中國金屬學會于2025年10月15日~17日在天津召開了“2025年全國冶金燒結綠色低碳關鍵技術研討會”。會議主題是低成本智能燒結、高效節能減污降碳。會議圍繞燒結球團降本增效、綠色低碳、減污降碳技術以及CO消納治理技術進行了深入的交流探討，會議秘書處將對此次會議的相關技術進行整理、征詢并陸續報道。

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

一、技術重構：以系統創新推動燒結冷卻革命

長期以來，傳統環冷機、帶冷機在燒結冷卻環節中存在漏風率高、冷卻不均、熱能回收率低等問題。金秋鑄造團隊通過系統建模與智能控制創新，構建了全密閉豎冷窯結構與負壓逆流換熱路徑，實現了燒結礦冷卻、余熱回收與凈化除塵一體化運行。

技術體系的核心創新體現在以下五個方面：

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

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

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

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

5.梯級換熱與余熱再利用機制：通過多級換熱系統，將450℃熱風用于發電，250℃廢氣再次換熱產生熱水供暖，100℃廢氣經風機回流窯內循環，實現“三級能量回收”與“全過程顆粒物零外排”。

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水平，成為國內首個實現商業運行的綠色化、升降式燒結礦豎冷窯成套技術裝備。

二、能效躍升：以科技賦能實現節能與增效雙贏

設備自2023年1月投入運行以來（如圖1所示），運行穩定、效益顯著。根據設備運行實測數據表明，燒結礦進入豎冷窯時的溫度為600～650℃，經豎冷窯冷卻后，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電約26千瓦時，冷風利用率達到98%，粉塵顆粒物實現零排放。

圖1 升降式燒結礦豎冷窯技術裝備

與傳統環冷機工藝相比，系統綜合能耗降低50%以上，體現出卓越的節能與環保效果。以90㎡燒結機為例，日產2800噸、運行300天，年發電量可達2184萬kWh，年發電收益約1092萬元，節能降耗效益約518萬元，總收益超過1610萬元，投資回收期不足三年。

設備的投運不僅實現了節能降碳，更為企業帶來了穩定的能源自給與顯著的經濟回報，真正實現了“以節能創效、以創新增收”。

三、產業示范：以首臺套引領冶金綠色轉型

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

與傳統設備相比，該系統具有以下顯著優勢：能耗降低60%，發電效率提升30%，余熱利用率提升至70%以上，全密閉運行實現粉塵零排放，設備壽命與穩定性顯著提高，自動化率超過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開發的豎冷窯系統可實現高溫廢氣回收發電，通過循環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、冷卻均勻性與自動化程度仍存在局限。與之相比，金秋鑄造開發的“燒結礦豎冷窯余熱發電及零排放綠色技術”在能效水平與環保性能上實現了全面超越，真正實現“零排放”。從示范結果看，金秋方案在節能、環保、經濟與智能化四個維度技術先進性，驗證了豎冷窯技術作為高溫余熱回收領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”

金秋鑄造在研發過程中，聯合太原科技大學重型機械教育部工程研究中心研發團隊，產學研深度融合，構建了“基礎理論-試驗研究-技術開發-產品研制-推廣應用”全程式一體化的產品現代設計體系，形成了從理論到工程的完整技術解決方案。項目累計研發投入超3000萬元，擁有多項發明專利、實用新型專利項，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域的技術空白，也為全球鋼鐵、鑄造行業綠色低碳轉型提供了現實路徑。其推廣應用將助力冶金企業實現“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：以循環發展塑造可持續未來

豎冷窯系統的投運，使金秋鑄造實現了從“高能耗企業”向“清潔能源生產者”的轉型，推動了企業內部能源循環體系的建立。

通過“冷卻—發電—供暖”三級聯動機制，實現了能源閉環管理，每年減排二氧化碳約2萬噸。該項目的實踐證明：環保投入不是成本，而是投資；節能降碳不是負擔，而是企業競爭力的新來源。

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