烧结节能降耗

降低烧结工序能耗的措施

（一）降低固体燃料的消耗

固体燃料消耗在烧结工序能耗中占的比重最大，达75 %～80 %，降低工序能耗首先要考虑的是降低固体燃料的消耗。分析整个烧结工艺过程，影响固体燃料消耗的主要因素为含铁原料的物理化学性质、混合料的温度、混合料水分、混合料的粒度组成、固体燃料的粒度、烧结料层厚度、熔剂的性质及添加量等。

1、原料合理搭配

由于赤铁矿在烧结过程中与CO发生还原反应：Fe

2O

3

＋CO→Fe

3

O

4

＋CO

2

，消耗了一部分燃料，

另外，由于赤铁矿可以在燃烧时进行分解：3Fe

2O

3

＝2Fe

3

O

4

＋0.5O

2

，也吸收一部分热量，而

磁铁矿在烧结过程中与氧气发生氧化放热反应，节省燃料。因此烧结原料的搭配中应尽量降低赤铁矿用量。

烧结生产使用生石灰作熔剂，不仅可以提高混合料温度，减少或消除过湿层，改善料层透气性，而且生石灰消化生成的消石灰胶体颗粒有凝聚作用，有利于混合料的成球，并提高了料球强度，改善了混合料的透气性，为厚料层烧结创造了条件。但在配加生石灰过程中应根据原料的性质适量添加，不能过大，否则会使混合料过分疏松，堆密度降低，生球强度变差，进而影响烧结过程。

钢渣中含有大量的碱性氧化物，主要有硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸钙以及游离的CaO、MgO 等低熔点矿物。含铁原料中配加少量的钢渣代替部分熔剂，不仅可使烧结矿强度增大，成品率升高，节省固体燃料，而且对高炉冶炼也很有好处。

轧一烧结厂目前所用的含铁原料以河北精矿为主，配加少量澳矿、印度矿、巴西矿、墨西哥矿、高炉返矿、筛下自返矿，另外还配加少量炼钢红泥。熔剂大部分采用生石灰、高镁灰、石灰石。

2、控制燃料粒度及粒度组成

烧结所用固体燃料的粒度与混合料的特性有关，一般应由实验确定。但实验室和实际生产都证明了在精矿烧结时，固体燃料的最好粒度范围是0.5～3 mm，大于3 mm和小于0.5 mm粒级的存在都是不希望的，这部分粒级含量的增加均会使固体燃耗增加，烧结矿成品率降低。设法控制固体燃料的粒度及组成是所有的烧结厂为高产、优质、低耗而应采取的一项重要措施。

3、提高混合料温度

（1）当烧结混合料温度较低时，水汽在料层中冷凝，形成过湿现象，使烧结料层透气性变坏。提高混合料的温度，使其达到露点以上，可以显著减少或消除水汽在料层中的冷凝量，降低过湿层对气流的阻力，从而改善了料层透气性，使抽过料层的空气量增加，为料层内的热交换创造了良好的条件，燃烧速度加快，提高台时产量，节约固体燃料。

（2）提高混合料温度的措施主要有：生石灰预热、热水预热、热返矿预热、蒸汽预热及烧结废气预热等。

（3）另外使用生石灰作为强化烧结与节能的重要措施，并用80 ℃左右的热水消化生石灰，使混合料的温度提高了20 ℃左右。同时，改一次混合加冷水为加热水工艺。另外，由于我厂采用的热返矿不直接参加配料工艺，热振筛筛下的小于5 mm的热返矿直接用链板输送机送到预热滚筒和部分一次混合料混匀、润湿，使混合料温度提高了50 ℃以上。通过这些方法，使送往烧结机的烧结料温度可达70 ℃左右，为节能降耗、提高产量创造了条件。

迁安轧一联成烧结厂在生产过程中，配加适量的烧结剂，因为烧结剂在节能降耗中的作用也是不可忽视的。

4、强化烧结剂的合理搭配

（1）TYS烧结强效剂产品性能及作用

①降低固体燃料消耗

烧结料中的配碳量决定着烧结温度、气氛性质及烧结速度。因本产品含有增氧、助燃物质，可催化加快固体燃料的燃烧反应速度，特别是对固体燃料中非碳物质的催化作用更强，激活混合料中可燃元素及固体燃料的反应活性，加上烧结剂固有的强力可燃、助燃放热物质，使料层总热量大大增加，温度升高，固定燃耗相对降低。

