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烧结工序节能技术

王维兴

中国金属学会

高炉炼铁是以精料为基础，精料技术水平对高炉指标的影响率在70%。精料技术的大部分内容是与烧结有关。钢铁工业能耗占全国总能耗的16.3%。炼铁系统能耗占钢铁联合企业的70%，烧结工序能耗占联合企业总能耗的13%左右。烧结工序能耗结构是：固体燃料消耗占烧结工序总能耗75%～80%，电力消耗占13%～20%，点火能耗占5%～10%。 

1  烧结工序余热回收利用：

烧结矿显热约占烧结总热耗的50%，其中可余热回收的有32%，不能回收的产品显热6%，废气带走12%。

1.1.对热烧结矿显热进行回收利用技术：

用热空气冷却热燃结矿（烧结设计规范要求生产冷烧结矿），烧结尾矿在600～800℃，进行余热回收，可降工序能耗10Kgce/t。高温空气使锅炉产生高压和中压蒸汽，再进行发电；高温空气可以用于热风烧结，可使烧结工序能耗降低10kgce／t。对于300m2烧结机可配置12500kW的电站，蒸汽压力4Kpa,，温度在425℃，提高发电效率。

1.2  对烧结废气余热进行回收利用技术：

烧结烟气在1400~3000m3/t,温度在350~400℃。对烧结机废气进行回收利用（其热值占烧结总能耗10%～20%），特别是1～5风箱废气温度高，用于热风烧结。宝钢、南钢等企业已运行，降燃耗10%。100℃热风，降燃耗5%。这部分废气中含SO2量较低，可以不用进行烟气脱硫，进而降低脱硫设备投资和运行费。

目前建设的160多套烧结废气余热回收装置基本均没有达到设计水平。存在设计不合理、设备选型不当、操作维护等方面问题。主要是烧结生产的烟气温度和气量是在不断波动，设计时，不能取最优值，实际烧结生产很难达到，要取有富裕量。对目前投产的设备，可以采取补气技术：将转炉蒸汽不给烧结用，或再建一个小锅炉给烧结供气。

1.3  烧结余热锅炉（在点火器之后）进行蒸汽回收，可节能2.5Kg/t。

2  降低烧结固体燃料消耗措施：

降低烧结热返矿量的影响；热返矿量在<30%，固体燃耗降10.4kg/t。返矿量降低1.5%~3%，燃耗降低0.6kg/t.

配电除尘灰要均匀。电除尘灰一般含碳3%，粒度细，排放和配加是不易均匀，会造成影响烧结固体燃耗2~3kg/t,产量5%。

控制燃料的粒度和水分。粒度在0.5~3mm为宜。粒度0~0.5mm粒级要小于25%。

生石灰活性度每提高10ml，可降低燃耗1.5kg/t，提高产量1%。

对细精矿粉进行小球烧结、厚料层（6500mm）,可降低燃耗15~20kg/t.

合理配矿：少用赤铁矿、褐铁矿（含结晶水消耗热量）和石灰石，配加钢渣，配加轧钢氧化铁皮。配加1kg/t轧钢氧化铁皮，可降低0.8kg/t无烟煤。配矿时一定要求混合均匀。配加5%左右钢渣，可降低固体燃耗3kg/t。配加白云石粉37kg/t，没有碳酸盐分解，节燃耗2.5kg/t.。

采用铺底料技术，提高料层透气性，使燃耗降低。

提高料温：每提高10℃，燃耗减少2kg/t，提高一、二混温度。

强化制粒：改善料层透气性，增加料层厚度。混合后混合料的压缩率要大于15%。

提高成品率，减少返矿：返矿减少1.5%～3%，节焦粉0.6kg/t。

偏析布料、双层配碳烧结：使大颗粒料布在下层、燃料在上层。

固体燃料分加：一次混合加20～30%的细焦粉，其余在二混，可降燃耗。

热返矿量在<30%，固体燃耗降10.4kg/t。

FeO含量降低0.22%～0.5%，煤耗降低约0.4kg/t.。

配加高炉除尘灰，可有效降低烧结固体燃料消耗。高炉除尘灰中含有较高的碳。高炉除尘灰吸水性极差，要提前湿润，加强混均。

烧结温度由1300℃降低1150~1250℃，燃耗降低7~8kg/t.

3  降低煤气消耗技术，采用新型点火炉：

新型节能点火保温炉应具备如下特点：

1) 点火段采用直接点火，烧咀火焰适中，燃烧完全，高效低耗；

2) 点火炉高温火焰带宽适中，温度均匀，高温持续时间能与烧结机速匹配，烧结表层点火质量好；

3) 耐火材料采用耐热锚固件结构组成整体的复合耐火内衬，砌体严密，散热少，寿命长；

4) 点火炉的烧咀不易堵塞，作业率高；

5) 点火炉的燃烧烟气有比较合适的含氧量，能满足烧结工艺的要求；

6) 采用高热值煤气与低热值煤气配合使用时可分别进入烧咀混合的两用型烧咀，煤气压力波动时不影响点火炉自动控制，节约了煤气混合站的投资；

7) 施工方便，操作简单安全。

4  烧结操作技术：

稳定混合料水分、稳定固定碳量、提高和稳定烧结矿质量，对烧结生产是十分重要的事。返矿量的波动，会影响整体烧结矿生产操作参数。

采用“厚料层、低碳、烧透”的操作技术，实现生产稳定会有降低烧结固体燃料消耗的效果。

热风烧结：将冷却机的热风，或预先加热的风，烧结机点火器后1~5风箱废气（温度在500℃左右）用于料层烧结，可节能20%~30%，降低FeO含量，提高烧结强度。

烧结配碳增加１％，会使FeO含量升高１%~２%.

