燒結(jié)能量平衡分析

點(diǎn)擊數(shù)：122092016-07-11 16:54:15　來源:

1、能量平衡選用的基準(zhǔn)包括那些內(nèi)容？

在進(jìn)行能量平衡時(shí)，必須對(duì)所測取的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計(jì)算。

考慮到能量平衡計(jì)算的復(fù)雜性，對(duì)影響最大的三個(gè)量規(guī)定統(tǒng)一的基準(zhǔn)，這就是溫度基準(zhǔn)、燃料發(fā)熱量基準(zhǔn)、燃燒用空氣基準(zhǔn)。

（1）燃燒用空氣基準(zhǔn)。空氣是由多種單一氣體組成的混合氣體，主要成分是氮?dú)夂脱鯕猓送膺€有一部分水蒸氣及少量二氧化碳?xì)怏w等。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：燃燒用空氣原則上由下列氣體組成：

按體積百分?jǐn)?shù)O₂21%   N₂79%

按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)O₂23.2%   N₂76.8%

（2）基準(zhǔn)溫度。基準(zhǔn)溫度是熱量計(jì)算和內(nèi)能及焓的計(jì)算的起點(diǎn)溫度，也就是認(rèn)為在基準(zhǔn)溫度時(shí)內(nèi)能和焓為零。基準(zhǔn)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(zhǔn)溫度；另一類是浮動(dòng)溫度，如以大氣溫度、環(huán)境溫度等為基準(zhǔn)溫度。

原則上以環(huán)境溫度為基準(zhǔn)溫度，若采用其他溫度的應(yīng)予說明。但燒結(jié)機(jī)平衡計(jì)算的基準(zhǔn)溫度規(guī)定為零攝氏度（0℃）。

（3）燃料發(fā)熱量基準(zhǔn)。對(duì)燃料發(fā)熱量原則上燃料應(yīng)用基以低位發(fā)熱量為基準(zhǔn)。燃料應(yīng)用基是以實(shí)際應(yīng)用的燃料成分總量作為計(jì)算基準(zhǔn)。亦即包括水分和灰分在內(nèi)的燃燒用燃料為基數(shù)，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(shí)際應(yīng)用的氣體燃料都含有水蒸汽，故濕成分相當(dāng)于固體燃料中的應(yīng)用基成分，采用（Y）表示。

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

2、怎樣進(jìn)行能量分析？

在任何一個(gè)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(fù)利用，此即不可再用能，或允許帶出能。而可再重復(fù)利用的能就是重能（或重?zé)幔苫厥绽玫哪芰烤褪怯嗄埽ɑ蛴酂幔偝蔀槟芰炕厥铡ｏ@然，余能與重能并不是一成不變的，它將隨著技術(shù)水平的提高，生產(chǎn)的發(fā)展，成本的降低，能源價(jià)格的變化等多種因素而有所改變。對(duì)重能利用與余能利用的分析可以看出一個(gè)企業(yè)（或廠）的用能水平，節(jié)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(duì)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(jié)約了能源。

通過這樣的能源分析，就可知道系統(tǒng)用能的概況，發(fā)現(xiàn)存在的問題，明確節(jié)能的著眼點(diǎn)。

3、燒結(jié)機(jī)熱平衡的體系是怎樣劃分的？

燒結(jié)機(jī)是燃料燃燒和熱交換的設(shè)備。燒結(jié)機(jī)熱平衡是燒結(jié)機(jī)本身（包括冷卻設(shè)備在內(nèi)）的熱平衡，它所考核或研究的只是進(jìn)入燒結(jié)機(jī)的熱能與離開燒結(jié)機(jī)的熱能在數(shù)量上的平衡關(guān)系。即從燒結(jié)機(jī)布料至燒結(jié)冷卻、篩分系統(tǒng)為止的熱平衡體系。

對(duì)于采用在機(jī)上冷卻的燒結(jié)機(jī)由于燒結(jié)與冷卻過程都在一個(gè)連續(xù)作業(yè)的燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行，故只從布料至卸礦包括破碎篩分在內(nèi)劃為一個(gè)體系。

上述體系的劃分及分析是不理想的，還必須進(jìn)一步考慮整個(gè)燒結(jié)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(yè)水等的綜合利用率，全面評(píng)價(jià)企業(yè)的用能水平，因此燒結(jié)廠（或企業(yè)）能量平衡是很好的“節(jié)能診斷”。

