烧结技术国内外现状及发展趋势

2010年5月汇报内容我国烧结技术近年来取得的进步与国外技术的比较烧结技术发展趋势一、我国烧结技术近年来取得的进步改革开放以来，我国工程技术人员走出了一条“引进-消化-吸收-改进-创新”的道路，在开拓创新新工艺、新设备、新技术方面相当活跃，硕果累累，经验极其丰富，堪为世界之最。近年投产的大中型烧结都采用了现代化的工艺技术，装备水平高，自动化水平先进，主要技术经济指标和环境保护、节能减排大为改观，无论是烧结矿的产量还是质量都已步入了世界强国之列。1、工艺技术方面采用有效的烧结增效节能添加剂性质良好的添加剂可提高烧机的产量、降低燃耗，但应不含氯化物，不具腐蚀性。建立综合原料场为稳定烧结和炼铁生产，并为提高其产品质量和降低能耗创造条件，我国一大批大中型钢铁公司建立了综合原料场，使得原料化学成分稳定（宝钢烧结矿TFe0.5%，已接近100%)粒度均匀、水分恰当。自动重量配料含铁原料、熔剂、固体燃料等能按重量配比自动调节各种物料给料量。1、工艺技术方面超厚料层烧结在采用一些提高料层透气性措施后，烧结料层可高达800mm，从而大幅改善烧结矿质量，降低混合料的水分和返矿量，节约燃料，改善环境.燃料分加技术烧结铁精矿采用此技术，可提高烧结矿产质量并降低燃耗。低温烧结在厚料层烧结的基础上，可进行低温烧结，即以较低的温度烧结，能产生一种强度高、还原性好的针状铁酸钙为主要粘结相的烧结矿，既节能又减排。1、工艺技术方面高铁低硅烧结一般的说法是烧结矿的SiO2应为5.5~6.3%，才能保证足够的液相。高铁低硅的烧结矿SiO2可达4.5~4.7%，从而降低熔剂的用量，为高炉增产节焦和烧结节能减排创造了条件。热风烧结将冷却机的热废气引入点火保温炉后面的密封罩内，使烧结表层继续加热，可以改善烧结矿的强度，节能减排。2、主要设备方面烧结机的大型化众所周知，大型烧结机与多台小烧结机相比，具有很多的优点。30年来，我国已先后投产了180~660m2烧结机125台套。这批大中型烧结机结构新颖，混合料布料平整，漏风率小，头尾部采用星轮装置，烧结机运转平稳，年日历作业率可达98%。烧结机漏风率低烧结机主要漏风点为头尾风箱与台车底部接触处和两侧。70年代初烧结漏风率高达60%以上，新建烧结漏风率普遍下降。2、主要设备方面新型鼓风环式冷却机最近中冶长天国际工程有限责任公司开发了一种液密封鼓风环式冷却机，其漏风率可低到5%。新型节能点火保温炉双斜带式点火保温炉采用直接点火，高效低耗，点火质量好，炉子寿命长，烧嘴不易堵塞，作业率高，在国内得到普遍使用。最近在鞍钢一些企业有的采用二次连续低温点火技术，但应在点火前预热烧结机上的混合料。3、节能减排方面新型除尘设备由于国家、地方和企业对环保要求越来越高，有些厂对烧结机机头机尾排放浓度已提到50mg/m3，甚至20mg/m3。从实践来看，即使电除尘采用四电场，有些厂也难以满这个要求。针对这个情况，国内正在开发布袋加电除尘器的新型电除尘器，目前正在付诸实施，预计可以达到这一效果。管路系统阻力平衡采用除尘管路系统阻力平衡技术，可确保除尘系统各抽风点除尘效果，提高除尘效率，减少粉尘外排量。3、节能减排方面多种余热回收装置最近以来，开发了余热锅炉、热管、翅片管等各种回收冷却机热废气和烧结机尾部烟气的余热回收设备，或产生热水、蒸汽，或再发电，大幅度降低了烧结能耗。烟气脱硫设施脱硫设施已在宝钢、梅钢、柳钢等10多个钢铁公司实施生产。随着国家节能减排方针的深入贯彻，预计不久的将来会有更多的厂开发烟气脱硫设施。钢铁厂粉尘泥渣的综合处理以前，钢铁厂的粉尘泥渣多直接加入烧结混合料中，使烧结生产不稳定。目前，这些粉尘泥渣不少厂对湿料、干料、半干料根据其性质分别进行处理。4、自动化控制方面三电一体（ELC）计算机控制系统所有的过程检测参数和设备运转状态均纳入本系统，主要的工艺过程进行自动控制和调节，如混合料加水控制，配比计算及控制，点火保温炉燃烧控制、料层厚度控制等。