中國金屬學(xué)會(huì )于2025年10月15日~17日在天津召開(kāi)了“2025年全國冶金燒結綠色低碳關(guān)鍵技術(shù)研討會(huì )”。會(huì )議主題是低成本智能燒結、高效節能減污降碳。會(huì )議圍繞燒結球團降本增效、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(huì )議秘書(shū)處將對此次會(huì )議的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行整理、征詢(xún)并陸續報道。

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

一、技術(shù)重構：以系統創(chuàng )新推動(dòng)燒結冷卻革命

長(cháng)期以來(lái)，傳統環(huán)冷機、帶冷機在燒結冷卻環(huán)節中存在漏風(fēng)率高、冷卻不均、熱能回收率低等問(wèn)題。金秋鑄造團隊通過(guò)系統建模與智能控制創(chuàng )新，構建了全密閉豎冷窯結構與負壓逆流換熱路徑，實(shí)現了燒結礦冷卻、余熱回收與凈化除塵一體化運行。

技術(shù)體系的核心創(chuàng )新體現在以下五個(gè)方面：

1.升降式豎冷窯結構：采用四罐交替升降運行模式，滿(mǎn)料下降、空罐上升，使礦料冷卻更均勻、作業(yè)更連續，結構緊湊，占地僅為傳統環(huán)冷機的十分之一。

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

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

4.全封閉內循環(huán)工藝：系統采用空氣為冷媒，在全封閉路徑內循環(huán)吸熱放熱，實(shí)現粉塵零排放、噪聲低、運行潔凈。

5.梯級換熱與余熱再利用機制：通過(guò)多級換熱系統，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)機回流窯內循環(huán)，實(shí)現“三級能量回收”與“全過(guò)程顆粒物零外排”。

該系統在熱能利用、運行安全、智能化控制等方面均達國際先進(jìn)水平，成為國內首個(gè)實(shí)現商業(yè)運行的綠色化、升降式燒結礦豎冷窯成套技術(shù)裝備。

二、能效躍升：以科技賦能實(shí)現節能與增效雙贏(yíng)

設備自2023年1月投入運行以來(lái)（如圖1所示），運行穩定、效益顯著(zhù)。根據設備運行實(shí)測數據表明，燒結礦進(jìn)入豎冷窯時(shí)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。系統排出的煙氣溫度保持在430～460℃區間，具備較高的可利用熱能。在該運行條件下，每噸燒結礦可回收余熱發(fā)電約26千瓦時(shí)，冷風(fēng)利用率達到98%，粉塵顆粒物實(shí)現零排放。

圖1 升降式燒結礦豎冷窯技術(shù)裝備

與傳統環(huán)冷機工藝相比，系統綜合能耗降低50%以上，體現出卓越的節能與環(huán)保效果。以90㎡燒結機為例，日產(chǎn)2800噸、運行300天，年發(fā)電量可達2184萬(wàn)kWh，年發(fā)電收益約1092萬(wàn)元，節能降耗效益約518萬(wàn)元，總收益超過(guò)1610萬(wàn)元，投資回收期不足三年。

設備的投運不僅實(shí)現了節能降碳，更為企業(yè)帶來(lái)了穩定的能源自給與顯著(zhù)的經(jīng)濟回報，真正實(shí)現了“以節能創(chuàng )效、以創(chuàng )新增收”。

三、產(chǎn)業(yè)示范：以首臺套引領(lǐng)冶金綠色轉型

金秋鑄造的豎冷窯系統打破了“小燒結機不能余熱發(fā)電”的行業(yè)瓶頸，形成了可復制、可推廣的工藝體系。該技術(shù)被中國鑄造協(xié)會(huì )鑒定為國際先進(jìn)水平，并納入《國家污染防治技術(shù)指導目錄（2025）》鼓勵類(lèi)設備。

與傳統設備相比，該系統具有以下顯著(zhù)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，全密閉運行實(shí)現粉塵零排放，設備壽命與穩定性顯著(zhù)提高，自動(dòng)化率超過(guò)95%。

國際上，日本在燒結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(kāi)發(fā)的豎冷窯系統可實(shí)現高溫廢氣回收發(fā)電，通過(guò)循環(huán)利用熱空氣與廢氣換熱，可回收約60%的廢熱。然而，其換熱系統復雜、密封性不足、冷卻均勻性與自動(dòng)化程度仍存在局限。與之相比，金秋鑄造開(kāi)發(fā)的“燒結礦豎冷窯余熱發(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)現了全面超越，真正實(shí)現“零排放”。從示范結果看，金秋方案在節能、環(huán)保、經(jīng)濟與智能化四個(gè)維度技術(shù)先進(jìn)性，驗證了豎冷窯技術(shù)作為高溫余熱回收領(lǐng)域新方向的可行性與可持續性。

四、科研賦能：綠色冶金的“金秋樣本”

金秋鑄造在研發(fā)過(guò)程中，聯(lián)合太原科技大學(xué)重型機械教育部工程研究中心研發(fā)團隊，產(chǎn)學(xué)研深度融合，構建了“基礎理論-試驗研究-技術(shù)開(kāi)發(fā)-產(chǎn)品研制-推廣應用”全程式一體化的產(chǎn)品現代設計體系，形成了從理論到工程的完整技術(shù)解決方案。項目累計研發(fā)投入超3000萬(wàn)元，擁有多項發(fā)明專(zhuān)利、實(shí)用新型專(zhuān)利項，自主化率達100%。

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

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

豎冷窯系統的投運，使金秋鑄造實(shí)現了從“高能耗企業(yè)”向“清潔能源生產(chǎn)者”的轉型，推動(dòng)了企業(yè)內部能源循環(huán)體系的建立。

通過(guò)“冷卻—發(fā)電—供暖”三級聯(lián)動(dòng)機制，實(shí)現了能源閉環(huán)管理，每年減排二氧化碳約2萬(wàn)噸。該項目的實(shí)踐證明：環(huán)保投入不是成本，而是投資；節能降碳不是負擔，而是企業(yè)競爭力的新來(lái)源。

金秋鑄造的豎冷窯項目不僅是一項裝備創(chuàng )新，更是一種發(fā)展理念的變革。它以自主研發(fā)實(shí)現了節能、環(huán)保與效益的統一，構建了綠色冶金的“中國方案”。金秋鑄造以“敢為人先”的創(chuàng )新精神，完成了燒結工序技術(shù)的系統性重構。未來(lái)，金秋鑄造將繼續深耕“廢渣變寶、余熱生金”的綠色生態(tài)體系，以技術(shù)創(chuàng )新為驅動(dòng)力，以能源循環(huán)為核心支撐，推動(dòng)中國冶金行業(yè)在全球綠色制造浪潮中邁向更高水平。