②提高烧结矿强度，提高成品率，降低粉化率，提高烧结矿品质

由于增强剂和稳定剂的加入，改善增加了生成液相的数量和性质，增加了湿润性良好的胶结相。同时，抑制了正硅酸钙的晶型转化（晶型转化时，体积增大10%，发生体积膨胀，导致烧结矿冷却时的自行粉碎）。同时由于FeO的降低，烧结气氧的改善减少了难还原的铁橄榄

石和正硅酸钙的形成（CaO与SiO

3及FeO的化学亲和力比CaO 和Fe

2

O

3

的亲和力大得多），

利于赤铁矿和铁酸钙的形成，抑制了粉化现象，提高了烧结矿的强度，粒级趋于优化合理，同时改善了烧结矿的还原性，成品率上升，返矿量下降。

③提高烧结矿产量、

垂直烧结速度是决定产量的重要因素，与产量基本成正比关系。而垂直烧结速度是燃料的燃烧速度和传热速度决定的，当配碳量适宜或较高时，烧结过程总速度取决于碳的燃烧速度，燃烧速度与供氧强度成正比，强效剂中的富氧离子加快了碳的燃烧速度，提高了燃烧效率，同时高温使料层中水的气化速度变快，过湿层透气性变好，气体的传热速度加快，垂直烧结速度提高，产量提升，同时含粉率降低，强度的提高，使成品率上升，返矿下降，产量相应提高。

④降低燃料消耗

燃料消耗的降低是FeO含量降低的重要因素，同时由于烧结剂的加入给烧结料层增加了适量氧离子，缓解了碳粒附近的供氧不足，降低了CO浓度，减少了还原气氛，增强扩大了氧化气氛，抑制降低了FeO的生成。

⑤提高生铁产量，降低焦比

由于烧结强效剂的加入，改善了烧结矿的粒度组成和矿物组成，提高了烧结矿的冶金性能，还原性提高，FeO下降，铁产量增加，焦比同步降低。

⑥降低烧结废气中硫含量，利于环境保护

由于烧结强效剂的增氧、助燃和催化作用降低了烧结固体燃料的配加量，减少了烧结废气中硫的含量，降低了环境污染，有利于环境保护。

综上所述，TYS烧结强效剂是烧结和煤燃烧及环境保护领域不可或缺的新产品，它以低温烧结和燃气化理论为基础，是该领域的前端技术，它是由燃气化剂、增氧剂、助燃剂、增强剂和阻凝剂等多种元素组成，在烧结混合料中添加少量的该产品后，对燃料气化反应，燃烧反应起到了一定的催化助燃作用，使燃料的反应活性大大提高，反应过程为气—固——液相传热，传质条件改善，使部位液相反应可在低于1300℃以下完成，同时由于烧结料层中燃

烧速度加快，反应完全，相对放出热量多，烧结带的温度水平高，生成的CF

2和C

2

F等降低

熔点的CF液相向FeO晶粒很快渗透，Ca2+扩散到Fe

2O

3

和Fe

3

O

4

晶体中，形成钙质固熔体，使

二者的熔点很快下降，最后形成的低熔点的液相，在冷却到1150—1200℃时，树枝状和柱状晶体，使烧结矿的固结强度大大的改善。

该产品用于烧结后，可以改善烧结矿的质量，加快烧结过程，提高烧成率和成品率，降低固体燃料消耗，降低烧结废气中二氧化硫排放量，减少环境污染，在烧结混合料中配加万分之三到四该产品，可以降低固体燃料5~10%，同时提高烧结机利用系数3~5%，提高烧结矿转鼓3~5%。

（2）TYS烧结强效剂配加量及配加量及配加方法

①配加量

本产品配加量为混合料总量的万分之三到四，根据生产实际，具体科学掌握。

②配加方法

分干式和湿式良种，干式配加就是在配料室燃料皮带的后面加一个强效剂配料机，直接将强效剂加在固体燃料上面，这种方法设备简单，操作方便，配加量准确，目前使用较为广泛，湿式配加是将强效剂溶于水中，将水用蒸汽加热到80~100℃，将溶液喷洒在固体燃料上。这种配加方法设备庞大，操作麻烦，配加量不准确，设备鼓掌多，目前已趋于淘汰。

