燒結能量平衡分析

點擊數：122402016-07-11 16:54:15　來源:

1、能量平衡選用的基準包括那些內容？

在進行能量平衡時，必須對所測取的有關數據進行各種計算。

考慮到能量平衡計算的復雜性，對影響最大的三個量規定統一的基準，這就是溫度基準、燃料發熱量基準、燃燒用空氣基準。

（1）燃燒用空氣基準。空氣是由多種單一氣體組成的混合氣體，主要成分是氮氣和氧氣，此外還有一部分水蒸氣及少量二氧化碳氣體等。標準規定：燃燒用空氣原則上由下列氣體組成：

按體積百分數O₂21%   N₂79%

按質量百分數O₂23.2%   N₂76.8%

（2）基準溫度。基準溫度是熱量計算和內能及焓的計算的起點溫度，也就是認為在基準溫度時內能和焓為零。基準溫度的選擇大致上可分為兩類：一類是固定溫度，如0℃，15℃，20℃和25℃等為基準溫度；另一類是浮動溫度，如以大氣溫度、環境溫度等為基準溫度。

原則上以環境溫度為基準溫度，若采用其他溫度的應予說明。但燒結機平衡計算的基準溫度規定為零攝氏度（0℃）。

（3）燃料發熱量基準。對燃料發熱量原則上燃料應用基以低位發熱量為基準。燃料應用基是以實際應用的燃料成分總量作為計算基準。亦即包括水分和灰分在內的燃燒用燃料為基數，即C^Y+H^Y+O^Y+N^Y+A^Y+W^Y=100%

氣體燃料濕成分是包括水蒸汽的燃料成分，通常實際應用的氣體燃料都含有水蒸汽，故濕成分相當于固體燃料中的應用基成分，采用（Y）表示。

發熱量又稱熱值。通俗講，燃料大發熱量是指單位量燃料完全燃燒時所放出的熱量。對固體和液體燃料的發熱量單位是KJ/Nm³.

2、怎樣進行能量分析？

在任何一個確定的體系中，輸入體系的總能量總是分成兩部分：一部分是已被利用的能量，即通常所說的有效利用能量；一部分是未被利用的能量，即損失能量。在損失能量中總有一部分不能夠或不值的回收利用，這部分能稱理論能量損失。同樣，有效能中也有一部分無法在重復利用，此即不可再用能，或允許帶出能。而可再重復利用的能就是重能（或重熱），可回收利用的能量就是余能（或余熱），總成為能量回收。顯然，余能與重能并不是一成不變的，它將隨著技術水平的提高，生產的發展，成本的降低，能源價格的變化等多種因素而有所改變。對重能利用與余能利用的分析可以看出一個企業（或廠）的用能水平，節能的深度和廣度。這種能量回收如用于本體系，則成為輸入能量的一部分。如用于其他體系，對本體系無多大作用，但卻減少了外體系從能源獲得的能量，因而從全局看也節約了能源。

通過這樣的能源分析，就可知道系統用能的概況，發現存在的問題，明確節能的著眼點。

3、燒結機熱平衡的體系是怎樣劃分的？

燒結機是燃料燃燒和熱交換的設備。燒結機熱平衡是燒結機本身（包括冷卻設備在內）的熱平衡，它所考核或研究的只是進入燒結機的熱能與離開燒結機的熱能在數量上的平衡關系。即從燒結機布料至燒結冷卻、篩分系統為止的熱平衡體系。

對于采用在機上冷卻的燒結機由于燒結與冷卻過程都在一個連續作業的燒結機上進行，故只從布料至卸礦包括破碎篩分在內劃為一個體系。

上述體系的劃分及分析是不理想的，還必須進一步考慮整個燒結廠的熱平衡。不僅考核燃料（包括固體燃料、煤氣或重油）的利用率，而且可考核所有的能源即包括電力、蒸汽、工業水等的綜合利用率，全面評價企業的用能水平，因此燒結廠（或企業）能量平衡是很好的“節能診斷”。

