钢铁企业烧结工艺节能环保技术探讨

贺 超

（河北省承德市承德承钢再生资源开发有限公司，河北 承德 067000）

近年来，中国钢铁企业经历了飞速发展和全行业亏损的跌宕起伏，逐渐进入了微利经营时代，产能过剩、结构落后、负债率上升、利润下滑趋于常态化，技术创新、节能挖潜、抱团发展将是钢铁企业永恒的主题。据统计，钢铁企业中烧结工序的能耗占到企业总能耗的10%～20%，仅次于炼铁工序位居第二，其中约50%的热能以烧结烟气和冷却废气的显热形式排人大气，既造成能源浪费又带来环境污染；和国外先进钢铁企业80%～90%余热余能回收率相比，我国大型钢铁企业余热利用率仅为30%～50%，可见钢铁企业烧结余热回收利用节能潜力巨大。

1 烧结余热发电技术概况

在钢铁企业能耗中，炼铁工序排第一，烧结工序仅次于炼铁工序。与先进国家相比，我国烧结工序的能耗指标差距较大，节能潜力很大，每吨烧结矿的平均能耗要高20kg标准煤。烧结余热回收主要有两部分。这两部分废气所含热量约占烧结总能耗的50%，分别为烧结机尾部废气余热，以及在冷却机前段空冷时的热烧结矿产生的废气余热。充分利用烧结余热的热量能够显著降低烧结工序能耗的途径之一，是提高烧结能源利用效率的有效途径。

目前，按余热锅炉形式分，我国烧结余热发电机组为四种：双压余热发电技术、单压余热发电技术、闪蒸余热发电技术以及补燃余热发电技术。国内有关烧结废气余热回收利用方法有三个途径：①将废烟气经过净化，直接作为点火炉的助燃空气或用于预热混合料，以降低燃料消耗，这种方式余热利用量有限，一般不超过烟气量的10%，但是操作较为简单；②通过热管装置或余热锅炉，将废烟气产生蒸汽，替代部分燃煤锅炉，并入全厂蒸汽管网；③将余热锅炉产生蒸汽用于驱动汽轮机组发电。余热发电从实现能源梯级利用的高效性和经济性角度分析是最为有效的余热利用途径，折合吨钢综合能耗可降低8kg标准煤，也就是每吨烧结矿产生的烟气余热回收平均可发电20kWh。近年，在建材、钢铁等行业，低温余热发电技术已得到了广泛应用，特别是随着补汽凝汽式汽轮机技术以及双压和闪蒸发电技术和获得突破，为钢铁企业烧结余热发电技术的推广创造了条件，大大提高了余热回收效率。

2 节能降耗技术

2.1 降低固体燃料的消耗

（1）对固体燃料的粒度进行控制。固体燃料进行燃烧是烧结时需要能量的主要来源，烧结的速度和固体燃料粒度关系是什么紧密的。如果燃料的粒度较小、较细其气流会对燃料产生很大的影响，导致燃料烧结与热能传输不能进行匹配，从而难以维持较长时间的高温度，致使燃料返矿率大大提升；如果燃料的粒度比较大，容易造成燃料分布失衡，进而对料层的孔隙率造成影响，让燃烧不能全部进行。实践数据说明，0.5mm～3mm是燃料粒度最好的分布区间，除了这个范围其他各类尺度的分布都会带来能耗成本的增加。

（2）对料层的厚度进行控制。实践数据说明，料层的实际厚度和烧结过程时蓄热能力存在关系。烧结技术使用厚料层时可以通过料层燃烧时产生的自动蓄热效益进而减少能耗，提升烧结矿的品质。使用厚层料技术，能够降低物料中的配谈量，物料燃烧氧化过程放热的时间比原来更长，能够保持物料层各个方面的温度，进而优化烧结环境。此外，运用厚料层技术会对下层物料烧结温度进行提升，更有助于物料进行液化，题词提升烧结矿的晶华品质，进而提升成品矿的产率。

（3）合理利用铁碳粉尘。钢铁行业生产时特别是烧结过程会产生很多含有碳、铁粉尘物质。对此我们可以通过小球结晶和混均匀矿灯技术工艺，对其进行回收并充分利用烧结过程产生的富碳铁颗粒，不仅可以有效代替相关烧结燃料中焦炭粉的使用量，而且可以对铁、碳等原料进行二次回收和利用，节省材料和成本。总的来说，在对烧结粉尘进行回收的时候，要重视粉尘中是否存在有害的锌。钠等有害物质颗粒，如果有这种情况发生会对高炉炼制铁的过程带来不好的影响。

