一、项目简介

钢铁工业是国民经济的重要基础产业，为国家工业化建设提供了重要的保障，但同时也面临着产能过剩、竞争压力大以及环境能源约束不断增强等问题，2018年1月1日起正式实施的《中华人民共和国环境保护税法》开始向企业征收环境税，2020年9月份中国正式提出了碳达峰值碳中和目标，这对于碳排放大户钢铁企业来说，是一轮新的考验和挑战。

本项目从源头、过程控制和末端治理相结合的角度，通过产学研相结合的方式，创新开发了一套基于“碳减排”的铁矿粉绿色均质烧结的技术体系，有效降低了碳的使用和排放，有效控制了烟气污染物SO₂及NO_x排放，达到了烧结工序超低排放的控制要求，实现了烧结矿质量稳步提高。针对烧结工序燃料消耗量大、烧结矿质量不均匀的问题，研发了超厚料层烧结技术，建立BLOCK堆料机制和烧结料层梯度控温预热标准，有效降低了烧结燃料消耗，减少了烧结烟气污染物排放量。开发了烧结料面水蒸气喷吹技术，解决了烧结料层厚度、燃料搭配制度与气-固传热传质匹配性的技术问题，稳定了烧结矿质量。为了深度降低烧结工序SO₂、NO_x排放，开发了非稳态烧结烟气活性焦脱硫脱硝技术，实现了烧结烟气污染物超低排放。为了便于铁矿粉绿色均质烧结技术的推广运用，开发了烧结配料优化与烟气深度处理控制系统，科学预测原燃料条件变化与过程参数控制的联动规律。

本项目经济效益显著，2019年至2021年节约成本费用2.28亿元；环保效益明显，每年可减排CO₂6.8万吨、SO₂669吨、NO_x1061吨、粉尘98吨。本项目中的超厚料层烧结技术被陕西省钢铁工业协会鉴定为国际领先，并荣获陕西省冶金科学技术进步一等奖，基于“碳减排”的铁矿粉绿色均质烧结一体化关键技术开发项目荣获陕西省2021年科学技术进步三等奖。形成成果一项，发明专利一项，实用性专利3项，发表学术论文14篇。

二、项目采取的技术措施：

（一）技术原理和内容

本项目通过产学研相结合的方式，创新开发了一套基于“碳减排”的铁矿粉绿色均质烧结的技术体系，并达到了烧结工序超低排放的控制要求，实现了烧结矿质量稳步提高。

均质烧结方面，通过调整含铁料堆取料方式、规划料场作业标准、调整混合料加水方式稳定制粒效果、优化布料操作改善粒度分布等措施，解决烧结矿成分不均匀；通过对烧结机边缘压料操作，改善炉篦条布局降低边缘效应、稳定焦末平均粒径、预热点火空气等措施，解决烧结矿物理性能不稳定。

碳减排方面，针对烧结工序燃料消耗量大、烧结矿质量不均匀的问题，研发了超厚料层烧结技术，建立BLOCK堆料机制和烧结料层梯度控温预热标准，有效降低了烧结燃料消耗，减少了烧结烟气污染物排放量。开发了烧结料面水蒸气喷吹技术，解决了烧结料层厚度、燃料搭配制度与气-固传热传质匹配性的技术问题，稳定了烧结矿质量。为了深度降低烧结工序SO₂、NO_x排放，开发了非稳态烧结烟气活性焦脱硫脱硝技术，实现了烧结烟气污染物超低排放。

（二）关键技术应用

1.研发了超厚料层烧结技术，建立 BLOCK 堆料机制和烧结料层梯度控温预热标准，有效降低了烧结燃料消耗，减少了烧结烟气污染物排放量。基于烧结工序燃料消耗量大、烧结矿质量不均匀的问题，开发了超厚料层烧结技术，烧结机料层厚度由 800mm 逐步提升至 1000mm，返矿率降低了 8.22%，固体燃料单耗较 2018年降低 3.05kg/t。

（1）建立BLOCK堆料机制，提高混匀料成分预判准确性。通过铁矿粉成分化验，结合混匀矿造堆配比，通过理论配料计算，可得出理论混匀矿、烧结矿成分。BLOCK堆料最大的优势是通过堆料过程精细化管控，实施混匀矿成分闭环管理，制定“BLOCK”堆料模型，将料垛分解成4～6个单元，通过第2～6个单元配比的微调，最大程度降低混匀矿、烧结矿实际成分与目标值的偏差。