小球烧结、燃料分加、厚料层（650mm左右），可减少料消耗15～20Kg/t，降低烧结工序能耗5Kg/t，还可提高烧结质量。

烧结料层每提高10mm，气压升高16Pa,风量下降12.8m3/t,配碳下降０.１kg/t烧，工序能耗下降０.１１kgce/t,煤气消耗下降0.064m3/t；成品矿FeO含量下降0.06%～0.5%；转鼓强度提高0.23%。

厚料层烧结是指采用较高的料层进行烧结。厚料层烧结的自动蓄热作用可以减少燃料用量，使烧结料层的氧化气氛加强，烧结矿中FeO的含量降低，还原性变好。少加燃料又能大量形成以针状铁酸钙为主要粘结相的高强度烧结矿，使烧结矿强度变好。此外，由于是厚料层烧结，难以烧好的表层烧结矿数量减少，成品率提高。国内某烧结机改造，料层厚度由500mm提高至600mm后，每吨成品烧结矿工序能耗降低1.15kgce，转鼓强度提高2.5%，烧结矿平均粒度提高2mm，成品率上升1.4%，返矿量降低23.8%，FeO降低0.58%。我国大中型烧结机2004年平均料层厚度为624.2mm，以烧结铁粉矿为主平均为644.7mm，以烧结铁精矿为主平均为572.1mm。最高为729mm。而2003年以烧结铁粉矿为主平均仅为628.2mm，以烧结铁精矿为主仅557.4mm，最高为675mm。因此，大中型烧结机的料层厚度（包括铺底料厚度），以铁精矿为主，采用小球烧结法时宜等于或大于580mm，以铁粉矿为主宜等于或大于650mm。

要控制冷、热返矿的粒度：烧结热矿筛与整粒筛分最后一段筛的筛孔一般都为5mm，磨损快，设计应规定定期更换筛板。根据国内外经验，振动筛筛孔每小1mm，烧结成品量可提高5~6%，大量节约能耗。

烧结机大型化可节能。500m2烧结机要比两个250 m2烧结机节能20%。

使用催化助燃剂（或添加剂）可使烧结降低固体燃耗13%，增产5%。

《烧结厂设计规范》中对原燃料入厂条件、配料、加水、混合、布料、点火与烧结等方面均有具体要求，希望遵照执行。一些企业实际操作与之存在较大差距。

5  烧结矿质量对高炉的影响：

l 烧结矿含铁品位波动由±1.0%降到±0.5%，高炉系数升高2%，燃料比降1.0%。

l 碱度波动由±1.0降到±0.05，高炉系数波动2.5%，燃料比波动1.3%。(使用100%烧结矿)

l FeO含量波动±1.0%，高炉燃料比波动１％，产量波动１.５％。日本和宝钢FeO含量在６.０～６.５％。FeO与ＳｉＯ２的混合物是低熔点物质，使高炉软熔带变宽，炉料透气性降低。

l 烧结中<５ｍｍ每升高１％，高炉燃料比升高０.５％，产量下降０.５%～１.０％。

l 烧结低温还原粉化率ＲＤＩ升高５％，高炉煤气利用率下降０.５％，影响燃料比和铁产量各１.５％。

l 烧结矿中ＴｉＯ２>０．５％，Ａｌ２Ｏ３>２.２％时,一般烧结矿低温还原粉化率ＲＤＩ会大幅度升高。

l 烧结配碳增加１％，会使FeO含量升高１%~２%.

l 降低点火热耗：控制点火负压，降燃耗6～12%，降能耗5～6%。采用节能型点火炉（带状火焰、热风）

l 降低烧结矿中FeO含量：FeO含量升高1%，能耗上升0.68Kgce/t，高炉燃料比也会升高1%～1.5%。

6  节电技术：

降低烧结机漏风率，可大幅度降低电耗。目前，我国烧结漏风率在55%~60%。漏风主要在机尾风箱、台车底部与轨道接触面和两侧。中冶长天国际工程公司采用一系列技术（科学设计结构、柔性连接，提高材质耐磨性，弹性密封等）后，漏风率可降低到20%左右。烧结机漏风减少10%，节电2度/t，减少烧结矿残碳损失。

烧结主风机和除尘风机采用变频调速技术，可降低电耗约5%~10%。

7  2012年重点钢铁企业烧结工序能耗情况：

2012年全国重点钢铁企业烧结工序能耗为50.60kgce/t,比上年下降1.43kgce/t；能耗数据较低的企业是:：,太钢37.51kgce/t,新余41.83kgce/t, 南昌42.55kgce/t, 柳钢43.35kgce/t, 凌钢43.82kgce/t,宝钢八一44.46kgce/t, 承钢44.87kgce/t,日钢45.13kgce/t,重钢45.30kgce/t,宣钢46.33kgce/t,  杭钢46.77kgce/t, 攀成钢47.75武钢47.11 kgce/t,唐钢47.28kgce/t, 敬业47.57kgce/t,石钢47.73kgce/t, 鞍钢47.96kgce/t, ,最高值企业达68.41kgce/t.

2012年重点钢铁企业烧结固体燃耗为53kg/t,比上年下降1kg/t。 烧结固体燃耗较低的企业有:达钢37kg/t,:合钢、兴澄和新抚钢均为43kg/t,凌钢、重钢均为44 kg/t,徐州为45kg/t,太钢、新余、济源、南昌、杭钢和川威均为46kg/t,成无、柳钢、德龙均为47 kg/t,首钢为48 kg/t。使用含碳量高的高炉除尘灰等物质，可促进烧结工序能耗降低。进行热风烧结和烧结余热回收等措施，也可促进烧结工序能耗降低。