③物理特征

（1）外观：灰白色超细粉末

（2）粒度（通过100目）：98%

（3）密度(g/cm3) ：1.4

（4）水分：≤3.5%

（5）PH值：7.8~8.5

④强化制粒工艺

轧一烧结厂为了加强制粒工艺，将90m2带烧的一混筒体内壁改为螺旋装，螺旋的方向和滚筒旋转的方向相反，从而延长了制粒时间，增强了制粒效果。在制粒过程中，还采用“一混加足水，二混雾水制粒”的技术，这样一来，混合料在一混滚筒内已加足水，且由以前的加常温水改为加热水，做到提前润湿，提高了料温，加强了白灰的消化；二混采用雾化喷头补水，雾水有助于混合料粒度长大，从而强化制粒工艺，改善混合料的粒度组成，减少混合料中小于3 mm粒级的含量，增加3～5 mm粒级的含量，使混合料粒度趋于均匀，可明显改善烧结料层的透气性，增高料层，改善烧结矿强度，为烧结矿产质量的不断提高、能耗的降低起到了很大作用。

⑤厚料层烧结

在抽风烧结过程中，台车上部的烧结饼受空气急剧冷却的影响，结晶程度差，玻璃质含量高，强度差。随着料层厚度的增加，强度差的所占的比重相应降低，成品率相应提高，返矿率下降，进而减少了固体燃料消耗。

烧结料层的自动蓄热作用随着料层高度的增加而加强，当料层高度为180～220 mm时，蓄热量只占燃烧带热量总收入的35 %～45 %，当料层厚度达到400 mm时，蓄热量达55 %～60 %。因此，提高料层厚度，采用厚料层烧结，充分利用烧结过程的自动蓄热，可以降低烧结料中的固体燃料用量，根据实际生产情况，料层每增加10 mm，燃料消耗可降低1.5 kg/t左右。

除此之外，还可以对主抽风机进行扩容改造、加高台车挡板、加强设备维护、减少系统漏风等措施，使料层厚度有一定提高。

（二）降低电耗

电耗在烧结工序能耗中是仅次于固体燃耗的第二大能耗，约占13 %～20 %，因此降低电耗也是降低烧结工序能耗的重要措施。

1、减少设备漏风率，降低电耗

主抽风机容量占烧结厂总装机容量的30 %～50 %。减少抽风系统的漏风率，增加通过料层的有效风量对节约电耗意义重大。

烧结台车和首尾风箱(密封板)、台车与滑道、台车与台车之间的漏风占烧结机总漏风量的8 0 %以上，因此改进台车与滑道之间的密封形式，特别是首尾风箱端部的密封结构形式，可以显著地减少有害漏风，增加通过料层的有效风量，提高烧结矿产量，节约电能。另外，及时更换、维护台车，改善布料方式，减少台车挡板与混合料之间存在的边缘漏风等，都可以有效地减少有害漏风。

通过改造机头机尾密封装置，加强设备的维护、管理，使烧结机的漏风率明显降低，大大增加了通过料层的有效风量，提高了烧结矿产质量，降低了电耗。

下面将具体烧结机的漏风情况及具体解决措施：

（1）对烧结漏风的原因分析：

通过对烧结抽风系统研究分析，认为漏风集中在以下几点：

①抽风机至风箱之间的漏风：

此系统包括抽风管道（大烟道）、除尘系统、风机系统。由于管道的磨损，热胀冷缩变形，夹带灰尘气流冲刷、管理不到位等，使之出现局部缝隙或漏洞而漏风。此部分漏风因厂而异，但绝对漏风率均在5－10%左右。

②机头尾风箱处与台车横梁底面间的漏风：

对此部位的漏风，目前各烧结厂普遍都安装了密封装置。这些密封装置归纳起来有以下几种：螺旋弹簧式、四连杆式、杠杆式、重锤式、弹簧板式等等。这些形式的作用是一个，即支撑活动密封板上下自由浮动。这部分的绝对漏风率在10%左右。此漏风部位漏风长期堵不住的原因不在于支撑浮动密封板的支撑系统，而在于其密封装置与被密封件之间的结构存在缺陷或不足造成的。