（2）建立了烧结料层梯度控温预热标准。推行整个点火过程和烧结料层温度场操作标准化、合理化，有效地降低了烧结生产中的温度波动。点火炉更换为空气单预热一体式节能型烧结点火炉，降低了点火煤气消耗。开发了焦末粒度管控技术，控制对辊破碎机料层厚度＜50mm，破碎后燃料＜3mm 比例 75%～78%、＞5mm 比例小于 5%；稳定焦末平均粒径在2.1±0.1mm，使料层中焦末均匀分布燃烧，确保烧结过程热量分布均匀。

（3）自主开发改善烧结料面透气性专利性技术。在烧结机料面使用装置形成均匀的风道，改善了烧结矿过程的均匀性、稳定性，实施均质化烧结。

2.开发了烧结料面水蒸气喷吹技术，解决了烧结料层厚度、燃料搭配制度与气-固传热传质匹配性的技术问题，稳定了烧结矿质量。开发了蒸汽喷吹辅助烧结新技术，研究了喷吹蒸汽与降低污染物排放，以及提高烧结矿产量、质量的作用机理，研发了烧结料面喷吹蒸汽工艺并优化了气-固传热传质匹配性的技术问题，降低了固体燃料消耗，提高了铁酸钙含量。

3.开发了非稳态烧结烟气活性焦脱硫脱硝技术，降低烧结工序 SO₂、NO_x排放，达到了烧结烟气污染物超低排放的控制要求。凭借先进的脱硫脱硝催化剂表征技术和设备，揭示了脱硫脱硝催化剂在烧结烟气中形态转化规律和迁移特性。开发了优良的脱硫脱硝催化剂配方，促使催化剂的性能提升。优化配方后的新型催化剂脱硝活性提升了 10%，硫氧化率提高了 2-3 倍。

4.开发了烧结配料优化与烟气深度处理控制系统，科学预测原燃料条件变化与过程参数控制的联动规律。研究了烧结配料条件对烟气排放的影响规律，明确了炉料特性与脱硫脱硝催化剂消耗、温度控制以及喷氨量等关联性，建立了配料优化与烧结烟气处理数据库，完善了基于“碳减排”的铁矿粉绿色均质烧结的技术体系，并实现了规模化生产应用及推广。采用Oracle等软件建立系统基础数据库，开发了数据库通讯及数据有效性评估软件。通过硬件和软件优化，开发了烧结配料优化、料面喷吹蒸汽指标与烟气深度处理控制系统平台，构建“标准数据调控模型”；通过大量的数据统计分析，科学的预测了原燃料条件变化、料面蒸汽喷吹位置及喷吹量与末端治理过程参数控制之间的联动规律。

三、项目实施取得的效果

（一）各项技术经济指标大幅提升，经济效益显著。

1.技术经济指标提升显著：

（1）烧结矿返矿率2019年完成23.25%，2020年完成22.94%，2021年完成20.24%，三年平均达到22.14%，较2018年的30.36%降低8.22%；

（2）烧结矿合格率2019年完成92.93%，2020年完成94.95%，2021年完成96.53%，三年平均达到94.80%，较2018年的88.68%提升6.12%；

（3）烧结矿转鼓指数2019年完成80.77%，2020年完成80.79%，2021年完成80.90%，三年平均达到80.82%，较2018年的80.02%提升0.8%。

2.经济效益显著：2019年节约成本费用6435万元，2020年节约成本费用7209万元，2021年节约成本费用9207万元，三年合计节约成本费用22851万元。

（二）碳减排效果明显，助推实现绿色烧结。

烧结矿固体燃料消耗2019年完成55.94kg/t，2020年完成55.44kg/t，2021年完成56.33kg/t，三年平均达到55.90kg/t，较2018年的58.95kg/t降低3.05kg/t，每年可减少CO₂排放量6.8万吨。

（三）技术达到国际领先水平。

通过提升技术装备水平、技术革新、建立数据调控模型、完善烧结机操作模型等配套措施，烧结机料层厚度由800mm逐步提升,最高达到1030mm，目前1000mm超厚料层烧结已常态化，被陕西省钢铁工业协会评定为国际领先水平。

（四）项目得到推广应用。

汉钢公司项目实施成功后，已在陕西龙门钢铁有限责任公司、山东泰安钢铁得到推广应用，项目相关成果获得陕西省科学技术进步三等奖、陕西省冶金科学技术进步一等奖。本项目成果推动了钢铁工业的高质量绿色发展，有利于我国资源可持续发展战略的实施。（陕钢集团汉中钢铁有限责任公司）