4、怎樣測定燒結(jié)物料平衡？

為計(jì)算燒結(jié)機(jī)熱平衡，首先要測定和計(jì)算燒結(jié)生產(chǎn)中物料收支并列出物料平衡表。燒結(jié)生產(chǎn)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(jīng)混合的物料，也就是燒結(jié)用的各種原燃料，它有別于混合料。

（2）燒結(jié)餅中各種物料重量，其中包括：成品燒結(jié)礦、熱返礦、粉塵污泥，對(duì)生產(chǎn)冷礦的還有冷返礦、鋪底料。

（3）燒結(jié)過程中各種進(jìn)出氣體量，包括：點(diǎn)火煙氣（由煤氣與空氣燃燒產(chǎn)物），燒結(jié)用空氣（燒結(jié)面料進(jìn)入的風(fēng)）、燒結(jié)過程產(chǎn)生的廢氣體積增量，以及燒結(jié)抽風(fēng)系統(tǒng)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(xiàng)中，制成物料平衡表。

5、怎樣進(jìn)行燒結(jié)機(jī)熱平衡測定？

燒結(jié)熱平衡主要包括輸入能量與輸出能量。

輸入能量，即燒結(jié)平衡體系所收入的全部能量。例如，燃料帶入的化學(xué)熱和顯熱、物料和空氣帶入的顯熱、化學(xué)反應(yīng)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(jié)礦和物料的分解熱和蒸發(fā)熱、化學(xué)不完全燃燒熱、體系對(duì)外界的傳熱等。

6、為什么說返礦、燒結(jié)廢氣的顯熱和燒結(jié)礦殘?zhí)疾凰阌行幔?/span>

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

燒結(jié)工藝廢氣，是燒結(jié)過程傳熱傳質(zhì)的介質(zhì)。在燒結(jié)尚未進(jìn)行到料層底部前，廢氣的熱量傳給了混合料，當(dāng)燒結(jié)接近底部時(shí)，廢氣溫度升高，最終被排出體系以外。因此，燒結(jié)廢氣的顯熱也不能作為有效熱計(jì)算。

燒結(jié)礦的殘?zhí)际菍儆谟行岬摹＿@樣的話，燒結(jié)礦殘?zhí)荚礁咭馕吨鵁Y(jié)機(jī)熱效率就越高。然而事實(shí)恰恰相反，因?yàn)闊Y(jié)礦殘?zhí)际菬Y(jié)固體燃料燃燒利用好壞的指標(biāo)，燒結(jié)礦殘?zhí)荚礁哒f明燃料的消耗也越高，所以，它不能當(dāng)做有效熱。

7、從熱平衡看影響燒結(jié)礦熱耗的主要因素是什么？

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

從燒結(jié)機(jī)熱平衡支出項(xiàng)中可知，燒結(jié)礦熱耗的因素，首先是燒結(jié)餅的物理熱；其次是燒結(jié)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(diǎn)火器絕熱程度及冷卻水帶走的物理熱等。

從熱平衡收入項(xiàng)看：首先是燃料的種類和性質(zhì)；其次是燒結(jié)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(jià)料，混合料內(nèi)部產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)熱（如成渣熱、FeO氧化放熱）等。

總之，燒結(jié)礦的熱耗隨原料的礦物性質(zhì)、粒度、生產(chǎn)操作條件、設(shè)備性能、工藝流程以及燒結(jié)礦的質(zhì)量要求不同而異。

8、燒結(jié)機(jī)余熱回收的重點(diǎn)在哪里？

燒結(jié)過程是熱加工過程，燒結(jié)過程又分為燒結(jié)和冷卻兩個(gè)環(huán)節(jié)。在燒結(jié)過程中，大約有一半的熱能由燒結(jié)煙氣和冷卻機(jī)廢氣帶走。燒結(jié)廠余熱有效利用主要是指排出熱燒結(jié)礦顯熱（屬于重?zé)幔┖蜔Y(jié)機(jī)機(jī)尾高溫部分風(fēng)箱的煙氣顯熱（屬于余熱）。

