摘  要  本文简单介绍了烧结生产如何贯彻党的十九大精神，推进绿色发展高质量发展的实施举措，论述了烧结生产在钢铁企业的成本和节能减排等方面的地位和作用，介绍了烧结生产的各道工序与炼铁节能减排的相关关系，分专题论述了烧结各工艺技术环节与节能减排的具体挖潜措施和做法，最后对节能减排的效果进行了总结。

关键词  降本增效  节能减排

1  烧结生产与炼铁节能减排绿色发展

烧结矿一直是我国高炉炼铁的主要原料，占我国高炉炉料的75%以上的比例，占高炉炼铁成本的70%以上，烧结能耗占吨钢能耗约10%，仅次于炼铁，是钢铁生产的第二能耗大户[1]，烧结生产废气排放量佔吨钢废气排放总量的50%以上，吨烧结矿烟气排放量为3000～4000m3，近几年我国年产烧结矿减排近9亿吨，年烟气排放总量达27000～36000亿m3，这是一组极大的数据，它是改善环境保护、绿色发展我国钢铁工业的重要组成部分。烧结矿的质量很大程度决定着高炉技术经济指标，因此抓好烧结生产的质量，节能减排与绿色发展高炉炼铁息息相关。

影响烧结矿产质量和成本的因素是多方面的，既有原燃料的采购和优化配矿的影响，又有烧结生产料层厚度、配碳配水，混合料透气性、台车速度等各工艺参数的影响，还有烧结生产配料、制粒、布料和点火等工艺技术的影响，更有烧结矿碱度、品位、SiO2、MgO、和Al2O3等化学成分和矿物组成的影响，总之，影响烧结矿质量的因素是多方面，因此改善烧结矿质量，降低烧结生产节能减排也是多方面可以说是全方位的。

烧结生产的能耗主要包括固体燃耗、点火煤气消耗和电耗三个方面，还有少量的蒸汽，压缩空气和水消耗，其中固体燃耗占80%，电力消耗约占15%，煤气消耗约占5%，故降低烧结能耗主要抓降低固体燃料的消耗[2]，烧结生产安装有大功率的抽风风机和冷却风机，每吨烧结矿要消耗600m3的风量和排放3000～4000m3的烟气，是耗电大户，烧结机漏风严重，一般都有40%~50%的漏风率，因此节电也是降低烧结节能的重要组成部分。而且从全国的情况看，烧结工序能耗高的和低的相差超过2.5倍，所以烧结节能降本的潜力很大。

已有的研究[3]表明，烧结机的主烟道烟气余热约占烧结工序能耗的13%~23%，环冷机废气余热（烧结矿的湿热）约占烧结工序能耗的19%~35%，该两者之和高达烧结工序能耗的50%，因此，充分利用烧结生产的余热潜力是烧结节能减排值得重视的组成部分。

综上所述，进一步抓好和改善烧结矿质量，降低烧结生产的能源消耗和充分利用烧结余热回收，与高炉炼铁节能减排、降本增效绿色发展的息息相关。

2 认识和控制好烧结生产工艺参数相互关系，优化烧结主要工艺技术，向烧结工艺技术要节能减排效益

烧结主要工艺参数之间的关系中，料层厚度是基础，水、碳是保证，混合料透气性是关键。科学认识和控制好它们之间相互关系，会给烧结生产不断创造新的效益。烧结生产由优化配料、强化制粒、偏析布料和低负压点火操作四大部分工艺技术组成。企业向烧结生产要节能减排效益，下面将从以上两大方面进行节能减排增效进行讨论分析。 

2.1  不断提高料层厚度，向超厚料层要节能减排增效

料层厚度是烧结节能降耗、改善质量的基础，宝钢烧结料层从450mm提高到600mm，其效果经过回归分析得出料层厚度每提高10mm，烧结矿强度转鼓指数提高0.23%，FeO降低0.06%，固体燃耗降低0.104kg/t，煤气消耗降低0.064m3/t，电耗增加0.09kwh/t，一台450m2烧结机，一年节约标准煤5500吨，降低成本112万元[3]。宝钢495m22号烧结机，料层厚度由500mm提高到630mm，工序能耗由72.14降低到55.3kgcc/t[2]；首钢京唐公司550m2烧结机，料层厚度由750mm提高到800mm，转鼓指数提高了0.12%，FeO降低了0.37%，成品率提高了1.6%，焦粉消耗降低1.05kg/t，煤气消耗降低1.51m3/t，电耗降低7.82kwh/t，折合吨烧结矿取得7.61元的效益[1]。