人工智能中南大学以及一些企业、设计科研单位在这方面做了大量工作，有的已在实践，如宝钢不锈钢分公司的烧结矿化学成分控制系统等。中冶长天开发的烧结综合控制专家系统在韶关、新余钢铁公司360m2烧结机使用，取得了可靠的成果。二.与国外技术比较烧结生产率、作业率、产品质量均接近世界先进水平烧结能耗指标比国际先进高10%～15%固体燃耗高动力消耗高国内余热回收率低环保指标有差距脱硫：国内尚未形成成熟的适合于烧结工况且能耗低的脱硫技术二.与国外技术比较二.与国外技术比较二.与国外技术比较二.与国外技术比较表1大中型烧结机主要设备对比或差距表序号主要设备名称国内技术水平国外技术水平对比或差距1混合与制粒设备采用大型圆筒混合机和圆筒制粒机，少量小烧结机制粒采用圆盘造球机采用大型圆筒混合机和圆筒制粒机，日本个别细粒原料的烧结机，采用大型圆盘造球机制粒，韩国个别厂采用爱立许高效混合设备我国尚未使用过高效的混合设备2烧结机编析布料装置原料以铁粉矿为主，采用圆辊给料机和自动清扫的反射板或辊式布料器。以铁精矿为主，可采用上述布料器或宽胶带机和辊式布料器日本、韩国以铁粉矿为主，采用圆辊给料机加强化筛分布料机（ISF）或其他型式的偏析布料装置我国偏析效果略差二.与国外技术比较表1大中型烧结机主要设备对比或差距表3点火炉型式及能耗双斜带式点火保温炉能耗0.045～0.06GJ/t多缝式改进型点火炉能耗0.05～0.07GJ/t其它型式～0.1GJ/t日本佳友多缝式烧嘴点火炉能耗～0.023GJ/t日本川崎线列式烧嘴点火炉能耗～0.016GJ/t日本新日铁面燃式烧嘴点火炉能耗～0.014GJ/t我国多使用混合煤气，日本多使用焦炉煤气，达到同样水平，一般使用混合煤气要多消耗约20%的热量，即使如此，我国的消耗量也是高的4烧结机规格及其漏风率烧结机平均面积～120m2，在线生产最大的550m2，在建的660m2，漏风率先进的＜20%，一般35～50%日本烧结机平均面积336m2，在线生产的最大600m2，日本漏风率先进的＜20%，一般30～40%中冶长天公司设计的660m2烧结机(在建)是世界上最大的烧结机。我国烧结机漏风率先进的与日本先进的相当，但一般的烧结机漏风率偏高二.与国外技术比较表1大中型烧结机主要设备对比或差距表5烧结矿冷却机及其漏风率多采用鼓风环式冷却机，漏风率一般30～40%，最近开发的液密封鼓风环式冷却机，漏风率＜5%日本、韩国鼓风环式冷却机居多，漏风率一般30～40%我国开发的液密封鼓风环式冷却机无论其结构还是漏风率都是世界领先水平二.与国外技术比较需要说明的是：中冶长天国际工程有限责任公司最近使用于日本和歌山的185m2烧结机和新余钢铁公司的360m2烧结机负压式端部密封装置，经日方和新余钢铁公司测定，烧结机的漏风率分别仅为16.5%和19.7%，居国际先进水平。另外，由该公司开发的液密封新型鼓风环式冷却机不但结构先进合理，其漏风率可由原来鼓风环式冷却机的30—40%降至5%，可节能20%左右。由于漏风率小，减少了周边的扬尘污染，改善了环境。这套设备已在我国冷水江（46m2烧结机）、涟钢（360m2烧结机）、济钢（400m2烧结机）使用，反映很好。二.与国外技术比较表2主要技术经济指标表序号技术经济指标国内水平国外水平对比或差距1利用系数，t/m2·h全国重点企业平均1.36小型烧结机有达2.20日本平均1.45最高2.16我国平均数偏低2年日历作业率，%全国重点企业平均89.8最高98.1～99.3日本平均92.9最高99～99.9作业率都很高，但日本的平均数要高出我国～3.0%3烧结料层厚度，mm大型烧结机一般600～700，最高750～800日本平均580最高670我国大型烧结机的料层厚度比日本要高约70mm，居国际领先水平4工序能耗，kg/t全国重点企业平均61.0日本平均61.0相差无几二.