降低烧结燃料消耗研究

烧结生产过程中的能耗主要包括以下三个方面的能耗，一是固体燃料消耗，也是最主要的能量消耗，占到总消耗的76%～80%；二是点火气体的能耗，占总能耗的6%～10%；三是电力消耗，占总能耗的比例为13～20%。从上面的能耗占比可以看出固体燃料消耗所占比最大，因此要减少烧结生产过程中的能耗最为关键的是要减少固体燃料消耗。主要研究如何减少固体燃耗以及点火能耗。

钢铁烧结能耗

作为钢铁生产中的重要一环，烧结生产目的是为高炉提供烧结矿，截止到目前，我国高炉的主要炉料还是烧结矿，随着各行各业对钢铁需求的不断增加，我国烧结矿的产量也屡创新高，烧结行业也随着烧结矿产量的增加而急速发展，钢铁产业一直是环境污染和能源消耗的大户，相关研究表明，在整个钢铁的生产过程中，烧结生产的能耗仅低于炼铁，吨钢能耗所占比例为10%～20%，此外在烧结生产过程会排放出以SO2、NOx为主要成分的废气以及大量粉尘，在能源日益短缺以及环境污染日益严峻的今天，高能耗高污染的钢铁发展道路显然是不可持续，为了应对这一情况，近些年国家有关部门制定了严格的《钢铁工业污染物排放标准》，对烧结（球团）设备污染物的排放标准做了统一的规定。在这样的一种背景下，钢铁企业应该认真研究烧结生产中的环保和节能问题，改变以前粗放型的发展道路，走环境友好型、资源节约型的发展道路。

一、减少固体燃料消耗

固体燃料消耗占整个烧结矿生产能耗比例最大，所以各钢铁企业把降低固体燃料消耗做为减少能耗的主要目标，通过多年的发展，降低固体燃料消耗研究已经取得了丰硕的成果，具体有以下措施：

1、增加燃料层厚度，提高蓄热率

上个世纪70年代，很多钢铁厂就开始通过增加燃料层厚度，来降低烧结矿生产能耗，日本由于自身资源非常的短缺，对烧结技术工艺投入研发较多，其厚料烧结技术和应用走在世界前列，燃料层厚度上世纪60年代就达到350毫米，70年代燃料层厚度达到500毫米，相应的能耗大大降低，焦粉单位消耗降低了约20%，约为53kg/t，到了70年代后期，燃料层厚度都已经超过了500毫米，能耗进一步下降，焦粉单位消耗约为48kg/t，我国钢铁业起步晚，底子薄，不过自改革开放以来，我国钢铁业取得了突飞猛进的发展，许多钢铁厂的燃料层厚度已经达到700毫米，有个别钢铁厂的燃料层厚度甚至达到了800毫米。燃料层厚度与蓄热率密切相关，相关学者对此做了研究，研究结果表明，当燃料层厚度为180～220毫米时，蓄热率的值约为35%～45%，厚度增加，蓄热率增加，当燃料层厚度达到400毫米时，蓄热率增加到65%，在燃料层厚度为500毫米时，厚度每增加50毫米，焦粉单耗就下降约1kg/t。

2、控制好燃料粒度的大小和分布，提高燃料的利用率

要保证烧结矿的质量，炉温的控制非常重要，炉温主要与燃料的燃烧效率有关，为了减少能耗，就要用尽量少的燃料达到所需的炉温，在烧结生产的过程中，燃烧速度要和传热速度接近，燃料粒度和分布直接影响着燃烧速度和传热速度：燃料粒度太小，容易产生大量的一氧化碳；粒度过大，容易造成燃烧不充分，浪费燃料。除了燃料粒度会影响燃料的燃烧效率，料层中燃料的分布也是一个重要影响因素，如果燃料分布合理，可以改善燃烧条件，燃烧更加充分，残炭也更少，对于燃料的粒度大小，实验研究和生产实践表明，适合烧结生产燃料粒度大小为1～3mm，平均粒度大小应该控制在1～2mm，理想的粒度大小为1～1.2mm，小于0.25mm的燃料粒度不要超过25%，粒度大于3 mm燃料要越少越好。

3、强化混合料制粒，提高料层透气性

强化混合料制粒是强化烧结生产和节能的主要手段之一，特别是针对厚料层、细精矿烧结条件，强化混合料制粒可以改善烧结料层透气性，提高燃料燃烧效率，否则烧结料层透气性变差，导致成品率和产量下降，燃料消耗上升。目前强化混合料制粒的途径主要有：延长混合制粒时间、添加生石灰或粘结剂、采用小球烧结等。

4、预热混合料

混合料温度的高低对烧结有很大的影响，目前国内外烧结厂主要利用热返矿、高温蒸汽和废气预热这几种方法来预热混合料。热返矿仅能把混合料温加热到40～50℃。而实际生产说明，只有把混合料温加热到40～50℃以上，才能显示出预热混合料的真正作用。因而，预热混合料降低固体燃料消耗对于有热返矿的烧结厂也是有利的。有烧结厂用温度250～300℃、压力6kg/cm2的蒸汽预热混合料，当喷入蒸汽的作用时间为30～60秒时，喷入的蒸汽80%被吸收为混合料水分。热平衡表明，当混合料被预热到70℃时，烧结料层可提高100mm，固体燃料降低6kg/t。对于机上冷却的烧结机，其冷却空气单耗低，废气温度高，可利用冷却段的热废气生产低压蒸汽来预热混合料，这样，总热耗可节省8.4%左右。

5、冶金废料回收，重新利用，变废为宝

钢铁在生产过程中会或多或少产生含碳、含铁废料，例如轧钢皮、高炉灰等，这些废料只要稍加处理，就可以实现二次利用，较少环境污染，对于富含FeO和C的废料，C可以充当燃料，减少固体燃料的使用，FeO在烧结生产的过程中会发生氧化反应而放热，因此也可以减少固体燃料的使用，有学者就专门对含铁含碳废料做了研究，研究分析表明，含铁含碳燃废料供给的能量要比焦炉煤气所供的热量更多。

二、减少点火燃耗的使用

1、采用节能型点火炉

在烧结工序中，点火炉的结构、点火器型式对烧结料面点火质量、点火能耗影响很大。点火器可以采用线型多孔喷嘴点火器、线型组合式喷嘴点火器、多缝式烧嘴点火器、密排小烧嘴点火器等，点火炉可以采用双斜带式、多缝式、预热式等。使用这些设备后，与传统点火技术相比煤气消耗可下降50%以上，可节约点火能耗2～3kgce/t。

2、预先加热助燃空气

为了了减少点火煤气的使用，提高点火炉燃烧时的温度，可以借助热废气给点火炉预热，预先加热助燃空气，研究表明，如果能把助燃空气加热到300℃，理论上能节约大约百分之二十的焦炉煤气，在我国，许多大型的钢铁厂例如：济钢、马钢以及宝钢等都已经实现了余热回收，通过余热回收，可以节省大量的点火燃耗。

参考文献：

[1]曹万友，马明，方源，辛沧.降低酒钢1#-3#烧结机固体燃料消耗的工业实践.酒钢科技，2014（1）.

[2]李燕媚，张宏涛.烧结生产技术的进步及降本增效.现代工业经济和信息化，2013（16）.