燒結(jié)煙氣平均溫度一般在110—170℃，但其量大，所帶走的顯熱達(dá)總熱耗的14%—25%，其中，機(jī)尾風(fēng)箱排出的煙氣溫度為250—400℃，含氧量達(dá)18%—20%。從燒結(jié)機(jī)機(jī)尾卸出的燒結(jié)礦溫度平均為600—800℃，其顯熱占總熱耗的35%—45%。熱燒結(jié)礦在冷卻過程中，其熱能變?yōu)閺U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(dāng)于389—602MJ/t，燒結(jié)礦的熱量由冷卻機(jī)廢氣帶走。因而，冷卻機(jī)廢氣和機(jī)尾風(fēng)箱煙氣是燒結(jié)廠余熱回收的重點(diǎn)。

值得強(qiáng)調(diào)的是，冷卻機(jī)廢氣和燒結(jié)煙氣屬于中、低溫?zé)崮堋?duì)這些難以回收利用的熱能加以利用，是一個(gè)十分重要的課題。

9、在燒結(jié)機(jī)熱平衡中哪些是熱損失項(xiàng)目，減少熱損失的主攻方向是什么？

在燒結(jié)機(jī)熱平衡支出項(xiàng)目中屬于熱損失項(xiàng)目有：（1）熱飯礦物理熱量；（2）燒結(jié)機(jī)尾部損失的顯熱（包括機(jī)尾破碎篩分設(shè)備散熱、除塵廢氣帶走的熱）；（3）燒結(jié)煙氣帶出的物理熱量；（4）化學(xué)不完全燃燒損失的熱量；（5）燒結(jié)礦殘?zhí)紦p失的熱量；（6）主要散熱量（包括點(diǎn)火和保溫爐表面、燒結(jié)餅表面及臺(tái)車和篦條表面的散熱量）；（7）點(diǎn)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(jié)餅的平均溫度，并提高燒結(jié)礦成品率，減少返礦率；提高燃料的熱利用率，即在燒結(jié)煙氣中，降低CO/CO₂+CO的比值和減少殘?zhí)嫉暮浚挥行У鼗厥绽脽岱档V的顯熱與燒結(jié)煙氣的余熱；減少點(diǎn)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(jié)能？

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

眾所周知，在燒結(jié)生產(chǎn)過程中，原燃料、設(shè)備以及產(chǎn)品的規(guī)格相同的條件下，生產(chǎn)1t燒結(jié)礦所消耗的熱量是不相同的，有時(shí)甚至相差很大。這種差距與生產(chǎn)操作有關(guān)，因料層厚度、點(diǎn)火溫度、燒結(jié)礦含F(xiàn)eO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(jié)餅平均溫度水平。熱返礦顯熱、燒結(jié)煙氣顯熱、各種散熱、燃料的利用率和燒結(jié)礦礦物結(jié)構(gòu)等都受到燒結(jié)餅平均溫度水平的影響。提高料層厚度實(shí)行低碳燒結(jié)等措施均可降低燒結(jié)餅的平均溫度。

（2）減少混合料水蒸發(fā)熱。首先是在滿足生產(chǎn)工藝要求的情況下，盡量降低混合料水分，并采用先進(jìn)的水分監(jiān)測和自控技術(shù)，減少水分波動(dòng)范圍。生產(chǎn)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(jié)工序能耗？

燒結(jié)工序能耗是指生產(chǎn)系統(tǒng)（從熔劑、燃料破碎開始到成品燒結(jié)礦皮帶機(jī)進(jìn)入煉鐵廠為止的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)）、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)（機(jī)修、化驗(yàn)、計(jì)量、環(huán)保等）以及直接為生產(chǎn)服務(wù)的附屬系統(tǒng)（廠內(nèi)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(jié)廠大、中修的能耗均不計(jì)入燒結(jié)工序能耗。

12、什么叫燒結(jié)工序能源結(jié)構(gòu)？

能源結(jié)構(gòu)是指各能源品種在能源量中所占的比例。

根據(jù)所要研究的對(duì)象不同，能源結(jié)構(gòu)又可以分為生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、購入結(jié)構(gòu)、消費(fèi)結(jié)構(gòu)等。燒結(jié)工序能源結(jié)構(gòu)屬于消費(fèi)結(jié)構(gòu)。

燒結(jié)工序能源結(jié)構(gòu)是在生產(chǎn)燒結(jié)礦中所消耗的各種能源，如各種固體燃料、煤氣、重油、電、工業(yè)水、蒸汽、壓氣等能源占總綜合能耗的比例。