用工艺。

即将高品位粉矿通过烧结法或球团焙烧法制成适合高炉冶炼的块矿的工艺过程。

一、烧结工艺烧结工艺，是指把粉状物料转变为致密体，是一个传统的工艺过程。

人们很早就利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料等。

一般来说，粉体经过成型后，通过烧结得到的致密体是一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。

烧结过程直接影响显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布，进而影响材料的性能。

二、球团工艺球团工艺是一种提炼球团矿的生产工艺，球团矿就是把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。

三、烧结、球团工艺中混合料水分在线连续测量方法德国默斯MS-580烧结、球团近红外水分测量仪，适用于各类烧结、球团生产线上对混合料的水分含量进行在线动态连续测量。

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7、安装简易、完全适用于恶劣的烧结生产工况，多种通讯方式和数据传输方式可选。

技术参数：1、水分测量范围：0-100%2、精度：0.2-1% 根据不同工况和测量对象3、电源要求：85 – 270 VAC4、输出信号：4-20mA或1V－5V,RS485或RS2325、环境温度：-20°C 到+50°C6、防护等级：IP67现场应用：。

烧结过程物质流和能量流分析
烧结过程物质流和能量流分析
烧结是一种常用于生产硬质合金和复合材料的工艺。

烧结可分为低温烧结和高温烧结。

烧结过程主要包括物质流和能量流的变化。

物质流的变化以原料的进入烧结室为起点，在烧结过程中，原料及其熔融质分别与已烧结的产品混合，使其具有良好的流动性，这就是原料的“物质进射”。

其次，热风或电弧高温作用，加热融化原料，“液态熔融物”及各种不同的混合物，经过物料流动，将混合物分散，填充在热受体体系中，然后析出各种固态晶粒，构成成品。

最终，在负荷作用下，在烧结过程中发生的密度、流变性能的变化，使烧结的物料形成“团状物”。

能量流的变化以热源的提供为起点，热源可以是外加的热量，也可以是介质本身带来的能量，如炉体热源。

其次是热传递，能量从热源传递到烧结室，从而推动物质和热力作用，使其彼此混合均匀、熔融，从而形成团状物。

烧结过程中，多余能量会通过热辐射、热对流而损失。

可以看到，烧结过程是一个物质与能量变化交互作用的过程，以上物质流和能量流的变化是烧结过程一个重要的特点。

它是烧结过程的关键过程，也是烧结工艺的依据。

只有通过系统掌握这些物质和能量流变化，才能更加有效地控制烧结工艺参数，才能得到优质的产品。

烧结生产工艺改进思考摘要：烧结生产的过程十分繁杂，且对技术具有较高要求，为了确保最终所呈现的工艺效果更加优质，且突出整体的作业品质，有关单位需要做好工艺的改进处理。

下面，主要分析影响烧结生产工艺的因素，并探索合理的改进技术，进而保证最终所呈现的烧结处理效果与新时期的发展需求更加契合。

关键词：烧结；生产工艺；改进前言：在全面开展烧结处理工艺期间，有关单位需要从技术改进与优化的视角展开深入的分析。

在掌握主要的影响因素之后，需要探寻更加合理的解决措施和方法。

进而保证最终所构建的工艺体系更加完整，且提高整体的实践效能，突出烧结工艺的综合质量。

一、影响烧结生产工艺的因素分析据了解，在烧结生产工艺过程当中，影响整体烧结质量的因素比较多样，其中焦炭产量的配比发挥着重要影响。

其次，在进行烧结作业的过程中，有关单位还需要进一步明确反料配比这一要素所发挥的影响，并结合实际的烧结作业要求，对反料配比的参数以及透气性的各项指标加以明确，否则的话将影响整体的消极实践质量。

同时，有关单位还需要从混合料的角度着手，就具体的影响加以分析，判定好具体的粒度关系，分析其与整个烧结工艺之间的相互关系，并探索合理的处理举措。

对混料中的水分含量加以优化，只有这样才能够保证最终所呈现的烧结处理效果更加的优质。

二、烧结生产工艺的改进分析（一）自动配料技术在烧结工艺方面，有关单位需要充分发挥自动配料这一技术工艺所具备的支撑作用[1]。

改变传统配料技术所存在的弊端和局限，进而保证最终所获得的配料结果更加精准，也能提高整体的配料实践效能。

一般在运用这一技术的过程中，需要根据具体的烧结工艺作业要求，备好一定数量的配合材料。

然后发挥先进技术设备的支撑作用，对其进行科学的配料处理。

在整个实践的过程中能够有效降低在人工方面的成本投入，也能够合理控制业为人工操作失误而造成的不良风险。

相较于以往的技术手段，该工艺所具备的时效性特征尤为显著，比较受到烧结工艺生产实践过程的推崇和应用，展现出独特的作用。

我国球团矿的发展及应用一高炉炼铁节能、减排最重要的技术措施叶匡吾１冯根生２１中冶长天公司（原中冶长沙冶金设计研究院），湖南长沙，４１０００７２北京科技大学，北京，１０００８３摘要本文针对对我国当前球团矿生产发展、前景和使用的现状以及对炼铁生产节能减排的重要意义，进行了了系统地的分析和论述。