③台车与风箱两侧滑道间的漏风：

此部位是烧结漏风的主要部位。且其绝对漏风率依烧结机的大型化而增大。对此部位的漏风，国内外烧结工作者进行了大量的研究和尝试。现在此部位的密封大都采用在台车密封槽内安装弹压式浮动游板密封装置。近年又有试用板簧式及胶条式密封。

此部位的绝对漏风率约在10%以上。

实事求是讲，应该说此部位的漏风现在还没有堵住，其原因是构造存在缺陷。

弹压式滑道密封装置，主要是在密封槽内安装螺旋弹簧及浮动游板。这种密封装置存在的问题：

其一是浮动游板的尺寸不易确定，非大即小，没有正好的；其二是螺旋弹簧老化失去弹性；其三是放置弹簧的槽内空间椎积灰尘。图A中，浮动游板尺寸过大，受热膨胀，两侧与密封槽内侧壁卡住，不能浮动，使浮动密封板与下面的固定滑道之间产生缝隙，且越来越大；图B中浮动密封游板尺寸小了，即使在工作状态，受热膨胀后，其两侧面与密封槽两侧面之间也存在缝隙，此缝隙成为了窜风的漏风通道。

板簧式滑道密封装置，是将弹簧式滑道密封装置中的螺旋弹簧改为板簧。由于受其工作环境空间尺寸限制及弹力的要求限制，使得此板簧的厚度极薄，且其端部又必定予留缝隙。在夹带灰尘颗粒的高速气流的冲刷下，其板簧的两个端部快速磨损，三五个月不能应用了。

胶条式滑道密封，是在弹压式滑道密封装置的基础上，在浮动游板与密封槽之间，螺旋弹簧的周围安装一个橡胶条，缺点是明显的，增加胶条后弹性增大，摩擦阻力加大，浮动游板磨损加快；耐高温胶条老化及端部烧损等问题。

上述三种台车与滑道间密封装置，除前所述的缺点外，还存在一个共同的缺陷，即在图B

所示状况时，浮动游板两端与密封槽侧壁之间的缝隙易掉入矿渣而浮动游板卡住，使之不能上下浮动，进而导致浮动游板与固定滑道间出现缝隙漏风。

④相邻台车间的缝隙漏风：

烧结两相邻台车间存在有较大的漏风缝隙。此缝隙的特点，其一是临时形成的，其二各两相邻台车间的竖缝隙尺寸大小各不相同，小的有1－2mm的，大的有3－5mm，甚至7－8mm的；其三，各缝隙的形状也各不相同，有上下一致属长方形的，有上下不一致或上大下小，或上小下大形的，这就使得此部位的密封难以采取有效的密封。有史以来，国内仅有宣化钢铁公司烧结厂对此部位实施安装了弹性密封装置（本人专利技术）此部位的绝对漏风率大约在1 5%左右。是所有漏风缝隙中，漏风量最多的一个部位。

⑤蓖条压块销孔处的漏风：

此蓖条压块销孔处和漏风也是十分严重的，其漏风量与台车和滑道间的漏风量大体相同。绝对漏风率大约10%左右。长期以来，烧结工作者对此部位的漏风一直忽视了，也滑有采取任何措施，其漏风也就一直存在着。

综上所述，除烟道系统外，烧结风箱以上还存在着四个漏风部位：即头、尾风箱处的漏风；台车与滑道间的漏风；两相邻台车间的竖缝漏风及蓖条压块销孔处的漏风。此四个漏风缝隙中，前二个漏风部位（绝对漏风率约20%左右）各烧结厂均已采取了密封措施，安装了密封装置，但同时也都存在着严重的缺陷和不足，后二个漏风部位（绝对漏风率共约25—30%左右），各烧结厂均没有采取密封措施。堵的没堵住，没堵的依然漏着，漏风率长期居高不下的原因就在于此。

要降低烧结漏风率，必须对现有的已采取的密封装置进行完善，对还没采取密封措施采用有效的密封装置，一句话，即对所有的漏风缝隙进行全面封堵，才能把烧结漏风率降下来。否则降低烧结漏风率只是一句空话。

