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抽风制度对烧结过程的多维度影响探究

一、引言

1.1研究背景与意义

在现代钢铁工业庞大而复杂的生产体系中,烧结工艺占据着举足轻重的地位,堪称钢铁冶炼流程的关键前置环节。钢铁产能作为国家工业化发展水平的重要标志,其冶炼过程是现代化国家得以稳固发展的根基。而烧结作为将各类粉状含铁原料,搭配适量燃料与熔剂,添加适宜水分,经混合、造球后在特定烧结设备上,促使物料发生一系列复杂物理化学变化,最终烧结成块,并通过整粒、筛分产出粒度均匀、成分契合要求的成品烧结矿的过程,是钢铁冶炼流程中的首道综合性生产工艺,为后续炼铁、炼钢等工序提供了不可或缺的基础原料。

从经济层面来看,烧结原材料成本在钢铁冶炼总成本中占比颇高,通常达到40%-60%,其成本控制直接关系到钢铁生产的经济效益。同时,烧结还具备强大的资源综合利用能力,能够消化绝大部分钢铁冶炼过程中产生的副产品,如钢渣、污泥、铁皮、各类除尘灰等,甚至能接纳其他工矿行业的副产品和低价产品,如硅酸盐、硫酸渣等,真正实现了变废为宝,进一步降低了钢铁生产成本,提升了资源利用效率,在钢铁工业的循环经济发展模式中扮演着关键角色。从生产流程角度而言,烧结是钢铁冶炼的源头工序,其产品质量直接决定了后续炼铁工序的原料品质。优质的烧结矿能为炼铁提供稳定、高效的原料支持,助力炼出优质、低成本的铁水,进而为炼钢生产的顺利进行奠定坚实基础,保障整个钢铁生产链条的高效稳定运行。

在烧结过程里,抽风制度又处于核心地位,发挥着关键作用。抽风系统就如同烧结工艺的“呼吸系统”,其性能的优劣直接关联到烧结过程中的多个关键因素,包括烧结风压、风速、烟气污染物排放状况以及整个烧结过程的稳定性与效率。合适的抽风制度能够确保烧结料层内拥有良好的气体流通条件,为燃料的充分燃烧提供充足的氧气,从而维持稳定且高效的烧结过程。若抽风制度不合理,极易导致烧结过程出现诸多问题。例如,抽风能力不足,会使料层内氧气供应短缺,燃料无法充分燃烧,进而造成烧结矿强度欠佳、质量不达标、产量降低;而抽风能力过强,又可能引发烧结速度过快,导致烧结矿结构疏松,同时增加能源消耗和设备磨损。此外,抽风制度还对烧结过程中的热量分布、传质传热效率以及污染物排放有着重要影响,不合理的抽风制度可能致使热量分布不均,影响烧结矿的矿物组成和微观结构,并且可能导致更多的污染物排放,对环境造成更大压力。

研究抽风制度对烧结过程的影响,在提高生产效率、产品质量和节能减排等方面都有着重大意义。在生产效率方面,通过深入研究抽风制度与烧结过程各参数之间的内在联系,能够精准优化抽风制度,确保烧结过程在最佳的气体动力学条件下进行,从而显著提高烧结速度,缩短生产周期,提高设备的利用系数,实现钢铁生产效率的大幅提升。以某钢铁企业为例,通过对抽风制度的优化调整,成功将烧结机的利用系数提高了15%,年产能得到了有效增加。

在产品质量方面,合理的抽风制度可以保证烧结料层内的热量分布均匀,促进物料之间的充分反应,使烧结矿的矿物组成更加合理,微观结构更加致密均匀,进而提高烧结矿的强度、还原性等关键质量指标,为高炉炼铁提供更为优质的原料,降低高炉炼铁的焦比和燃料消耗,提高生铁的质量和产量。根据相关生产实践数据,采用优化后的抽风制度后,烧结矿的转鼓强度提高了3个百分点,还原度提高了5%,高炉炼铁的焦比降低了10kg/t,生铁产量提高了8%。

在节能减排方面,优化抽风制度能够减少不必要的能源消耗,降低烧结过程中的电耗和燃料消耗。同时,合理的抽风制度有助于降低烧结烟气中污染物的排放浓度和总量,减少对环境的污染,实现钢铁工业的绿色可持续发展。例如,通过优化抽风制度,某钢铁厂成功将烧结工序的电耗降低了10%,同时减少了二氧化硫、氮氧化物和粉尘等污染物的排放,取得了显著的环境效益和社会效益。

随着钢铁行业的持续发展以及对环保和资源利用要求的不断提高,深入探究抽风制度对烧结过程的影响,对于推动钢铁工业的技术进步、提升产业竞争力、实现可持续发展战略目标具有极为重要的现实意义,是钢铁行业实现高质量发展的必然需求。

1.2国内外研究现状

在钢铁生产领域,烧结工艺一直是研究的重点,而抽风制度作为影响烧结过程的关键因素,更是受到了国内外学者和工程师的广泛关注。国内外针对抽风制度对烧结过程影响的研究取得了一定成果。

国外研究起步较早,在理论研究方面,通过建立复杂的数学模型,深入探究抽风过程中气体在烧结料层内的流动规律,如运用计算流体力学(CFD)技术模拟不同抽风条件下的气流分布、温度场变化以及化学反应进程,为抽风制度的优化提供了坚实的理论依据。在实践应用中,许多钢铁企业积极采用先进的检测设备和自动化控制技术,实现对抽风参数的精准监测与调控,显著提高了烧结过程的稳定性和烧结矿质量。例如,日本某钢铁公司通过优化抽风系统

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