漢鋼燒結固體燃料結構優(yōu)化實踐

王志春， 何寶全， 王建鵬

(陜西鋼鐵集團漢中鋼鐵有限責任公司， 陜西 勉縣 724200)

燒結固體燃料成本在燒結礦加工成本中占比約30%～40%，降低燒結固體燃料成本是燒結降低加工成本的有效途徑。傳統(tǒng)的燒結固體燃料為焦末，為降低燒結固體燃料成本或資源受限，各鋼企均嘗試使用無煙煤代替部分焦末，無煙煤與焦末燒結性能存在差異，需采取適宜的措施來確保無煙煤在燒結的正常使用。

1 燒結配加無煙煤方案

1.1 焦末與無煙煤性能對比分析（見表1）

表1 焦末、無煙煤成分

從表1 可以看出：無煙煤灰分、硫分、固定碳較焦末低，揮發(fā)分、熱值較焦末高，無煙煤干基含稅價格較焦末低254 元/t。

通過對無煙煤成分及其性能分析：

1）無煙煤揮發(fā)分焦炭、煤類物質的燃燒速度，孔隙率及揮發(fā)分越高，燃燒速度越快，理論上無煙煤在燒結料層中燃燒速度要高于焦末，同時無煙煤揮發(fā)分高，揮發(fā)分在揮發(fā)氣化的過程中會形成氮氧化物，配加無煙煤勢必會導致燒結煙氣中NOx的升高。

2）無煙煤熱值6 675 cal/g，較焦末5 532 cal/g 高1 143 cal/g，但無煙煤燃燒速度高于焦末，燃燒產生熱量不能被燒結料層充分吸收，配加無煙煤后根據燒結過程情況調整燒結燃料配比。

3）焦炭/焦末為煤在焦爐內在高溫條件下經干餾而獲得產品，其質硬而多孔，無煙煤與其相比強度相對較差，無煙煤在燒結破碎中容易破碎。

4）無煙煤硫含量0.41%，較焦末低0.37%，使用焦末有利于降低燒結煙氣的SO2含量，灰分較焦末低有利于提升燒結礦品位、降低容易消耗。

1.2 無煙煤配比方案

為降低燒結固體燃料成本，同時系統(tǒng)考慮燒結過程垂直燃燒速度的控制，燒結煙氣NOx的排放，燒結按固體燃料結構執(zhí)行70%焦末+30%無煙煤。

1.3 配料結構

配料結構保證穩(wěn)定，配礦結構：45%巴西礦+55%澳礦，熔劑結構：65%熟料+35%生料。

2 燒結機過程參數

2.1 原燃料結構

2.1.1 混勻礦配比

配加100%焦末和配加70%焦末+30%無煙煤期間，混勻礦配比均執(zhí)行：巴西卡粉25%+高硅巴粗20%+PB 粉40%+紐曼粉15%，見表2。

表2 含鐵原料成分 %

2.1.2 熔劑結構（見下頁表3，表4）

從表3，表4 可以看出：配加100%焦末期間，熔劑熟料比例64%，配加70%焦末+30%無煙煤期間，熔劑熟料比例64.3%，熔劑結構一致。

表3 熔劑質量 %

表4 熔劑結構 %

2.2 過程參數控制（見表5）

表5 燒結機過程參數控制

1）因無煙煤水分較焦末低，同時其熱值較較高1 143 cal/g，配加30%無煙煤后，根據燒結機尾斷面、燒結礦質量情況，配料室燃料配比降低0.1%。

2）配加30%無煙煤后燒結過程控制參數無明顯變化，燒結機廢氣溫度略有升高，主要原因為無煙煤燃燒速度高于焦末，產生熱量料層來不及吸收。

3）破碎工藝控制。針對無煙煤燃燒速度較焦末快、強度較焦末低的特性，燃料破碎采用先破后混的工藝，即將焦末、無煙煤單獨破碎，破碎后的焦末及無煙煤在二次配料室兩個倉里單獨儲存、配加。無煙煤強度低，破碎無煙煤的效率是破碎焦末的1.5 倍；在燃料破碎上，通過調整對輥、四輥間隙，適當將無煙煤粒度控制較焦末粗，降低其燃燒速度[1]，提升料層熱利用率。無煙煤親水性差，雖檢化驗水分較焦末低，但在上料篩分過程中使用篩板篩孔為15 mm，篩板堵塞頻繁，崗位工清理勞動強度增加。

3 燒結機指標

3.1 產量、消耗指標（見表6）

表6 燒結礦產量、消耗指標

從表6 可以看出：

1）在生產較為穩(wěn)定的情況下，配加30%無煙煤期間，燒結礦日均產量12 074 t，較配加100%焦末12 052 t 增加22 t。

2）因燒結礦返礦率的降低，配加30%無煙煤期間燒結固體燃料消耗降低0.53 kg/t。

3.2 燒結礦質量（見表7，表8）

表7 成品燒結礦的成分和堿度

表8 成品燒結礦強度及粒級

從表7，表8 可以看出：燒結配加70%焦末+30%無煙煤期間，燒結礦FeO 控制相對較高，達到9.3%，較使用100%焦末期間8.83%高0.47%；燒結礦強度無明顯變化：成品燒結礦強度從79.01%提升至79.17%，成品燒結礦強度由81.44%降低至81.34%；燒結礦＞16 mm 粒級有所提升，成品燒結礦＞16 mm粒級從69.08%提升至71.24%，槽下燒結礦＞16 mm粒級從65.39%提升至69.01%。

3.3 燃料成本變化

2017 年12 月份，焦末干基含稅到廠價格1 576 元/t，無煙煤價格1 322 元/t，差價254 元/t，按此價格核算成本，配加100%焦末期間，燒結固體燃料成本為：1 576/1.17×62.88/1 000=84.70 元/t。配加30%無煙煤期間，燒結固體燃料成本為：1 576/1.17×39.42/1 000+（1 322/1.17×22.93/1 000）=79.01 元/t。

配加30%無煙煤后，燒結固體燃料成本降低84.70-79.01=5.69 元/t。

3.4 環(huán)保指標（見表9）

表9 燒結煙氣排放指標 mg/m3

從表9 可以看出：配加30%無煙煤后，燒結氮氧化物質量濃度從140～150 mg/m3升高至190～200 mg/m3，升高約50 mg/m3，在要求的300 mg/m3范圍內；SO2及顆粒物濃度無明顯變化，范圍內。

4 結論

1）漢鋼燒結配加30%無煙煤后，燒結礦產、質量無明顯變化，配加期間燒結固體燃料成本降低了5.69 元/t。

2）配加30%無煙煤后，燒結煙氣氮氧化物質量濃度從140～150 mg/m3升高至190～200 mg/m3，在要求的300 mg/m3范圍內，燒結各項環(huán)保指標均在要求范圍內。

3）無煙煤揮發(fā)分較焦末高，燃燒速度高于焦末，無煙煤粒度控制要略粗于焦末；無煙煤及焦末應實施先破后混的工藝，便于區(qū)別控制無煙煤及焦末粒度。