（2）全套新型烧结密封专利技术

此全套新型烧结密封专利技术，共有四种专利技术，派生四种密封装置，分别对风箱以上四个漏风部位进行密封。分述如下：

①头尾风箱处的水平弹性滑道式密封装置，

该密封装置的特点是：①将原有固定滑道的两端（各约一米长）换成具有向内侧移动（弹向浮动密封板）的水平弹性滑道，进而封堵了任何情况下的浮动密封板与固定滑道间的缝隙；

②将现有密封浮动板的两端的引行坡锯成引行齿，即变相将浮动密封板变薄，进而使其在塌了腰的台车横梁的作用下能够弯曲，与塌腰了的台车横梁底面实现面接触，达到密封目的。

②台车与固定滑道间的双楔弹簧板式密封装置，

该装置的特点是：一，将原有的直径为3mm的螺旋弹簧改为厚度为3mm，宽度为70mm，长度为360mm的弓形弹簧板（形如汽车弹簧板），二是将浮动游板的双肩倒棱，加入双楔。双楔与浮动游板在弓形弹簧板的作用下一起上下自由浮动。

此双楔弹簧板式密封装置与弹压式密封装置，板簧式密封装置及胶条式密封装置相比，具有以下优点：

A、此弓形弹簧板的寿命要大大长于螺旋弹簧，横V形板簧及胶条的寿命。

B、避免了浮动游板与游板槽之间出现缝隙漏风。

C、避免了浮动游板与游板槽之间的缝隙掉入矿渣把浮动游板卡住的现象发生。

D、避免了因浮动游板尺寸过大与密封槽侧壁卡住的现象发生。

③蓖条压块销孔处的密封装置，

该密封装置的特点是将现有的蓖条压块销的销柄套成螺纹，进而加一个密封垫圈，用螺母将其拧向台车栏板，达到封堵此处漏风的目的。

④两相邻台车间的弹性密封装置

该密封装置的特点是在两相邻台车间安装一个弹性密封板,或在台车栏板端部嵌一个弹性密封装置，此密封装置适应其各两相邻台车间的缝隙大小，形状各不相同的情况。

此全套新型烧结密封装置，前二种（水平弹性滑道及双楔弹簧板式密封装置）弥补了现有密封装置的不足，克服了其缺陷，是到现在为止，对此两漏风部位进行有效封堵地最好的密封装置。后二种（蓖条压块销孔处密封装置及两相邻台车间的弹性密封装置），填补了国内外烧结此两漏风部位没有密封装置的空白。

前已叙及，烧结各风箱以上四个漏风部位的绝对漏风率为：头尾风箱为10%，台车与滑道间10%，蓖条压块销孔处10%，两相邻台车间15%，总合计约45%－50%，要降低烧结漏风率必须对全部漏风部位都采取措施，都安装有效的密封装置，才会收到令人满意的效果；否则，在局部一二个部位重复安装那些具有明显缺陷的所谓“密封装置”是掩耳盗铃之举！

2、采用变频调速、电容补偿降低电耗

变频调速技术是近年来发展的一种安全可靠合理的调速方法。它通过将日常生产用的确定电压、频率的交流电，经变换器变换为可改变频率和电压的交流电，从而达到调整电机转速的目的。变速电机采用变频调速后，降低了平均电流，节约了电能。

实际生产中，为了追求设备作业率，加上设备质量、操作等方面的原因，往往人为地把电机功率增大，造成“大马拉小车”现象，使电机无功功率升高，浪费了电能。因此，在选用电机时，要尽量使电机的负荷率接近或达到它们的设计负荷，来提高功率因数，减少无功功率，节约电能。

近年来安钢烧结厂先后在烧结机、带冷机、圆辊布料器、配料圆盘、配料电子皮带秤等岗位安装了近40台变频器，在各配电室采用电容器补偿来提高电网功率因数，取得了良好的节能效果。据统计，变速电机采用变频调速可节电15 %以上。

3、减少大功率设备空转时间，降低电耗

烧结生产中，由于主抽风机等大功率设备占烧结厂总装机容量的比重相当大，在设备停机检修完毕后，为了稳妥起见，往往提前较长时间开启风机，造成电能的浪费。据测算，1台2 800 m3/min风机关风门空转1 h，要浪费300 kw左右的电能。因此，在生产过程中遇突发事故需较长时间停车或计划检修时抽风机应及时停车；处理事故或检修完毕后，也不要过早

