烧结工艺节能与环保问题的研究

叶永彪

摘 要：近几年来，钢铁行业产能过剩严重，整个行业的竞争环境日益恶劣，经济效益大幅滑坡，影响了行业的进一步发展，同时也给国家的节能环保造成重大压力。钢铁厂的烧结部分是能量消耗的主要环节之一，通过技术创新，积极改进钢铁厂烧结工艺是钢铁厂实现节能环保的重要途径之一。文章对烧结工艺的节能环保设计进行了介绍。

关键词：烧结工艺；钢铁厂；节能；环保

作为我国国民经济重要基础产业，在全国工业总能耗中，钢铁工业能耗约占16%，是我国节能减排的重点行业。当前，钢铁行业发展面临严峻挑战和新的发展机遇，因此，钢铁行业要积极转变发展方式，利用高新技术改造提升行业技术管理水平，以节能减排为抓手，走环境污染少、科技含量高、资源消耗低、经济效益好的新型工业化道路。

一、钢铁厂烧结工艺的概述

钢铁厂烧结工艺技术主要是指将粉末或粉末压坯，加热到低于其中基本成分的溶点温度后，再以有效性措施和速度将其冷却到室温的一个过程。而烧结的最终目的，是使粉末之间发生粘结，使烧结体的强度增加，并将粉末颗粒的聚集体转变成为晶粒的聚结体，最终获得生产所需要的机械、物理性能的材料制品。钢铁厂烧结工艺的技术手段与流程，对烧结生产的质量与产量有着重要且直接的影响，因此，我国各钢铁厂也十分注重对先进性技术指标的应用，并严格要求在烧结中选择最为合适的工艺流程与操作方法。通过对当前钢铁厂烧结工艺应用情况的详细分析，该生产工艺主要的流程包括原料的接受、兑灰、拌合、筛分破碎、配料、混料、点火、抽风烧结与冷却、除尘等。

二、钢铁厂烧结工艺的节能降耗设计

（一）降低固体燃料消耗

以玉溪新兴钢铁有限公司为参考依据，其采用的为260m2烧结机，固体燃料单耗一般在59kg/t烧结矿（刨除内外返矿后高炉入炉烧结矿）。由此可见，其固体燃料消耗较大，需要进行节能降耗处理。首先，可以实施厚料层烧结技术，利用厚料层烧结自动蓄热能力，达到降低燃料配比，降低烧结期间边缘效应比例，提高烧结成品率，降低单位产品消耗的目的。其次，通过回收生产期间生产的碳粉尘来代替部分固体燃料，减少固体燃料的过度消耗。最后，采取措施改善固体燃料的燃烧效果和性能，通过控制燃料粒度以及粒度分布来改善烧结过程中的传热和燃烧速度，从而有效减少不完全燃烧比例。

（二）减少点火能量消耗

点火能量的耗损可通过两方面实现。首先，推广使用节能型的点火炉，新型的点火炉偏向于线性、多缝式、面燃式烧嘴，其简化了点火炉的结构，且还能够提高点火率，从而降低能量消耗。进一步研究烧嘴火焰的分布、点火炉温度分布，节能型的点火炉能量消耗将会进一步降低。其次，使用预热助燃空气方式，提高点火炉的温度，以此可降低点火能量的消耗。在实际操作期间，热废气可直接作为助燃空气或热源预热助燃空气。在助燃空气预热达到300℃后，點火能量就可降低25%。并且利用预热混合料可促使过湿的烧结层消失，从而改善燃料的透气效果，降低点火能量消耗，加快烧结速度，提高烧结质量。

（三）余热的回收利用

烧结工艺的余热回收包括烧结机余热回收与环冷机余热回收。在烧结机余热回收中，为了更好的确保烧结机独立运行的可靠性和稳定性，根据烧结工艺运行要求，可以在烧结机设置余热锅炉回收烟气余热，烧结机尾部风箱并联余热锅炉运行，后部烟气经余热锅炉后返回主抽烟道，烟道和锅炉分别设置分断阀和调节阀进行系统投切和运行调节，以保证烧结工艺和余热回收系统的正常和高效运行。玉溪新兴钢铁有限公司采用的为环冷机余热回收，主要原理是回收环冷机的热量加热锅炉，产生蒸汽推动汽轮机运行，而汽轮机啮合在主抽风机上，从而能达到主抽风机省电的目的。

三、烧结工艺的环保方案

烧结工艺过程中的污染物排放（以SO2为例）的比例仅次于焦化过程，是钢铁厂污染治理的重要部分。烧结过程产生的污染物主要包括二氧化硫、二氧化氮和二恶英污染。烧结废气中硫的来源主要是铁矿石中的硫化铁以及燃料中的有机硫等，烧结废气中的氮则来自于燃料或者空气中，二恶英是氯化环芳烃类化合物的一种，属于毒性较大的化合物之一，对人类健康造成严重威胁，有研究资料表明，钢铁厂的烧结料层中会产生二恶英化合物，二恶英生成的量和烧结原料中碳氢化合物含量密切相关。烧结工艺污染物的治理是钢铁厂污染物治理的重要组成部分，也是钢铁企业社会责任的重要体现。针对不同的污染物可以采取不同的工艺设计来进行有效治理。第一，对于烧结废气中的粉尘，一般采用旋风除尘器、布袋除尘器以及电除尘等，其中，后两者采用较多，除尘效果较好；第二，针对二氧化硫，一般使用各种脱硫装置进行去除，而不同的脱硫装置采用的方法又有不同，其中石灰-石膏法的应用最广，效果也最好，去除率可以达到90%以上。玉溪新兴钢铁有限公司所采用的是氨法脱硫技术，主要是利用氨基吸收剂吸收烟气中的SO2，能耗较低且效率比较高；第三，对氮氧化物的排除首要的是要采用节能型的点火装置，同时要安装专用装置，最后就是需要采用合适的催化剂。有条件的钢铁厂可以采用先进的专门装置，去除粉尘、脱硫和脱氮同时进行。

四、结语

节约能源和环境保护越来越受到人们的重视，节能与环保也越来越受烧结工作者重视。玉溪新兴钢铁有限公司260m2烧结机经过近几年的技术创新，在生产工艺和余热利用方面有了很大的进步，收到了很好的效果。因此，在今后的生产中，各相关企业应该在烧结烟气脱硫、烧结烟气整体利用和烧结除尘灰气力输送等新技术应用的热点上多做研究，为烧结节能环保做出更大贡献。

参考文献：

[1] 王素平.铁矿石烧结节能与环保的研究[D].武汉科技大学，2013.endprint