由宝钢和首钢京唐公司提高料层的情况，可以充分说明节能和增效是十分明显的，目前全国烧结机平均料层高度已超过710mm，有些企业已超过750mm甚至达到850mm，但相关的工艺技术如强化制粒、配碳、配水、偏析布料和低负压点火工艺操作没跟上，形成效果不如宝钢和京唐公司那么明显。目前企业推进节能减排增效绿色发展，就是要把厚料层低温烧结的相关工艺技术跟上，充分发挥出厚料层低温烧结的作用，对已经取得较好效果的烧结机，应继续创造条件提高料层厚度，向超厚料层要节能减排的效果。

2.2  强化烧结生产配料、制粒、布料和点火操作四个环节工艺技术，向改善操作要节能减排的效果

烧结生产在准确配料、强化制粒、偏析布料和低负压点火操作四个环节工艺技术方面存在的问题相当普遍，诸如（1）用于配料和制粒的混合料不少企业不作粒度分析；（2）厚料层只是依靠富矿粉烧结；（3）对加入的生石灰在混料和制粒前不消化，不仅影响了制粒状态也影响混合料的温度，实践证明［4］配加2%～3%的生石灰消化混合料混合料温度可提高4C。，固体燃耗可降低2～3Kg/t；（4）对一混、二混的加水不规范，有的甚至用硅胶管直接往圆筒混合机内灌水；（5）对混合料在混合机内的制粒状态不了解，不分析，基本上处于黑箱操作状态；（6）不少偏析布料器工作状态不正常，有的甚至与偏析布料器工作效果刚好反向；（7）多数企业对低负压点火不重视，结果形成高负压操作，造成电耗高、烧得慢、质量不均匀；（8）烧结机机头、机尾、滑道和环冷机漏风严重，造成烧结生产电耗高、生产力不高。日本新日铁大分厂2号烧结机采取降低漏风率措施后，漏风率降低12.5%，电耗降低了1.96 Kw•h/t，相当于降低10%的漏风率，电耗降低1.56Kw•h/t，我国梅山钢铁烧结厂漏风率从71.14%降到42.99%，电耗降低了4.325Kw•h/t，相当于降低10%的漏风率，电耗降低1.54Kw•h/t ［5］。凡此种种，在烧结生产工艺技术存在众多问题，不仅影响了烧结的产量和质量，也严重影响了烧结生产的能耗和成本。相关企业对烧结生产存在的以上种种问题，应一一加以疏导后提出改进措施，向烧结操作要节能减排的效益。特别应关注低负压点火操作，保持原始料层透气性，大型烧结机可取得降低3kpa的全程负压，经测算，1台360m2烧结机，24小时可节电5000kwh［6］。

2.3   采取燃料分加，提高和改善燃料燃烧状态降低固体燃耗，向改善燃料燃烧要节能与排的效益

烧结实现强化制粒后，传统的燃料添加方式（即全部内配）造成矿粉包裹燃料，恶化了燃料在烧结带的燃烧条件，提高了烧结配碳和固体燃耗，由于固体燃耗占烧结工序能耗的80%，所以采取燃料分加，改善燃料在混合料的燃烧条件，对降低固体燃耗有积极意义，燃料分加即在一混前内配50%的燃料，另50%在二混制粒后配入，形成一半的燃料可直接与空气接触，优化了这部分燃料燃烧的条件，日本新日铁釜石铁制铁所170m2烧结机采用燃料分加后，焦粉消耗由原来的60kg/t降至56.3Kg/t［7］。我国太钢在660m2烧结机上增设了燃料分加系统，实施-3mm粗粒焦粉内配和-1mm细粒焦粉外配的工艺技术，取得了降低固体燃耗1.7kg/t的节能效果［1］。

