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中冶长天:自主研发烧结技术 推动钢铁冶金行业绿色发展
来源:中冶长天 作者:夏中 发布时间:2020年10月30日 访问量:
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  烧结是我国钢铁冶炼主要的原料加工工艺,75%以上的高炉原料来源于烧结矿。烧结工艺流程复杂、环节多,同时烧结也是能耗大户,其能耗占钢铁企业总能耗的15%以上。面对之前我国烧结整体技术落后,生产效率低、铁矿资源适应性差、产品质量不稳定、能耗物耗高、环境污染严重、装备水平落后的局面,开展“高效、节能、环保”大型烧结技术及装备的研究,对支撑我国钢铁工业产业升级、可持续发展和铁矿资源安全具有重大战略意义。

  潜心自主攻关  实现历史突破

  自1999年起,在国家重大产业技术开发专项和十二五国家科技支撑计划项目的支持下,中冶长天就开始针对高效节能环保大型烧结技术和装备开展全面科研攻关。经过近20年的自主创新,研发团队成功研发了厚料层高效烧结技术、低碳低NOx煤气喷吹高效烧结技术、烟气循环技术、液密封环冷机及转臂式环冷机技术、环冷机废气近“零”排放技术等一系列高效节能环保大型烧结技术,使我国的大型烧结机技术达到国际领先水平。

  2018年1月8日,由中冶长天牵头,联合宝山钢铁股份有限公司、中南大学、内蒙古包钢稀土钢板材有限责任公司申报的“高效节能环保烧结技术及装备的研发与应用”项目荣获国家科学技术进步奖二等奖。该项目攻克了高效节能环保烧结工艺及装备系列技术,整体技术居国际领先水平,为推动中国绿色钢铁冶金技术和装备走向世界做出了重要贡献。

  产学研硕果累累  解决行业难题

  2000年以前,我国长期使用小型、薄料层烧结,单机平均规模仅76平方米(日本同期为260平方米),500平方米以上的特大型烧结机在我国处于空白。料层厚度不到600毫米,烧结机初期漏风率高达30%~40%,大型烧结柔性传动技术被国外垄断,超宽台车技术缺失,烧结系统控制水平低,导致能耗物耗高、烧结矿冶炼性能差、资源适应性差、生产效率低。

  研发团队通过对烧结机面积、料层厚度和工序能耗关系的理论研究,以及国内外50多座烧结机生产的长期跟踪,提出了烧结机大型化的理论依据和设计参数优化体系。基于料层自蓄热原理,开发了以优化配料和提高料层透气性为核心目标的系列低碳厚料层烧结技术及装备,如强力混合技术、选择性制粒技术等。目前中冶长天设计、制造、建设的最大烧结机单机规模达到660平方米,烧结料层厚度达到1000毫米。

  传统环冷机只有单一冷却烧结矿功能。环冷机矿层分布不合理,气固换热效率低,烧结矿易粉化、易扬尘,余热烟气品质差,环冷机漏风率高达30%~35%,电耗大,散料收集困难,是长期困扰烧结生产的世界性难题。

  研发团队首创了环冷机液密封技术及装备,使环冷机漏风率由原来的30%-35%下降到小于10%,解决了长期困扰烧结生产的世界性难题,其中发明专利“一种环冷机台车”荣获第17届中国专利金奖。

  同时通过对各环节能源需求形态的规律研究,从全系统宏观角度出发,依据“分配得当、各得所需、温度对口、梯级利用”的原则,开发了环冷机废气近“零”排放技术,减少能源转换次数,提升余热利用率,根本性解决环冷机废气无组织排放的问题。该技术已成功应用于宝钢三烧及宝钢二烧工程。使用后,解决了环冷机废气无组织排放问题,余热利用率提高20%,环冷机除具备冷却功能外,还兼备提高烧结矿收得率及为后续余热利用创造有利条件的功能。

  烟气循环是指将20%~30%烧结烟气返回至烧结料面再次参与烧结过程。一方面可减少烟气排放总量,降解部分NOx和二噁英,降低烟气净化系统投资及运行成本;另一方面可回收部分烟气显热和潜热,减少固体燃料消耗。

  该成果在宝钢二烧三烧、安钢1#烧结机、新余钢铁6#/7#烧结机、燕钢一烧二烧等地成功应用。使用后,使烟气净化系统处理量及外排烟气量减少20%~30%,烧结过程NOx总量降低约10%。二噁英总量降低约20%,工序能耗降低2kgce/t.s。

  传统料层内固体燃料难以实现“上多下少”的偏析分布,导致整体工序固耗高、料层下部温度过高,引起污染物排放量大。为此,开发了一种在整体减少料层固燃配比的同时,从顶部分级分段喷入煤气,使其在烧结负压的作用下被抽入料层并在燃烧层附近被点燃放热的技术。通过自主装置结构,保证燃气在料面不着火、不逃逸地均匀喷入,同时通过喷入量与燃烧位置的控制,使料层内次高温区得到拓宽、热量分布更合理、蓄热效果更明显。

  该成果于2017年6月在韶钢5#机投入运行,至今已顺利运行两年。在韶钢的生产条件下,配入1Nm3焦炉煤气,可减少焦粉量1.5?1.8kg,降低CO2排放2%,提高成品率0.3%,COx、NOx、SOx均有降低,系统运行稳定安全、无煤气着火和严重逃逸的事件发生。装置的稳定性和效果得到了业主的认可,累计形成国家专利30多件,成果鉴定等级“国际领先”。

  坚持走高新技术建设之路

  推动转型升级

  中冶长天自主研发的高效节能环保大型烧结技术已获中国专利金奖1项、优秀奖1项,省部级一等奖4项;形成专著1部、国家标准1部、软件著作权1项;已授权国际发明专利3件、中国发明专利20件、实用新型专利3件;发表相关学术论文25篇。成果已推广应用到国内外50多个烧结工程,其中500平米以上特大型烧结工程12个,国内市场占有率约70%,推广到日本、巴西等5个国家8个海外工程,经济效益和社会效益显著,为中国钢铁行业的转型发展及走向世界做出了重要贡献。

  未来,中冶长天将继续坚定不移地走高新技术建设之路,进一步加大对行业关键核心技术的研发及推广,持续为行业提供更高效、更环保、更节能领先技术,推动行业转型升级、引领行业绿色发展。


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