4、怎樣測定燒結物料平衡？

為計算燒結機熱平衡，首先要測定和計算燒結生產中物料收支并列出物料平衡表。燒結生產中物料平衡主要由三部分組成：

（1）配料中各種物料重量，即從配料室出來的未經混合的物料，也就是燒結用的各種原燃料，它有別于混合料。

（2）燒結餅中各種物料重量，其中包括：成品燒結礦、熱返礦、粉塵污泥，對生產冷礦的還有冷返礦、鋪底料。

（3）燒結過程中各種進出氣體量，包括：點火煙氣（由煤氣與空氣燃燒產物），燒結用空氣（燒結面料進入的風）、燒結過程產生的廢氣體積增量，以及燒結抽風系統的漏入空氣量。然后將各種物料量，按體系的劃分范圍編入收支項中，制成物料平衡表。

5、怎樣進行燒結機熱平衡測定？

燒結熱平衡主要包括輸入能量與輸出能量。

輸入能量，即燒結平衡體系所收入的全部能量。例如，燃料帶入的化學熱和顯熱、物料和空氣帶入的顯熱、化學反應放熱等。

輸出能量，即體系所輸出的全部能量。例如，離開體系的燒結礦和物料的分解熱和蒸發熱、化學不完全燃燒熱、體系對外界的傳熱等。

6、為什么說返礦、燒結廢氣的顯熱和燒結礦殘碳不算有效熱？

顧名思義燒結礦返礦不是產品也不屬于副產品，而是燒結工藝的循環物料。但在燒結生產中，返礦量的大小與燒結燃耗關系密切，為降低能耗必須降低返礦量，也就是說提高燒結礦的成品率。因此，在燒結生產這一特定的工藝條件下，燒結返礦量的顯熱不能算有效熱。

燒結工藝廢氣，是燒結過程傳熱傳質的介質。在燒結尚未進行到料層底部前，廢氣的熱量傳給了混合料，當燒結接近底部時，廢氣溫度升高，最終被排出體系以外。因此，燒結廢氣的顯熱也不能作為有效熱計算。

燒結礦的殘碳是屬于有效熱的。這樣的話，燒結礦殘碳越高意味著燒結機熱效率就越高。然而事實恰恰相反，因為燒結礦殘碳是燒結固體燃料燃燒利用好壞的指標，燒結礦殘碳越高說明燃料的消耗也越高，所以，它不能當做有效熱。

7、從熱平衡看影響燒結礦熱耗的主要因素是什么？

燒結礦熱耗是指在燒結過程中所消耗的固體燃料和點火燃料。如果在輸入能量中，除了固體燃料和點火燃料外，若增加其他輸入項目的熱能，同樣可以降低燒結礦的熱耗。影響燃耗諸因素間的關系是錯綜復雜的，我們可從熱平衡角度出發分析燒結礦熱耗的重要因素。

從燒結機熱平衡支出項中可知，燒結礦熱耗的因素，首先是燒結餅的物理熱；其次是燒結混合料的分解吸熱；第三是返礦熱；第四是混合料水分；第五是燃料利用率；第六是點火器絕熱程度及冷卻水帶走的物理熱等。

從熱平衡收入項看：首先是燃料的種類和性質；其次是燒結用各種物料帶入的物理熱；第三是使用高爐瓦斯灰和鋼渣等低價料，混合料內部產生化學反應熱（如成渣熱、FeO氧化放熱）等。

總之，燒結礦的熱耗隨原料的礦物性質、粒度、生產操作條件、設備性能、工藝流程以及燒結礦的質量要求不同而異。

8、燒結機余熱回收的重點在哪里？

燒結過程是熱加工過程，燒結過程又分為燒結和冷卻兩個環節。在燒結過程中，大約有一半的熱能由燒結煙氣和冷卻機廢氣帶走。燒結廠余熱有效利用主要是指排出熱燒結礦顯熱（屬于重熱）和燒結機機尾高溫部分風箱的煙氣顯熱（屬于余熱）。

