浅谈烧结温室气体的减量化排放及节能

收稿日期:2003-11-19　联系人:何奥平(410083)湖南长沙　中南大学钢铁系烧结球团研究所

综合述评

浅谈烧结温室气体的减量化排放及节能

何奥平　朱德庆　潘　建　李　建

(中南大学钢铁系烧结球团研究所)

摘　要　介绍了温室效应对人类社会和经济发展的影响,分析了钢铁工业(尤其是烧结)温室气体的排放现状,并根据烧结温室气体排放的特点,

初步提出了烧结过程温室气体减量化排放的措施,从而同步实现节能和环境保护。

关键词　温室效应　烧结　温室气体CO 2　减量化排放　环境保护

1　前　言

我国处于世界气候脆弱带,温室效应所引起的全球变暖必将对我国经济和社会发展带来重大的影响。目前钢铁生产的温室气体主要是由以煤为主的能源消耗所产生的。在多种外排的温室气体量中,以C O 2占绝对多数。我国是世界上钢铁生产的大国,2003年钢铁产量达到2亿多吨。C O 2排放量为每吨钢115～210t 左

右,即总的C O 2排放量是410亿吨左右,故降低钢铁工业C O 2排放量将成为我国环境保护亟待解决的问题。烧结是钢铁生产中的重要工

序,以燃烧气体燃料和固体燃料(焦粉)为主,它所排放的温室气体C O 2占钢铁工业的10%左右,加之烧结废气因废气量大、烟气含

尘高、温室气体C O 2及NO x 、S O 2等浓度低、后续处理成本高等特点,给末端治理带来很大困难。所以,研究开发从工艺源头进行治理的节能降耗技术来减少C O 2的排放量,将是最有效的办法。

2　钢铁工业温室气体的排放现状

211　温室气体的来源

钢铁企业排放的废气大体可分为三类:第一类是生产工艺过程化学反应中排放的废气,如烧结、炼焦、石灰焙烧、钢铁冶炼和钢材酸洗过程中产生的废气;第二类是燃料在炉、窑

现场的烧结矿强度差,则可以提高粘结相强度比较高或连晶特性较好的铁矿石配比。

4　结　语

1)通过对济钢26种铁矿石的烧结基础特

性进行研究,可为公司合理购矿,优化配矿及调整生产参数,提供快捷而准确的技术指导。

2)影响铁矿石烧结基础特性的因素有铁

矿石的化学成分、物理特性和微观特征。要对某种铁矿石的烧结性能进行评价,必须从这三个方面综合考虑。

3)根据试验测得的各种铁矿石的烧结基

础特性,再结合现场的实际情况,可实现生产参数的快速调整,生产出优质的烧结矿。

RESEARCH ON IR ON ORES BASIC SINTERING CHARACTERISTICS IN JIGANG

Chen G uiying

Abstract A minitype experimental equipment was adopted to research the basic sintering characteristics of various iron ores in J I

2G ANG 1The data obtained from experiments can be used to guide sinter plant operating and optimize the sintering material 1

K ey w ords iron ore ,sintering ,basic sintering characteristics ,proportioning

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2烧结球团

Sintering and Pelletizing

第29卷　第1期2004年1月

中燃烧产生的废气;第三类是原燃料运输、装卸和加工等过程产生的粉尘。温室气体主要产生于第一、二类废气中(见表1)。目前钢铁生产的温室气体主要是来自以煤(也作还原剂)为主的能源消耗所产生的,在多种温室气体中,最终外排量以C O2占绝对多数[1,2]。

表1　钢铁工业的温室气体种类及来源

工艺阶段温室气体产生来源能耗比例/%烧结/球团生产CO2、CO、S O2、NO x燃料在矿粉烧结过程中的燃烧1010

炼焦生产CO2、CH4、CO、NOx、S O2、H2S煤的干馏过程及加热燃烧716

高炉炼铁CO2、CH4、CO、S O2、H2S、NO x铁水冶炼过程4013

转炉/电炉炼钢CO、CO2、NO x铁水脱碳/冶炼过程613

热/冷轧CO2、NO x、S O2加热和热处理过程中的燃料燃烧1211

石灰焙烧CO2、NO x石灰石焙烧

2317

自备电厂CO2、S O2、NO x燃料燃烧

212　温室气体的排放状况

对钢铁生产而言,温室气体主要是C O2,其排放量占总有害气体排放量的98%。C O2的排放量与燃料中固体碳的含量及含碳燃料的用量成正比关系,燃料中含碳量越高,燃料用量越大,则C O2的排放量也就越大。

我国钢铁生产消耗的能源种类包括煤、焦炭、电力、重油和天然气。1998年,煤用量占能源总用量的70114%,钢总产量为10963120万t,碳排放总计7546101万t,吨钢碳排放量0168t。对烧结生产而言,其消耗的能源种类有点火用的煤气、烧结料层中的焦炭及电力,其总能耗占钢铁生产总能耗的10%～15%。以武钢烧结厂历年产量、工序能耗指标为例(见表2),2002年,烧结矿产量为1081131万t,固体燃耗为43162kg/t,煤气为69160M J/t,那么固体燃耗总用量就是47117万t,煤气总用量是75126×107M J,可见,含碳燃料用量之大。尽管,在国内烧结行业中还没有哪个厂将C O2排放量列入废气控排范围内,也没有相关具体的C O2年排放量数据,但是,从澳大利亚某烧结试验数据(见表3),我们可以知道,C O2在烟气排放量中的含量是比较高的。

3　烧结温室气体的减量化排放要减少烧结温室气体的排放量,根据整个烧结工序,可以从三个方面来考虑:第一,推行精料方针,优化配矿方案,强化制粒,改善烧结料层透气性;第二,采用低温点火烧结,超高料层自动蓄热烧结及固体燃料催化燃烧等

表2　武钢烧结厂历年产量、工序能耗指标[3]年份

产量

/万t

工序能耗

/kg・t-1

固体燃耗

/kg・t-1

煤气

/M J・t-1 1995942127691544815673187

1996966197671874811173164

1997958138661604619770142

1998974141651686614072142

1999970110661124615776121

2000986175641254613871154

20011052179631924414570198

20021081131631844316269160表3　澳大利亚某烧结试验废气含量[4]

焦炭用量

/kg・t-1

烟气量

/m3

N

/10-6

S O2

/10-6

O2

/%

CO

/10-6

CO2

/% 481852221957716107688419技术;第三,烟气综合治理及其二次利用。由于烧结烟气具有烟气量大(宝钢为2152×1010 m3/h)、烟气C O2及NO x、S O2浓度低(S O2浓度低于0105%,NO x浓度低于01002%,C O2浓度低于5%)、烟气含尘高、温度高(150℃左右)等特点,因此在其治理上,设备投资及运转费用都比较大。在国内,尽管有的钢铁厂曾引进了国外设备,但终因运行成本太高而停用。显然,第三种措施不太适合我国国情,而前两种措施都是从降低燃耗出发,从而达到“源头治理”的效果,同时降低了生产成本,能为企业赢得更大的经济和环境效益,是各烧结厂积极使用的有效措施。

烧结节能降耗减少C O2排放量的主要措施

1)推行精料方针,优化配矿方案

显然,每产一吨铁,采用TFe高的铁矿粉比采用TFe低的铁矿粉,所花烧结原料要少,那么吨铁耗能也就要低。为此,国内大中型烧结厂都在增加进口铁矿粉的使用比例,致力于

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2004年第1期何奥平等　浅谈烧结温室气体的减量化排放及节能