3  全面改善烧结矿质量向成品烧结矿质量要节能减排的效益

3.1  稳定烧结矿碱度，向稳定碱度要节能减排效益

碱度是烧结矿质量的基础，试验研究和生产实践都证明了烧结矿的最佳碱度范围为1.90~2.30，在影响高炉炼铁燃料比的十九个因素中，碱度对燃料比的影响最为显著，碱度低于1.80后每降低0.1的碱度将影响燃料比和产量各3.5%，而在生产实践中，笔者通过典型事例调查，发现降低碱度对燃料比的影响远高于3.5%达到4.7%的水平。近几年就全国的情况看，烧结矿碱度平均值都在1.90以上，但生产烧结矿的碱度波动却普遍存在，特别是没有中和混匀料场的企业，烧结矿碱度的波动范围很大，有的一天内碱度低时1.60高时达2.30，对高炉的稳定造成很大的影响，2016年全国烧结球团信息网登录的52家企业，烧结矿碱度R±0.05的稳定率应≥90%，但其中6家企业未填数字（空白），8家企业低于90%，6家企业低于80%，8家企业低于70%，稳定率最低的一家仅为58.43%［8］，这些数字充分说明了烧结矿碱度不稳定的严重情况，碱度是烧结矿矿物组成的决定因素，不同的碱度矿物组成差别很大，它不仅影响强度和粒度，更影响冶金性能。因此高炉炼铁在推进节能减排绿色发展时，应严格掌控烧结矿碱度的波动，向稳定烧结碱度要节能减排的效益。

3.2  提高烧结矿的品位和降低SiO2含量，向高品位低SiO2要节能效果

精料的经验数据告诉我们，入炉矿品位下降1%，会影响燃料比1.5%，影响产量2.0~2.5%，2016年全国烧结矿的平均品位为55.65%，SiO2含量为5.49%，2015年铁矿石已进入低矿价的新常态，目前企业还在采购低品质矿，在成本上就会得不偿失，在低矿价的新常态下，烧结矿的品位应≥57%，SiO2含量控制在4.6~5.3%是最优的。企业应彻底消除高矿价时代低品质矿冶炼的影响，恢复高炉吃精料，向烧结矿质量要节能减排效益。算算账，入炉矿品位低1%，吨铁损失燃料比7.8kg，1000m3高炉一昼夜少生产生铁约85吨，损失1.7万元，燃料比和少产铁的损失和约3.30万元，而目前1000m3高炉日产3300吨铁，提高1%的入炉矿品位，一昼夜消耗矿价值仅需2.66万元，一算就明白，在正常矿价下，采用高品位矿入炉节能减排降本增效会十分显著。

3.3 优化烧结、炼铁MgO/Al2O3，向降低镁铝比要节能减排效益

高炉炼铁以往的经典数据，渣的MgO/ Al2O3要保持在0.65的水平，才有利于高炉顺行和脱硫的需求，近几年来，高炉炼铁技术的发展，日本新日铁公司、韩国浦项和光阳公司、我国三明钢铁、三安钢铁、武钢和山东萊钢等企业的生产实践均证明了[ 9 ]只要高炉渣的Al2O3含量不超过17%，炉缸温度高于1450℃的条件下，高炉渣的MgO/ Al2O3保持在0.35的水平，高炉渣能保持在等熔化温度和低粘度区域，高炉保持长期顺行和稳定是可行的，这样推算到烧结矿的MgO和Al2O3含量，合理的数值Al2O3≤2.2%，MgO含量保持1.0~1.5%的水平是可行的，烧结矿降低1.0% 的MgO含量，在目前原燃料价格条件下，吨铁可取得50元左右的效益，年产500万吨生铁的企业，不仅能取得降低渣铁比和燃料比的效益，年降本增效可达2.5亿元的价值。

