中國金屬學(xué)會于2025年10月15日~17日在天津召開了“2025年全國冶金燒結(jié)綠色低碳關(guān)鍵技術(shù)研討會”。會議主題是低成本智能燒結(jié)、高效節(jié)能減污降碳。會議圍繞燒結(jié)球團(tuán)降本增效、綠色低碳、減污降碳技術(shù)以及CO消納治理技術(shù)進(jìn)行了深入的交流探討，會議秘書處將對此次會議的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行整理、征詢并陸續(xù)報(bào)道。

在“雙碳戰(zhàn)略”深入實(shí)施的時代背景下，中國鋼鐵與鑄造行業(yè)正經(jīng)歷一場綠色革命。山西金秋鑄造有限公司以創(chuàng)新驅(qū)動為核心，攻克燒結(jié)工序能耗高、熱能浪費(fèi)大、污染控制難的技術(shù)瓶頸，率先自主研發(fā)出國內(nèi)首臺套“燒結(jié)礦豎冷窯余熱發(fā)電及零排放綠色技術(shù)”。該裝備實(shí)現(xiàn)了從高溫冷卻、余熱發(fā)電到粉塵零排放的系統(tǒng)化突破。

一、技術(shù)重構(gòu)：以系統(tǒng)創(chuàng)新推動燒結(jié)冷卻革命

長期以來，傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)、帶冷機(jī)在燒結(jié)冷卻環(huán)節(jié)中存在漏風(fēng)率高、冷卻不均、熱能回收率低等問題。金秋鑄造團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)建模與智能控制創(chuàng)新，構(gòu)建了全密閉豎冷窯結(jié)構(gòu)與負(fù)壓逆流換熱路徑，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)礦冷卻、余熱回收與凈化除塵一體化運(yùn)行。

技術(shù)體系的核心創(chuàng)新體現(xiàn)在以下五個方面：

1.升降式豎冷窯結(jié)構(gòu)：采用四罐交替升降運(yùn)行模式，滿料下降、空罐上升，使礦料冷卻更均勻、作業(yè)更連續(xù)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地僅為傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)的十分之一。

2.多料口交替排料技術(shù)：創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)多料口均勻排料，有效防止“鼠洞料”和“排紅料”，使料流穩(wěn)定順暢，冷卻均勻性顯著提升。

3.負(fù)壓逆流換熱系統(tǒng)：冷風(fēng)自下而上、礦料自上而下實(shí)現(xiàn)逆流換熱，形成穩(wěn)定的溫度梯度場，提升換熱效率，實(shí)現(xiàn)熱能最大化利用。

4.全封閉內(nèi)循環(huán)工藝：系統(tǒng)采用空氣為冷媒，在全封閉路徑內(nèi)循環(huán)吸熱放熱，實(shí)現(xiàn)粉塵零排放、噪聲低、運(yùn)行潔凈。

5.梯級換熱與余熱再利用機(jī)制：通過多級換熱系統(tǒng)，將450℃熱風(fēng)用于發(fā)電，250℃廢氣再次換熱產(chǎn)生熱水供暖，100℃廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)回流窯內(nèi)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)“三級能量回收”與“全過程顆粒物零外排”。

該系統(tǒng)在熱能利用、運(yùn)行安全、智能化控制等方面均達(dá)國際先進(jìn)水平，成為國內(nèi)首個實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行的綠色化、升降式燒結(jié)礦豎冷窯成套技術(shù)裝備。

二、能效躍升：以科技賦能實(shí)現(xiàn)節(jié)能與增效雙贏

設(shè)備自2023年1月投入運(yùn)行以來（如圖1所示），運(yùn)行穩(wěn)定、效益顯著。根據(jù)設(shè)備運(yùn)行實(shí)測數(shù)據(jù)表明，燒結(jié)礦進(jìn)入豎冷窯時的溫度為600～650℃，經(jīng)豎冷窯冷卻后，出窯礦料溫度降至150℃以下。系統(tǒng)排出的煙氣溫度保持在430～460℃區(qū)間，具備較高的可利用熱能。在該運(yùn)行條件下，每噸燒結(jié)礦可回收余熱發(fā)電約26千瓦時，冷風(fēng)利用率達(dá)到98%，粉塵顆粒物實(shí)現(xiàn)零排放。

圖1 升降式燒結(jié)礦豎冷窯技術(shù)裝備

與傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)工藝相比，系統(tǒng)綜合能耗降低50%以上，體現(xiàn)出卓越的節(jié)能與環(huán)保效果。以90㎡燒結(jié)機(jī)為例，日產(chǎn)2800噸、運(yùn)行300天，年發(fā)電量可達(dá)2184萬kWh，年發(fā)電收益約1092萬元，節(jié)能降耗效益約518萬元，總收益超過1610萬元，投資回收期不足三年。