2.2 控制点火过程能耗

我们需要对这些年的钢铁企业生产数据进行调查分析，在进行烧结时，大约有10%的能力在点火过程中被损耗了，对于此情况我们要对点火过程的能量进行控制，通过控制可以有效提高企业烧结过程产生的能耗。经过实践经验，对减少点火过程的能耗我们可以通过下面方式来进行。第一使用新型的节能点火炉，它于传统点火设备相比，其具有双斜带等的嘴可以对设备构造进行简化设置，对点火时间以及传输速度进行配对，对点火效率是有帮助的。第二可以借助烧结助燃的空气的方式在前期进行预热，提升火炉工作温度进而孔隙率，提高烧结物流晶华水平，降低点火时产生的煤气消耗，进而减少点火时的能源消耗。

2.3 合理回收利用烧结余热

烧结时产生的废气最高温度可达到500℃。针对此情况，要对废气产生的余热进行有效利用，对烧结环境的能耗能做到改善。第一，要对废气产生的余热进行回收特别是冷却机中产生的。通过在冷却设备中增添余热的锅炉，运用技术进行热交换进而产生蒸汽为二次供热和发电做准备。第二烧结技术中产生的余热废气比重是很大的，需要对其进行热风烧结和预热，烧结物流的温度将会保持均匀，防止因为温度受力不均产生的强度不够问题。

2.4 削减电耗

整个能耗的20%都是来源于烧结时电能的消耗，抽风机的工作会产生很多电能消耗，进而减少电能消耗的关键主要是定时对抽风机漏风情况和低风量的情况做出控制。通过严格检查、审核和控制台车各项系统标准，降低台车本体漏风现象。其次减少台车的边缘漏风情况则使用布料器的改进来完成、减少漏风率的发生。与此同时，减少电能损耗的方法还有对排风机在非工作空转时间进行改造，统计得出节电量的停机布料工艺数据，降低抽风机在空转的概率和时间，减少消耗。最终，可以安装防漏料在筛板布料器上，同时对筛板尺寸和形状进行改良，降低缝产生漏料的情况，减少冷返循环量提升烧结成品率减少电能的消耗情况。

3 环保减排技术

3.1 烧结粉尘颗粒物减排技术

（1）生产过程中除尘烧结过程中，可以对烧结工艺进行优化，推行小球烧结和厚料层烧结技术，让物料充分燃烧，减少杂生料的比例，提高成品率，控制粉尘颗粒的数量；对配料工艺、点火工艺进行控制，提高成品矿的质量，防止物料的粉化，减少粉尘；安装静电除尘系统，对烧结整个工艺过程进行集中除尘，提高粉尘颗粒的重复利用，并辅助粉料加湿技术以及封闭运输，减少扬尘。

（2）废气排放中除尘。在处理排放废气中的粉尘时，为了使粉尘排放达到标准，通常会采用惰性除尘装置或者旋风除尘装置；调节静电除尘装置中的极距，通过增加极距适度调高两级之间的电压，从而提高驱除粉尘的效率，同时增加粉尘中的荷电能力，增强粉尘的吸附；对水分含量较高的粉尘，采用类似塑料板的除尘装置，利用其表面波浪形状提高过滤系统中孔径的疏水性能，从而有效改善颗粒物的吸附除尘效果。

3.2 烧结烟气粉尘颗粒物排放技术

（1）硫化物的治理减排首先从源头上控制低硫含量的燃料，尽量降低排放物中硫化物的比例；其次改变烧结的时间、温度、焦炭粒径等参量来控制烧结过程中硫化物的排放；最后对尾气中的硫化物进行脱硫处理，主要采用钙基法，近年来又选用了半干法脱硫技术，除尘装置从脱硫塔的底部对排放的烟气直接进行。

（2）氮化物的治理减排首先在燃料的选取时选用氮含量较低的焦粉，从而减少氮化物的排放；其次控制点火工序，调整烧结温度、空气组成以及炉型等参数，对生产过程中的氮化物进行控制；采用催化还原方法进行脱销除氮处理，使氮化物变为低价氮化物或者直接还原成零价氮气，达到治理减排。

3.3 二噁英的治理减排

首先从源头上对氯、铜源进行控制，即采用氯、铜元素含量低的原料；改良烧结工艺，适度控制循环烟气中氧含量及烟气的温度，抑制生产过程中二噁英的产生；尾气中二噁英的治理主要采用比表面积大的物质例如活性炭等对其进行物理吸附，再辅以布袋法除尘技术、静电除尘技术以及半导体光催化降解技术，进一步达到二噁英的治理减排。

烧结余热利用只是钢铁企业节能降耗的一个重要环节，钢铁行业综合能效优化是一个系统工程，需要装备制造业与钢铁企业共同研究、探讨。只有通过对冶炼节能环保领域持续进行系统研究，对工艺系统各单元的运行效果、存在问题进行综合分析，特别是要将“技术创新、管理创新、商业模式创新”三者有机结合起来，才能达到整体能效最优、结构合理、切实可行，才能带动和促进钢铁企业转型升级和可持续发展。