3.4  降低烧结矿FeO水平，向低FeO要节能减排效益

高料层、高强度、高还原性、低C、低FeO，这三高两低始终是烧结生产追求的目标，对烧结生产而言，在满足成品烧结矿强度要求的前提下，尽可能实现低配碳、低FeO的工艺操作。2016年全国烧结矿的FeO平均值为8.73%，最低的为6.73%，最高值达10.62%，1.0%FeO，会影响1.5%的燃料比和产量，这最低值与平均值低了2个百分点，比最高值低了3.89个百分点，对燃料比和产量的影响，无论对哪一个企业都是极大的数字，烧结生产通过高配C、高FeO追求高强度是一个很大的浪费，个别企业炼铁厂长提出烧结矿的FeO不得低于9.5%，是不科学和不合理的。烧结矿FeO的高低水平是衡量一个企业烧结技术水平高低的重要标志，在烧结生产技术上，厚料层烧结，只有低配C、低水分才能实现低FeO。用于烧结生产的粉矿FeO含量也是影响成品矿FeO含量的一个重要因素，成品矿的FeO与原矿中的FeO之比（P）称为“烧结过程宏观气氛评定指数”，配矿时应控制P值<1的范围。烧结生产应通过上述厚料层、低配C、低配水，改善混合料透气性和配矿等因素控制低FeO生产，向烧结低FeO要节能减排的效果。

3.5  适当缩小烧结矿粒度，向小粒级要节能减排效果

缩小烧结矿的粒度，小而均匀的成品烧结矿入炉，有利于提高煤气利用率，对于500m3~2500m3的中小高炉，正常的入炉矿粒度应以10~25mm为主，不需要扩大入炉矿粒度，以扩大入炉矿粒度改善块状带透气性的理念，不利于提高煤气利用率和降低燃料比。然而在生产中，1000m3级高炉也希望适当提高入炉矿粒度，这实际上是以牺牲燃料比为代价的。法国索里梅公司2813m3高炉，入炉烧结矿的粒度从15mm缩小13mm，5~10mm粒度从30%增加到34%，>25mm的粒级从23%降到17%，该高炉渣铁比305kg，风温1250℃，由于缩小入炉烧结矿粒度，创造了439kg/t燃料比的世界纪录［10］。烧结生产要缩小烧结矿的粒度，可通过配矿降低烧结矿SiO2含量，同时又适当降低FeO含量去实施，高SiO2同时高FeO烧结，势必造成烧结矿结大块，形成相反的结果。缩小烧结矿粒度，可提高高炉冶炼的煤气利用率，提高1%的煤气利用率，吨铁即可取得降低5kg燃料比的效果，实施烧结矿粒度缩小到4mm入炉，可降低返矿率5%以上，有利于降低烧结生产成本，研究表明［11］，每烧结一吨返矿需消耗35Kg固定碳，即要多消耗46Kg焦粉，目前吨烧结矿要增加50元以上成本。年产500万吨生铁，日产1.85万吨烧结矿每降低1%的返矿即降低185吨返矿，降低成本9250元，一年可降低成本320万元，降低5%的返矿即可降低成本1600万元，同时也降低了燃耗和排放量。

3.6  厚料层烧结，台车布料后加设料面垂直松料器，向改善透气性要节能减排效果

厚料层烧结，由于料层厚，燃料气体通过料层的阻力增大，影响垂直烧结速度，从而影响产量和固体燃耗，为了改善厚料层烧结的透气性，北科大曾与福建三明和太钢合作进行过在台车上安装不锈钢的支架、支板、支柱等工艺举措，起到改善混合料透气性和提高产量、降低燃耗的作用，但在生产中由于操作不便，没有推广应用，近期据维普资讯报道[11]田发超等学者的改善高料层烧结过程透气性的新技术研究，加设方便的垂直料面松料器，通过料层的有效风量提高30%~45%，烧结速度提高14.5%~23.6%，成品矿转鼓指数提高1.17%，固体燃耗0.5kg/t，具有较大的推广价值，实现厚料层烧结向改善透气性要增产节能效果。