燒結煙氣平均溫度一般在110—170℃，但其量大，所帶走的顯熱達總熱耗的14%—25%，其中，機尾風箱排出的煙氣溫度為250—400℃，含氧量達18%—20%。從燒結機機尾卸出的燒結礦溫度平均為600—800℃，其顯熱占總熱耗的35%—45%。熱燒結礦在冷卻過程中，其熱能變為廢氣的顯熱，廢氣溫度隨冷卻方式和部位的不同在100—400℃之間變化，其顯熱量約占總熱耗30%，相當于389—602MJ/t，燒結礦的熱量由冷卻機廢氣帶走。因而，冷卻機廢氣和機尾風箱煙氣是燒結廠余熱回收的重點。

值得強調的是，冷卻機廢氣和燒結煙氣屬于中、低溫熱能。對這些難以回收利用的熱能加以利用，是一個十分重要的課題。

9、在燒結機熱平衡中哪些是熱損失項目，減少熱損失的主攻方向是什么？

在燒結機熱平衡支出項目中屬于熱損失項目有：（1）熱飯礦物理熱量；（2）燒結機尾部損失的顯熱（包括機尾破碎篩分設備散熱、除塵廢氣帶走的熱）；（3）燒結煙氣帶出的物理熱量；（4）化學不完全燃燒損失的熱量；（5）燒結礦殘碳損失的熱量；（6）主要散熱量（包括點火和保溫爐表面、燒結餅表面及臺車和篦條表面的散熱量）；（7）點火爐冷卻水帶出的熱量。

因此，降低熱損失的主攻方向可概括為：降低燒結餅的平均溫度，并提高燒結礦成品率，減少返礦率；提高燃料的熱利用率，即在燒結煙氣中，降低CO/CO₂+CO的比值和減少殘碳的含量；有效地回收利用熱返礦的顯熱與燒結煙氣的余熱；減少點火器表面散熱和冷卻水帶出的熱損失等。

10、如何減少有效能，并做到節能？

有效能是指在達到工藝要求時，理論上必須消耗的能量。燒結有效能包括：混合料物理水蒸發熱量；混合料結晶水分解熱量；碳酸鹽分解熱量；成品燒結礦物理熱。

眾所周知，在燒結生產過程中，原燃料、設備以及產品的規格相同的條件下，生產1t燒結礦所消耗的熱量是不相同的，有時甚至相差很大。這種差距與生產操作有關，因料層厚度、點火溫度、燒結礦含FeO量、混合料水分等不同而異。減少有效熱在操作上的具體措施有：

（1）降低燒結餅平均溫度水平。熱返礦顯熱、燒結煙氣顯熱、各種散熱、燃料的利用率和燒結礦礦物結構等都受到燒結餅平均溫度水平的影響。提高料層厚度實行低碳燒結等措施均可降低燒結餅的平均溫度。

（2）減少混合料水蒸發熱。首先是在滿足生產工藝要求的情況下，盡量降低混合料水分，并采用先進的水分監測和自控技術，減少水分波動范圍。生產證明，混合料水分每降低1%，焦粉單耗大約降低2.5kg。

（3）減少碳酸鹽分解熱。若熔劑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熱。

11、什么叫燒結工序能耗？

燒結工序能耗是指生產系統（從熔劑、燃料破碎開始到成品燒結礦皮帶機進入煉鐵廠為止的各生產環節）、輔助生產系統（機修、化驗、計量、環保等）以及直接為生產服務的附屬系統（廠內食堂、浴池、保健站、休息室等）所消耗各種能源的總和。

原料場的能耗以及燒結廠大、中修的能耗均不計入燒結工序能耗。

12、什么叫燒結工序能源結構？

能源結構是指各能源品種在能源量中所占的比例。

根據所要研究的對象不同，能源結構又可以分為生產結構、購入結構、消費結構等。燒結工序能源結構屬于消費結構。

燒結工序能源結構是在生產燒結礦中所消耗的各種能源，如各種固體燃料、煤氣、重油、電、工業水、蒸汽、壓氣等能源占總綜合能耗的比例。