設(shè)備的投運(yùn)不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降碳，更為企業(yè)帶來了穩(wěn)定的能源自給與顯著的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，真正實(shí)現(xiàn)了“以節(jié)能創(chuàng)效、以創(chuàng)新增收”。

三、產(chǎn)業(yè)示范：以首臺套引領(lǐng)冶金綠色轉(zhuǎn)型

金秋鑄造的豎冷窯系統(tǒng)打破了“小燒結(jié)機(jī)不能余熱發(fā)電”的行業(yè)瓶頸，形成了可復(fù)制、可推廣的工藝體系。該技術(shù)被中國鑄造協(xié)會鑒定為國際先進(jìn)水平，并納入《國家污染防治技術(shù)指導(dǎo)目錄（2025）》鼓勵類設(shè)備。

與傳統(tǒng)設(shè)備相比，該系統(tǒng)具有以下顯著優(yōu)勢：能耗降低60%，發(fā)電效率提升30%，余熱利用率提升至70%以上，全密閉運(yùn)行實(shí)現(xiàn)粉塵零排放，設(shè)備壽命與穩(wěn)定性顯著提高，自動化率超過95%。

國際上，日本在燒結(jié)礦豎冷窯余熱利用方面起步較早，日本某重工鋼鐵企業(yè)開發(fā)的豎冷窯系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高溫廢氣回收發(fā)電，通過循環(huán)利用熱空氣與廢氣換熱，可回收約60%的廢熱。然而，其換熱系統(tǒng)復(fù)雜、密封性不足、冷卻均勻性與自動化程度仍存在局限。與之相比，金秋鑄造開發(fā)的“燒結(jié)礦豎冷窯余熱發(fā)電及零排放綠色技術(shù)”在能效水平與環(huán)保性能上實(shí)現(xiàn)了全面超越，真正實(shí)現(xiàn)“零排放”。從示范結(jié)果看，金秋方案在節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)與智能化四個維度技術(shù)先進(jìn)性，驗(yàn)證了豎冷窯技術(shù)作為高溫余熱回收領(lǐng)域新方向的可行性與可持續(xù)性。

四、科研賦能：綠色冶金的“金秋樣本”

金秋鑄造在研發(fā)過程中，聯(lián)合太原科技大學(xué)重型機(jī)械教育部工程研究中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)，產(chǎn)學(xué)研深度融合，構(gòu)建了“基礎(chǔ)理論-試驗(yàn)研究-技術(shù)開發(fā)-產(chǎn)品研制-推廣應(yīng)用”全程式一體化的產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)體系，形成了從理論到工程的完整技術(shù)解決方案。項(xiàng)目累計(jì)研發(fā)投入超3000萬元，擁有多項(xiàng)發(fā)明專利、實(shí)用新型專利項(xiàng)，自主化率達(dá)100%。

該成果的成功工程化運(yùn)行，不僅填補(bǔ)了國內(nèi)高效節(jié)能豎冷窯領(lǐng)域的技術(shù)空白，也為全球鋼鐵、鑄造行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供了現(xiàn)實(shí)路徑。其推廣應(yīng)用將助力冶金企業(yè)實(shí)現(xiàn)“減排與增效”雙重目標(biāo)，成為鋼鐵節(jié)能改造的重要樣板。

五、綠色引領(lǐng)：以循環(huán)發(fā)展塑造可持續(xù)未來

豎冷窯系統(tǒng)的投運(yùn)，使金秋鑄造實(shí)現(xiàn)了從“高能耗企業(yè)”向“清潔能源生產(chǎn)者”的轉(zhuǎn)型，推動了企業(yè)內(nèi)部能源循環(huán)體系的建立。

通過“冷卻—發(fā)電—供暖”三級聯(lián)動機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了能源閉環(huán)管理，每年減排二氧化碳約2萬噸。該項(xiàng)目的實(shí)踐證明：環(huán)保投入不是成本，而是投資；節(jié)能降碳不是負(fù)擔(dān)，而是企業(yè)競爭力的新來源。

金秋鑄造的豎冷窯項(xiàng)目不僅是一項(xiàng)裝備創(chuàng)新，更是一種發(fā)展理念的變革。它以自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保與效益的統(tǒng)一，構(gòu)建了綠色冶金的“中國方案”。金秋鑄造以“敢為人先”的創(chuàng)新精神，完成了燒結(jié)工序技術(shù)的系統(tǒng)性重構(gòu)。未來，金秋鑄造將繼續(xù)深耕“廢渣變寶、余熱生金”的綠色生態(tài)體系，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動力，以能源循環(huán)為核心支撐，推動中國冶金行業(yè)在全球綠色制造浪潮中邁向更高水平。