4  提高烧结烟气和环冷机废气余热利用，向余热发电和废气余热利用要节能效果

烧结生产的余热利用包括烧结烟气的余热和热烧结矿显热（即环冷机废气余热）两部分，该两部分之和约占烧结工序能耗的50%，故烧结生产的余热回收利用具有很大的节能价值。

4.1  烧结烟气的余热回收利用，向烟气要节能效果

烧结烟气的余热回收利用可以有两种方式设计，一种是选择双压余热锅炉和低压补气凝气式汽轮发电机机组构成的余热发电系统，其中余热锅炉为双通道双压无补燃自然循环锅炉。这个系统高温烟气经部分高于受热面换热，低温烟气经部分低压受热面换热，高温烟气降至与低温烟气相当后，两股烟气混合后再与其余的受热面换热，充分利用烟气的不同品质，实现烟气热能的梯级利用。这种汽轮机组可提高发电效率，增加发电量20%，这种发电系统余热锅炉的尾气还可以采用循环风机送到环冷机，实现烟气余热的循环利用，这样不仅提高了锅炉的进口烟温，还可大幅度减少烟尘的排放。

另一种方式是烧结烟气余热的循环利用，高温烟气用于余热发电，机头和机尾的低温烟气返回烧结，余热助燃风或返回烧结机头的保温段，实现热风烧结、降低固体燃耗和降低烟尘的排放量，提高烟气净化的效率和降低烟气净化的能耗。

以上两种方式虽都有充分利用烟气余热的理念，显然后一种方式更科学合理向烟气要效益。

4.2  环冷机废气余热蒸汽发电工程，向烧结废气要节能减排效益

不消耗任何燃料，回收热量大，可以节约大量能耗，太钢400m2和660m2两套环冷机的余热发电工程，每年供热总量达到217.75万GJ，每年可节约标准煤7.03万吨，且发电产生的有一定温度呈碱性的锅炉污水还可用于混料机添加水循环利用，经除尘器和余热锅炉沉淀收集的灰渣通过链斗机排放到缓缓离开皮带机上用于配料。这样不仅不排放污染物，而且减少了温室气体和酸性气体的排放，每年减少CO2排放总量10.28万吨，减少SO2排放总量1539吨，减少粉尘总量排放4152吨，是一项改善环境保护工程，具有突出的环保节能效益[1]。大小不同的烧结机可以仿效太钢的这一模式去实施，取得向烧结烟气和冷却废气要节能减排的效果。

5  结论

本文通过以上论述和讨论，可以得出如下结论

（1）烧结生产是一个反应多变，技术密集和工艺技术复杂的系统工程，其每个环节都蕴藏着大量的潜能，等待我们去开发利用，要回节能增效的效果。烧结生产通过改进以上工艺技术和实施举措推进绿色发展、高质量发展是大有可为的。

（2）烧结生产由准确配料、强化制粒、偏析布料和低负压点火操作四大部分工艺技术组成，抓好每一部分都会产生节能增效的效果，优化配矿可取得直接降低配矿成本，改善烧结产质量的效果；强化制粒可以取得提高料层、提高垂直烧结速度，从而取得提高产量、降低能耗的效果；偏析布料可以取得克服台车边缘效应，实现均质烧结，改善烧结矿质量的效果；低负压点火操作可以取得降低烧结总管负压，节约电耗，提高烧结产质量的效果。

（3）优化烧结生产的主要工艺参数，可以取得降低燃耗、改善烧结质量的效果，其中料层厚度是基础，提高料层厚度，可以取得降低能耗和全面改善烧结技术经济指标的效果；优化配碳配水，可以取得强化制粒和降低FeO的效果；采用强化制粒和料面松料器可以取得改善混合料透气性，提高产量和降低能耗的效果。

（4）全面改善烧结矿质量，主要通过提高成品矿碱度的稳定性、生产高品位、低SiO2烧结矿、降低烧结矿的MgO和FeO含量，适当缩小烧结矿的粒度，可以取得节能增效的显著效果。

（5）提高烧结烟气和环冷却废气的余热回收利用，可以取得回收能量，相应降低成本和节能减排、改善环保的综合效益。

6  参考文献

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