烧结能量平衡分析

点击数：95902016-07-11 16:54:15　来源:

1、能量平衡选用的基准包括那些内容？

在进行能量平衡时，必须对所测取的有关数据进行各种计算。

考虑到能量平衡计算的复杂性，对影响最大的三个量规定统一的基准，这就是温度基准、燃料发热量基准、燃烧用空气基准。

（1）燃烧用空气基准。空气是由多种单一气体组成的混合气体，主要成分是氮气和氧气，此外还有一部分水蒸气及少量二氧化碳气体等。标准规定：燃烧用空气原则上由下列气体组成：

按体积百分数O₂21%   N₂79%

按质量百分数O₂23.2%   N₂76.8%

（2）基准温度。基准温度是热量计算和内能及焓的计算的起点温度，也就是认为在基准温度时内能和焓为零。基准温度的选择大致上可分为两类：一类是固定温度，如0℃，15℃，20℃和25℃等为基准温度；另一类是浮动温度，如以大气温度、环境温度等为基准温度。

原则上以环境温度为基准温度，若采用其他温度的应予说明。但烧结机平衡计算的基准温度规定为零摄氏度（0℃）。

（3）燃料发热量基准。对燃料发热量原则上燃料应用基以低位发热量为基准。燃料应用基是以实际应用的燃料成分总量作为计算基准。亦即包括水分和灰分在内的燃烧用燃料为基数，即C^Y+H^Y+O^Y+N^Y+A^Y+W^Y=100%

气体燃料湿成分是包括水蒸汽的燃料成分，通常实际应用的气体燃料都含有水蒸汽，故湿成分相当于固体燃料中的应用基成分，采用（Y）表示。

发热量又称热值。通俗讲，燃料大发热量是指单位量燃料完全燃烧时所放出的热量。对固体和液体燃料的发热量单位是KJ/Nm³.

2、怎样进行能量分析？

在任何一个确定的体系中，输入体系的总能量总是分成两部分：一部分是已被利用的能量，即通常所说的有效利用能量；一部分是未被利用的能量，即损失能量。在损失能量中总有一部分不能够或不值的回收利用，这部分能称理论能量损失。同样，有效能中也有一部分无法在重复利用，此即不可再用能，或允许带出能。而可再重复利用的能就是重能（或重热），可回收利用的能量就是余能（或余热），总成为能量回收。显然，余能与重能并不是一成不变的，它将随着技术水平的提高，生产的发展，成本的降低，能源价格的变化等多种因素而有所改变。对重能利用与余能利用的分析可以看出一个企业（或厂）的用能水平，节能的深度和广度。这种能量回收如用于本体系，则成为输入能量的一部分。如用于其他体系，对本体系无多大作用，但却减少了外体系从能源获得的能量，因而从全局看也节约了能源。

通过这样的能源分析，就可知道系统用能的概况，发现存在的问题，明确节能的着眼点。

3、烧结机热平衡的体系是怎样划分的？

烧结机是燃料燃烧和热交换的设备。烧结机热平衡是烧结机本身（包括冷却设备在内）的热平衡，它所考核或研究的只是进入烧结机的热能与离开烧结机的热能在数量上的平衡关系。即从烧结机布料至烧结冷却、筛分系统为止的热平衡体系。

对于采用在机上冷却的烧结机由于烧结与冷却过程都在一个连续作业的烧结机上进行，故只从布料至卸矿包括破碎筛分在内划为一个体系。

上述体系的划分及分析是不理想的，还必须进一步考虑整个烧结厂的热平衡。不仅考核燃料（包括固体燃料、煤气或重油）的利用率，而且可考核所有的能源即包括电力、蒸汽、工业水等的综合利用率，全面评价企业的用能水平，因此烧结厂（或企业）能量平衡是很好的“节能诊断”。

4、怎样测定烧结物料平衡？

为计算烧结机热平衡，首先要测定和计算烧结生产中物料收支并列出物料平衡表。烧结生产中物料平衡主要由三部分组成：

（1）配料中各种物料重量，即从配料室出来的未经混合的物料，也就是烧结用的各种原燃料，它有别于混合料。

（2）烧结饼中各种物料重量，其中包括：成品烧结矿、热返矿、粉尘污泥，对生产冷矿的还有冷返矿、铺底料。

（3）烧结过程中各种进出气体量，包括：点火烟气（由煤气与空气燃烧产物），烧结用空气（烧结面料进入的风）、烧结过程产生的废气体积增量，以及烧结抽风系统的漏入空气量。然后将各种物料量，按体系的划分范围编入收支项中，制成物料平衡表。

5、怎样进行烧结机热平衡测定？

烧结热平衡主要包括输入能量与输出能量。

输入能量，即烧结平衡体系所收入的全部能量。例如，燃料带入的化学热和显热、物料和空气带入的显热、化学反应放热等。

输出能量，即体系所输出的全部能量。例如，离开体系的烧结矿和物料的分解热和蒸发热、化学不完全燃烧热、体系对外界的传热等。

6、为什么说返矿、烧结废气的显热和烧结矿残碳不算有效热？

顾名思义烧结矿返矿不是产品也不属于副产品，而是烧结工艺的循环物料。但在烧结生产中，返矿量的大小与烧结燃耗关系密切，为降低能耗必须降低返矿量，也就是说提高烧结矿的成品率。因此，在烧结生产这一特定的工艺条件下，烧结返矿量的显热不能算有效热。

烧结工艺废气，是烧结过程传热传质的介质。在烧结尚未进行到料层底部前，废气的热量传给了混合料，当烧结接近底部时，废气温度升高，最终被排出体系以外。因此，烧结废气的显热也不能作为有效热计算。

