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    燒結、球團工序綠色發展的現狀、方向及目標

    2017/4/10

      鋼鐵工業綠色發展是指按照循環經濟的基本原則,以清潔生產為基礎,重點抓好資源高效利用和節能減排工作,實現鋼鐵產品制造,能源轉換,廢棄物處理、消納和再資源化等3大功能,具有低碳特點,能與其他行業和社會實現生態鏈接,從而實現良好的經濟、環境和社會效益的發展模式。

       燒結、球團工序綠色發展現狀

       燒結工序綠色發展現狀。

      原料質量劣化。隨著越來越多的鋼廠使用燒結用礦粉,燒結用礦呈現出主流礦與非主流礦齊用的狀態,這使得燒結用礦粉質量下降,燒結用礦粉的TFe質量分數減小,結晶水含量升高,SiO2和Al2O3的質量分數增大,有害元素質量分數增大。

      燒結用礦粉質量波動增大,必然給燒結生產的穩定性、工藝過程控制帶來難度。燒結用礦粉中有害元素質量分數的增大也給燒結、煉鐵和煉鋼等工序帶來問題。燒結工序作為鋼鐵企業排放SO2、NOx、二噁英和粉塵等污染物的主要環節,原燃料中有害元素質量分數的增大,必然從源頭上增加污染物減排的壓力。同時,在礦粉粒度方面,過細、難制粒的礦粉增多,對燒結制粒也會造成負面影響,而部分礦粉粒度過粗也會影響燒結礦的質量。

      技術水平不斷提高。近幾年,我國的燒結機采用了一系列先進的工藝技術,設計、裝備水平達到國際水平。國內大型燒結機的料層厚度基本在700毫米以上,轉鼓指數在78%以上,固體燃耗在47千克標準煤/噸以下。

      目前,成熟的、可推廣的燒結生產技術包括燒結機的大型化和混勻料場的使用;基于鐵酸鈣固結理論的低溫燒結技術;基于鐵礦粉高溫特性的優化燒結配礦技術;降低燒結固體燃料消耗技術;低溫厚料層燒結技術;燒結自動化技術;降低燒結返礦率技術;燒結余熱利用技術;優化燒結點火技術等。

      可行的、需要改進的燒結生產技術包括選擇性制粒技術、支撐燒結技術、復合造塊技術、富氧燒結技術、燒結機噴吹氣體燃料新技術、燒結煙氣脫硫技術、合理爐料結構技術、燒結機漏風治理技術、燒結除塵技術、環冷機液密封技術。

      正在探索和開發的技術有預還原燒結技術、燒結模擬仿真技術、燒結煙氣脫硝技術、防止二噁英污染研究和治理技術、燒結礦豎罐冷卻技術。

       球團工序綠色發展現狀。

      進入21世紀后,我國的球團行業發展迅速,1999年我國球團礦產量只有1197萬噸,2004年球團礦產量為4100萬噸,2013年球團礦產量達到1.58億噸。球團行業的發展得益于選礦技術的進步、工藝的多元化發展等。

      近幾年,球團技術進步主要體現在燃煤技術、鏈箅機-回轉窯防止結圈技術等技術的運用。寶武集團武鋼鄂鋼、寶鋼湛鋼年產500萬噸球團礦的鏈箅機-回轉窯生產線的建設,標志著我國鏈箅機-回轉窯生產工藝朝著大型化方向發展;大型帶式焙燒機以其對原料適應性強、工藝過程簡單、布置緊湊、所需設備噸位輕、可實現焙燒氣體的循環利用以降低熱耗和電耗、生產規模大等優勢,受到國內冶金工作者的重視。

      采用高品位球團礦,有利于降低高爐燃料比、節能減排和環境保護。然而,當前球團礦在中國高爐爐料中的比例僅處于15%~20%的相對較低水平。未來需要繼續發展球團工藝技術,在調整3大球團工藝設備(豎爐、鏈箅機-回轉窯和帶式焙燒機)、降低膨潤土消耗、提高球團礦品位、降低工序能耗、球團煙氣處理等方面開展進一步的研究。

       燒結、球團工序綠色發展面臨的挑戰

       燒結工序綠色發展面臨的挑戰主要有:

       ,燒結工序能耗高。與國外相比,國內燒結廢氣的余熱利用率相對較低,尤其對燒結機大煙道廢氣和環冷機低溫廢氣熱量的利用不足。同時,燒結機和環冷機漏風率較高、點火制度不合理等,均使燒結系統電耗增加。

      第二,燒結污染物排放量大。有些工藝的煙氣脫硫裝置由于脫硫工藝技術的原因,達不到設計的效果。目前,我國燒結煙氣治理存在的主要不足是廢氣以末端治理居多,缺乏對廢氣的協同、綜合治理。

      第三,原料質量變差,有害元素增多。隨著燒結原燃料質量的不斷下降,除S、P、堿金屬、Cl和Zn的質量分數增大外,還帶來了Cu、As、Mn、Cr質量分數增大的問題,對后道工序產生負面影響,給環保工作帶來的壓力明顯增大。

      第四,廢棄物消納水平低。鋼鐵企業未能對鋼渣、鐵皮、除塵灰等資源進行科學合理的分類使用。當前,國內大多數燒結企業消納企業廢棄物的方式比較單一,僅從成本上考慮使用廢棄物降成本,或者簡單利用廢棄物中的有益成分。