对细铁精矿的造块方法宜选用球团矿工艺，不宜选用烧结工艺的原因进行了阐述。

对我国当前球团矿生产中存在的问题，特别是质量和能耗等阻碍我国球团矿发展的关键问题做出分析，提出了解决对策。

同时对我国发展球团矿过程中存在的经济和技术等认识误区，如能耗、加工费、投资和大型化等问题，做出了客观的解释。

关键词球团矿；节能；细精矿造块；质量１球团矿的生产１．１球团矿生产的发展和前景现代工业化的炼铁生产，无论是广泛采用的高炉炼铁工艺、还是直接还原与熔融还原ＣＯＲＥＸ工艺，其含铁原料必须使用一定规格的块状炉料，主要包括块矿、烧结矿和球团矿。

早期的炼铁炉料采用块矿，随着炼铁技术的进步发展和铁矿资源限制，细颗粒铁矿资源越来越多地应用于炼铁生产，铁矿粉造块成为钢铁生产流程中的重要工序环节。

铁矿粉造块发展历史、理论和实践都明确地告诉我们：铁矿粉烧结和球团都是成熟的铁矿粉造块工艺，细铁精矿粉应采用球团工艺，而粉矿（８—０ｍｍ）应采用烧结工艺。

两种人造富矿球团矿和烧结矿比较，球团矿具有品位高、强度好、粒度均匀、还原性好、生产过程能耗低、环保等优势。

其工艺特点要求原料为细铁精矿粉（比表面积＞１６００ｍｍ２／ｇ）。

但是如果将粉矿（８—０ｒａｍ）细磨后生产球团矿，就需要大幅度增加加工费，带来球团矿生产和炼铁成本的增加，经过长期的探讨、论证和实践，在一般情况下是不宜选择的，在世界生产中也极少见。

而细铁精矿用于烧结生产，也将给烧结带来很多的不利。

不仅仅包括烧结料层透气性差、烧结生产效率低，烧结矿强度变差、粉末含量高、能耗高、粉尘污染严重等诸多问题。

同时带来烧结工艺比球团工艺能耗高和高浓度Ｓ０２、Ｎ０。

收稿日期:2006-12-12　联系人:胡长庆(063009)河北唐山河北理工大学冶金与能源学院基金项目:国家自然科学基金重点项目(No .50334020)烧结过程物质流和能量流分析胡长庆1　张玉柱1　张春霞2(1.河北理工大学冶金与能源学院　2.钢铁研究总院冶金过程工程与环境工程技术中心) 摘　要　采用物质流和能量流分析方法,提出了铁矿粉烧结过程物质流分析的核心问题,对铁素流、碳素流和硫素流的物理化学状态变化、耗散过程及其影响因素等进行了分析。

研究表明:烧结工序铁素流变化主要是矿物形态、结构和冶金性能等的转化;固体燃料是碳素流输入的主要形式,而CO 2则是碳素流输出的主要形式;烧结过程具有脱硫功能,是气化脱硫过程,烟气中SO 2排放是硫素流输出的主要形式,应注意,烧结工序是钢铁制造流程主要的SO 2排放源。

关键词　烧结　物质与能量流分析　节能　SO 2排放 烧结是我国铁矿粉造块的主导生产工艺,是整个钢铁生产流程中重要的一环。

烧结工序的物料处理量在钢铁联合企业中处于第二位,仅次于高炉炼铁,而能源消耗也仅次于炼铁及轧钢而居第三位,是现代钢铁制造流程中物质流、能量流流通量最大的工序之一。

研究烧结过程的物质流、能量流将有利于提高资源、能源利用效率,降低环境负荷,并进一步促进钢铁工业实现生态化转型和可持续发展。

1　研究方法和研究内容1.1　物质流分析方法物质流分析(M aterial Flow Analysis )是在给定的时空系统内对物质流动与储存规律进行评价的一种系统分析方法,现已广泛应用于许多领域,如工业生态学、环境管理与保护、资源管理和废弃物管理,还是生命周期评价、生态平衡、环境影响等研究的基础[1]。

物质流分析是以物质守恒定律为基础,通过对特定系统内的投入与产出进行平衡分析,来描述和模拟系统内物质流动状态和过程,揭示系统行为,从而全面了解物质来源、路径、中间储存和最终散失的信息,以便更好地理解、设计和控制人类社会中的物质。