与国外技术比较表2主要技术经济指标表5烧结矿质量TFe，%全国重点企业平均55.4，最高58.6日本平均57.56最高58.70国内平均值比日本低约2%SiO2，%大型烧结机一般4.7～5.5，平均5.1日本最低4.2，平均4.96国内比日本稍高CaO/SiO2，倍全国重点企业平均1.86日本平均1.97日本比国内高约0.1ISO转鼓指数，%全国重点企业平均76.6，最高85.8日本JIS标准平均71.9（相当于ISO标准～78.5）平均数日本比国内高出厂含粉率（-5mm）%大中型烧结机一般2.5-13，平均～6.8日本一般4～12，平均7.3相差不多二.与国外技术比较表2说明，主要技术经济指标除烧结料层厚度外，国内的利用系数、年日历作业率、烧结矿含TFe、CaO/SiO2、转鼓指数和SiO2和都比日本低，工序能耗和烧结矿出厂含粉率相差不多。应该说明，日本的烧结原料几乎都是进口的铁粉矿，为良好的烧结指标创造了条件，而国内仅为部分进口的铁粉矿。二.与国外技术比较表3环境保护与节能减排表序号主要项目名称国内水平国外水平对比与差距1烧结机头烟气除尘大中型烧结机采用干式电除尘器日本、韩国、西欧采用干式电除尘器国内可以达到国家排放标准2烧结机尾和环境废气除尘机尾为干式电除尘器、环境除尘为干式电除尘器或干式布袋除尘器日本、韩国与我国情况相似国内可以达到国家排放标准3余热回收利用国内余热回收普及率不如日本，回收蒸汽量最高为101kg/t，一般＜50kg/t，少数厂有余热发电设施日本有85%的烧结机设有余热回收蒸汽，蒸汽回收量最高118.5kg/t，一般7-112kg/t，平均37.4kg/t，余热发电设施均已停止生产普及率及回收蒸汽的最高量我国不如日本，我国有少数厂有余热回收发电设施二.与国外技术比较表3环境保护与节能减排表4烧结烟气脱SOX脱NOX设施脱SOx设施普及率低，400多台烧结机中仅有20多套脱SOx设施，脱SOx率可达90%，无脱NOx设施脱SOx设施普及率高，脱SOx率可达90%。个别厂有脱NOx设施，脱NOx率可达90%以上国内脱SOx设施普及率比日本低，也无脱NOx设施5钢铁厂粉尘泥渣的综合治理制浆法：湿料和干料、半干料分别治理，湿料经制浆后送烧结圆筒混合机或配料中，代替部分添加水。搅拌法：与高炉返矿搅拌经混匀送烧结小球法：干料、半干料经配料、混合加入膨润土造小球后送烧结日本处理方法多种多样，湿料也有经制浆后送烧结圆筒混合机的，还有直接还原法、小球法、冷粘球团法处理含铁粉尘的我国的方法实用1）开发强力型混合与制粒设备，是大幅度提高烧结料层透气性，强化烧结过程的主要手段之一。三.发展趋势2）开拓烟气循环烧结法，可减少烧结烟气排放量50%以上（如需脱SOx，烟气量也可减少50%以上），并可节约固体煤耗10%～15%。烟气循环烧结富集脱硫系统工艺示意图脱硫系统风机除尘器风机除尘器空气排放增氧风机三.主要研究内容及关键技术降低固体燃耗，减少废气排放，减少脱硫装置投资和能源。三.发展趋势3）烧结机大型化。因为建设一台大型烧结机与建设多台小型机相比，具有很多明显的优点，其烧结矿质量好，生产管理方便，劳动生产率高，易于环保治理和实现自动化。特别是燃耗低，因为大烧结机易于实现超厚料层烧结，蓄热性好，热量散失少。我国目前还有大约300台小型机在生产，该淘汰的应坚决淘汰，有些则应改为大中型烧结机。4）推行低碳烧结法。包括综合采用各种节能技术（不需要和目前不能实施者除外），如原料应混匀，合理的燃料粒度，自动重量配料，添加生石灰和好的催化助燃剂，各种形式预热混合料，采用燃料分加、铺底料、偏析布料、热风烧结、烟气循环烧结和超厚料层（＞750mm）烧结、低温烧结和低硅烧结，大力降低烧结机的漏风率和混合料的水分，提高烧结机的作业率和利用系数（包括降低烧结矿的入炉粒度，将＜5mm改为＜3.4mm～4mm，可提高产量8%～10%），选用大型烧结设备和新型液密封的环式冷却机，提高余热回收利用的效率和自动化水平等，达到烧结机产量高、烧结矿质量好、成本低、燃耗