      第五,燒結機大型化程度還不夠。當前,國內燒結機大型化取得了一定進步,但仍存在一批小于90平方米的燒結機。這些小型燒結機不利于提高資源處理效率和廢氣治理效率。

      球團工序綠色發展面臨的挑戰主要有:

      ,工序能耗仍較高。在原燃料條件相同的情況下,我國球團工序能耗比國外普遍高10%以上。我國磁鐵礦球團工序能耗基本在20千克標準煤/噸以上,赤鐵礦球團工序能耗在45千克標準煤/噸左右。

      第二,落后產能仍占較大比例。國內100萬噸/年以下的球團生產線還有30多條,豎爐還有60多座。這些球團生產線裝備水平低,產品質量差,環保設施不完善,能耗高。

      第三,眾多燒結廠慣在燒結工序配加細精礦粉,不利于提高資源利用率。球團工藝處理細精礦粉的效率更高,有自產精礦粉的企業應該把精礦粉用于生產球團礦,而用外購的富礦粉燒結。這需要結合企業資源情況、當前和未來的設備投入和資金等因素綜合考慮。

       燒結、球團工序綠色發展方向及目標

      在筆者參與的“燒結工序綠色發展研究”課題中,來自中國金屬學會、首鋼技術研究院、首鋼國際工程公司、鋼鐵研究總院等企事業單位、研究機構的20余位專家,歷時近一年,完成了《燒結工序綠色發展研究報告》!稛Y工序綠色發展研究報告》對燒結、球團工序綠色發展方向及目標做了闡述。

       按照循環經濟理念,燒結、球團工序可從以下5個方面做好綠色發展工作:

       ,適應原料質量下降的現狀,提高資源回收利用率。

      第二,降低固體燃料消耗,回收燒結廢煙氣余熱,提高二次能源回收利用率和能源轉化率,充分發揮能源轉換功能。

      第三,大力發展環保技術。采用新型除塵設備(如布袋加電除塵和新型電除塵器)、廢氣循環利用技術、煙氣脫硫脫硝新技術等環保設備和技術,減少燒結機粉塵、SO2、NOx、二噁英等污染物的排放。

      第四,掌握精料與經濟料的平衡。綠色發展應立足于長遠發展,應科學計算,將由于低成本可能造成的高爐壽命減短、環保投入增加等納入成本計算中。

      第五,優化現有生產工藝技術流程,提高裝備、操作、管理和信息化水平。

       到2020年,燒結、球團工序應實現以下綠色發展目標:

      一是燒結行業SO2排放小于180毫克/立方米,NOx排放小于300毫克/立方米,二噁英排放小于0.5納克/立方米;燒結廢氣中顆粒物排放濃度控制在40毫克/立方米以內。

      二是提高資源利用率,發展低溫燒結工藝,燒結工序能耗降至50千克標準煤/噸以下。

       三是將環保技術與原料、工藝、設備技術相結合。燒結工藝對原料質量下降具有較大的適應性;開發、采用2項~3項燒結新技術,如燒結選擇性制粒技術、燒結主煙道煙氣循環技術等。

      四是廢氣的治理要協同,不再單獨依靠末端治理,實現源頭、過程和末端協同治理。

       五是考慮經濟性和環保性,將燒結高溫、中溫、低溫廢氣分段利用;回收利用150℃以上的煙氣的余熱;小于150℃的煙氣的余熱也盡量合理利用。

       六是對二噁英排放進行定期檢測。

      七是通過優化鐵前流程,爭取將80%的細精礦粉用在球團工序,以提高效率、降低工序成本和減少污染物排放。

       燒結、球團工序的綠色發展措施及建議

      綠色發展是當今世界共同的、先進的發展理念。推動燒結、球團工序的綠色發展,是踐行“五大發展理念”,做大、做強、做優鋼鐵產業的迫切需要,是實現鋼鐵行業轉型升級、結構調整的重要途徑。為推動燒結、球團工序實現綠色發展,筆者提出以下4條建議和措施,供參考。

       一、確定合理的燒結、球團比例,控制生產規模,利用燒結能耗和環保指標來限制、淘汰落后企業。如果僅單位產品能耗、污染物排放降低,產品生產總量得不到控制,能耗、污染排放總量還是很大。因此,要確定合理的燒結、球團比例,控制生產規模。燒結工序未來的發展,不僅要滿足燒結礦生產的要求,而且要降低能耗、減少污染物排放,因此,可以利用能耗、環保指標來淘汰落后裝備。

       二、組織燒結工序綠色發展有關共性及關鍵技術的研究開發,形成生產能力,支撐燒結工序綠色發展。推廣已成熟的技術,進一步投入、示范可行的技術,探索前沿的工藝技術。

      三、在現有技術的條件下,建立燒結工序能耗、污染物排放指標體系,制訂能耗、污染物排放的監測和核算方法,標準要有相應技術支持;建立全國統一的能源、環保監督體系,對國家法規執行情況進行經常性的監督檢查,對違法者予以處罰;建立燒結工序原料利用標準,燒結工序不再利用含Cl較多的三四級電場粉塵;從設計上,同時考慮燒結工序的生產、節能、減排。

      四、建立燒結工序綠色發展的公平競爭機制。嚴格執行燒結工序綠色發展有關法規,企業不分大小、性質,一律平等;在技術、裝備標準方面要根據技術發展情況實事求是;統一對違反環保、節能法規的單位的處罰標準,使違法的成本遠高于守法的成本,從而使有關企業不敢違法。

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