地启动风机，在设备认真检查、维护的基础上，提前15 min左右启动风机即可满足生产要求，也节约了大量电能。

轧一烧结厂原来每次检修完毕后，总是提前1 h左右启动风机，浪费了大量电能，现已开始逐步压缩风机空转时间，降低电耗。

为了降低烧结工序能耗，还应该严格控制各工段的操作时间，以便在出现生产故停时控制好各段的运行时间，减少不必要工段的停机，这样一来减少了主机的停机时间，提高了设备的运转率，提高作业率，从而可以达到降低烧结工序能耗的目的。

（三）降低点火热耗

点火热耗占烧结工序能耗的5 %～10 %，降低点火热耗对降低烧结工序能耗也具有重要意义。

1、采用新型节能点火器

点火器的结构、烧嘴型式对烧结料面点火质量、点火能耗影响很大。我国烧结点火器经历了小型→大型→小型的变化过程，五六十年代流行小点火器，70年代趋向于采用大型点火器，80年代以来，又逐渐开始采用小型节能点火器。小型节能点火器和大型点火器相比，具有结构简单、投资省、火焰沿台车宽度方向点火均匀、点火能耗低的优点。目前各种先进的、节能效果显著的点火器已在很多烧结厂得到推广应用。

安钢烧结厂和北京科技大学合作，研制成功了节能型的多缝式点火器。该点火器采用小烧嘴单排密集排列，烧嘴数量12或14个，具有点火温度高、高温区集中，沿台车宽度方向点火均匀、点火热耗低，烧嘴寿命长，可使用低热值煤气等特点。该点火器1991年12月开始应用于2号烧结机，后经进一步改造和完善，到1993年6月，5台24 m2烧结机全部使用了多缝式点火器，取得了可观的节能效益。

2、严格控制点火温度和点火时间

点火的目的是补充烧结料表面热量的不足，点燃表面烧结料中的燃料，使表层烧结料烧结成块。点火温度的高低和点火时间的长短应根据各厂的具体原料条件和设备情况而定，达到点火的目的即可。点火温度过高，将造成烧结料表面过熔，形成硬壳，降低料层的透气性，并使表层烧结矿FeO的含量增加，同时，点火热耗升高；点火温度过低，会使表层烧结料欠熔，不能烧结成块，返矿量增加。因此，点火温度既不能过高也不能过低，根据生产经验，点火温度一般控制在(1100±50) ℃，点火时间要根据点火温度而定，若点火温度较低，可适当延长点火时间，若点火温度较高，应缩短点火时间，一般在1 min以内。

由于无烟煤和焦粉的着火温度在700～1000 ℃，因此在点火温度略高于1000 ℃，甚至更低就可以把燃料点着，满足点火的要求，同时节约了煤气消耗。近年来，很多烧结厂已普遍采用低温点火技术，在保证点火工艺的前提下降低点火温度，使点火热耗大幅度下降。

3、余热回收利用

烧结过程正常时，从烧结机尾部风箱排出的废气温度可达300 ℃左右，热烧结矿在冷却机前段用空气冷却后也可产生300 ℃以上的热废气，这两部分热废气所含热量占整个烧结矿热能消耗的23 %～28 %，充分利用好这两部分热量将会使烧结工序能耗明显降低。

受工艺布置等方面的影响，对烧结机尾部风箱排出的热废气进行回收利用的厂家目前还不多，但很多厂家已对冷却机高温段热废气进行了回收利用，主要方法有：安装余热锅炉生产蒸汽；送入烧结机上部热风罩内，进行热风烧结；通入二次混合机内预热混合料；除尘后用作点火助燃空气等。

四、结语

（一）由此可以看出，我国烧结节能的潜力是很大的。作为烧结设计工作者要不懈努力的探索。在设计中采用节能降耗技术，以求有效而合理的利用能源。所以在设计生产采取有效措施最大幅度的降低烧结过程中的固体燃料消耗，对降低烧结成本具有重大意义。只要充分认识节能降耗技术的优越性和诱人的巨大经济效益的潜力，完全有可能迅速把我国烧结节能技术的应用推进到一个新水平。

（二）降低烧结工序能耗应从固体燃耗、电耗、点火热耗、余热利用等影响工序能耗的各主要环节入手，分析节能降耗的情况，逐一采取相应对策。