烧结矿的残碳是属于有效热的。这样的话，烧结矿残碳越高意味着烧结机热效率就越高。然而事实恰恰相反，因为烧结矿残碳是烧结固体燃料燃烧利用好坏的指标，烧结矿残碳越高说明燃料的消耗也越高，所以，它不能当做有效热。

7、从热平衡看影响烧结矿热耗的主要因素是什么？

烧结矿热耗是指在烧结过程中所消耗的固体燃料和点火燃料。如果在输入能量中，除了固体燃料和点火燃料外，若增加其他输入项目的热能，同样可以降低烧结矿的热耗。影响燃耗诸因素间的关系是错综复杂的，我们可从热平衡角度出发分析烧结矿热耗的重要因素。

从烧结机热平衡支出项中可知，烧结矿热耗的因素，首先是烧结饼的物理热；其次是烧结混合料的分解吸热；第三是返矿热；第四是混合料水分；第五是燃料利用率；第六是点火器绝热程度及冷却水带走的物理热等。

从热平衡收入项看：首先是燃料的种类和性质；其次是烧结用各种物料带入的物理热；第三是使用高炉瓦斯灰和钢渣等低价料，混合料内部产生化学反应热（如成渣热、FeO氧化放热）等。

总之，烧结矿的热耗随原料的矿物性质、粒度、生产操作条件、设备性能、工艺流程以及烧结矿的质量要求不同而异。

8、烧结机余热回收的重点在哪里？

烧结过程是热加工过程，烧结过程又分为烧结和冷却两个环节。在烧结过程中，大约有一半的热能由烧结烟气和冷却机废气带走。烧结厂余热有效利用主要是指排出热烧结矿显热（属于重热）和烧结机机尾高温部分风箱的烟气显热（属于余热）。

烧结烟气平均温度一般在110—170℃，但其量大，所带走的显热达总热耗的14%—25%，其中，机尾风箱排出的烟气温度为250—400℃，含氧量达18%—20%。从烧结机机尾卸出的烧结矿温度平均为600—800℃，其显热占总热耗的35%—45%。热烧结矿在冷却过程中，其热能变为废气的显热，废气温度随冷却方式和部位的不同在100—400℃之间变化，其显热量约占总热耗30%，相当于389—602MJ/t，烧结矿的热量由冷却机废气带走。因而，冷却机废气和机尾风箱烟气是烧结厂余热回收的重点。

值得强调的是，冷却机废气和烧结烟气属于中、低温热能。对这些难以回收利用的热能加以利用，是一个十分重要的课题。

9、在烧结机热平衡中哪些是热损失项目，减少热损失的主攻方向是什么？

在烧结机热平衡支出项目中属于热损失项目有：（1）热饭矿物理热量；（2）烧结机尾部损失的显热（包括机尾破碎筛分设备散热、除尘废气带走的热）；（3）烧结烟气带出的物理热量；（4）化学不完全燃烧损失的热量；（5）烧结矿残碳损失的热量；（6）主要散热量（包括点火和保温炉表面、烧结饼表面及台车和篦条表面的散热量）；（7）点火炉冷却水带出的热量。

因此，降低热损失的主攻方向可概括为：降低烧结饼的平均温度，并提高烧结矿成品率，减少返矿率；提高燃料的热利用率，即在烧结烟气中，降低CO/CO₂+CO的比值和减少残碳的含量；有效地回收利用热返矿的显热与烧结烟气的余热；减少点火器表面散热和冷却水带出的热损失等。

10、如何减少有效能，并做到节能？

有效能是指在达到工艺要求时，理论上必须消耗的能量。烧结有效能包括：混合料物理水蒸发热量；混合料结晶水分解热量；碳酸盐分解热量；成品烧结矿物理热。

众所周知，在烧结生产过程中，原燃料、设备以及产品的规格相同的条件下，生产1t烧结矿所消耗的热量是不相同的，有时甚至相差很大。这种差距与生产操作有关，因料层厚度、点火温度、烧结矿含FeO量、混合料水分等不同而异。减少有效热在操作上的具体措施有：

（1）降低烧结饼平均温度水平。热返矿显热、烧结烟气显热、各种散热、燃料的利用率和烧结矿矿物结构等都受到烧结饼平均温度水平的影响。提高料层厚度实行低碳烧结等措施均可降低烧结饼的平均温度。

（2）减少混合料水蒸发热。首先是在满足生产工艺要求的情况下，尽量降低混合料水分，并采用先进的水分监测和自控技术，减少水分波动范围。生产证明，混合料水分每降低1%，焦粉单耗大约降低2.5kg。

（3）减少碳酸盐分解热。若熔剂中以活性生石灰代替部分石灰石或降低混合料的SiO₂含量等措施均可降低分解热。

11、什么叫烧结工序能耗？

烧结工序能耗是指生产系统（从熔剂、燃料破碎开始到成品烧结矿皮带机进入炼铁厂为止的各生产环节）、辅助生产系统（机修、化验、计量、环保等）以及直接为生产服务的附属系统（厂内食堂、浴池、保健站、休息室等）所消耗各种能源的总和。

原料场的能耗以及烧结厂大、中修的能耗均不计入烧结工序能耗。

12、什么叫烧结工序能源结构？

能源结构是指各能源品种在能源量中所占的比例。

根据所要研究的对象不同，能源结构又可以分为生产结构、购入结构、消费结构等。烧结工序能源结构属于消费结构。

烧结工序能源结构是在生产烧结矿中所消耗的各种能源，如各种固体燃料、煤气、重油、电、工业水、蒸汽、压气等能源占总综合能耗的比例。