對(duì)不同燃料品種條件下的燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量及成本控制技術(shù)的研究
裴鵬鵬  白永剛  劉建民  馬月江
（中鐵裝備制造材料有限公司燒結(jié)廠，河北滄州061100）
 
摘  要：本文通過對(duì)比不同燃料品種（國(guó)內(nèi)煤、焦粉）使用情況下，燒結(jié)工序成本及燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)，找出兩種燃料的最優(yōu)配比，在保證燒結(jié)礦質(zhì)量的前提下降低燃料單耗及成本。實(shí)驗(yàn)過程主要分為三部分：1、全部使用國(guó)內(nèi)煤狀態(tài)下的燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2、全部使用焦粉狀態(tài)下的各項(xiàng)燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。3、兩種燃料同時(shí)使用不同配比條件下的各項(xiàng)燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
結(jié)  論：在保證燒結(jié)礦質(zhì)量情況下，通過調(diào)整燃料配加比例，實(shí)現(xiàn)在焦粉可使用量允許范圍內(nèi)的最優(yōu)配比結(jié)構(gòu)（國(guó)內(nèi)白煤1.4%，焦粉2.4%），燒結(jié)燃料單耗有單獨(dú)使用國(guó)內(nèi)煤時(shí)的52kg/t降低至49kg/t。
關(guān)鍵詞：國(guó)內(nèi)煤；焦粉；最優(yōu)配比；產(chǎn)質(zhì)量；成本
 
1研發(fā)背景
燒結(jié)能源消耗中以固體燃耗最大，一般情況下固體燃耗占燒結(jié)工序能耗的75-80%左右，因此降低固體燃耗是燒結(jié)節(jié)能降耗的關(guān)鍵，同時(shí)固體燃耗高低也是整個(gè)燒結(jié)技術(shù)水平的綜合反映，降低固體燃耗主要取決于固體燃料本身的質(zhì)量和加工質(zhì)量以及利用的合理程度。在燒結(jié)生產(chǎn)過程中固體燃料有著至關(guān)重要不可替代的作用，固體燃料的燃燒為燒結(jié)過程提供了必要的能量，燃料品種的選取直接影響到燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量、燒結(jié)能耗及環(huán)保排放數(shù)據(jù)等問題。
國(guó)內(nèi)燒結(jié)企業(yè)所使用燃料品種主要以無煙煤、焦粉為主，其中無煙煤使用量約占燃料總量的70%左右，且存在產(chǎn)地、品種、成分等較大差異，因煤粉原始成分差異及其物質(zhì)特性及粒度問題，單獨(dú)使用國(guó)內(nèi)煤進(jìn)行燒結(jié)生產(chǎn)時(shí)，燃料單耗普遍較高56kg/t左右，同時(shí)造成燒結(jié)礦粒級(jí)、轉(zhuǎn)鼓及Tfe等指標(biāo)波動(dòng)較大，影響高爐爐況順行。
國(guó)內(nèi)外焦炭資源短缺，焦粉成本價(jià)格昂貴，鋼鐵企業(yè)長(zhǎng)期使用焦粉作為主要燒結(jié)燃料不太現(xiàn)實(shí)；針對(duì)燒結(jié)燃料以煤代焦問題，國(guó)內(nèi)外企業(yè)做了大量研究，研究結(jié)果表明全部使用無煙煤進(jìn)行燒結(jié)生產(chǎn)，燒結(jié)礦的質(zhì)量指標(biāo)也可以達(dá)到高爐需求，無煙煤屬于煤化程度最深的煤種，具有含碳量高、灰分低、水分低、發(fā)熱值高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在機(jī)械強(qiáng)度差、化學(xué)反應(yīng)性不足等自身缺陷，焦粉、無煙煤如何搭配使用既能優(yōu)化燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)，又能降低燃耗是本文研究的重點(diǎn)^[1]。
2工業(yè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
2.1 一次實(shí)驗(yàn)相關(guān)配比及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：（實(shí)驗(yàn)機(jī)組1#240㎡燒結(jié)機(jī)）

階段		鐵料			溶劑		燃料
一次 實(shí)驗(yàn)	名稱	HY-2019-03	巴西粉	PB粉	生石灰	石灰石	國(guó)內(nèi)白煤
	配比%	55	19.6	14	5	2.4	4
指標(biāo)項(xiàng)目	產(chǎn)量	燃料日消耗t	燃料單耗kg/t	燃料成本元/t	轉(zhuǎn)鼓指數(shù)	燒結(jié)礦粒級(jí)＜10mm
平均	8300	432	52.06	46.63	74.9	27.81

2.2 二次試驗(yàn)相關(guān)配比及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

階段		鐵料			溶劑		燃料
二次實(shí)驗(yàn)	名稱	HY-2019-04	PB粉	巴西粉	生石灰	石灰石	焦粉
	配比%	55	20.2	14	5.5	1.5	3.8
指標(biāo)項(xiàng)目	產(chǎn)量	燃料日消耗t	燃料單耗kg/t	燃料成本元/t	轉(zhuǎn)鼓指數(shù)	燒結(jié)礦粒級(jí)＜10mm
平均	8300	415	49.97	32.48	75.15	27.4

2.3 三次試驗(yàn)相關(guān)配比及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

階段		鐵料			溶劑		燃料
三次實(shí)驗(yàn)	名稱	HY-2019-06	PB粉	巴西粉	生石灰	石灰石	國(guó)內(nèi)白煤	焦粉
	配比%	55	21	13	5.5	1.5	2	2
	配比%	55	21	13	5.5	1.5	1.8	2.2
	配比%	55	21.1	13	5.5	1.5	1.6	2.3
	配比%	55	21.1	13	5.5	1.5	1.5	2.4
	配比%	55	21.1	13	5.5	1.5	1.4	2.5
	配比%	55	21.2	13	5.5	1.5	1.4	2.4
指標(biāo)項(xiàng)目	產(chǎn)量	燃料日消耗t	燃料單耗kg/t	燃料成本元/t	轉(zhuǎn)鼓指數(shù)	燒結(jié)礦粒級(jí)＜10mm
平均	8300	414	49.85	37.39	75.1	27.6

3成果介紹
通過實(shí)驗(yàn)可知在現(xiàn)有的燒結(jié)燃料及工藝條件下，單獨(dú)采用煤粉或焦粉作為燒結(jié)固體燃料都不是最適宜的選擇，本次實(shí)驗(yàn)具體分為三個(gè)階段進(jìn)行，分別驗(yàn)證了單品種燃料和兩種燃料同時(shí)配加不同配比條件下的相關(guān)燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量、成本指標(biāo)，通過工業(yè)實(shí)驗(yàn)在保證燒結(jié)礦質(zhì)量不下滑的前提下獲得了最優(yōu)燃料配加比例，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)礦質(zhì)量與成本控制的雙贏。此成果的獲得為鋼鐵企業(yè)燃料實(shí)現(xiàn)以煤代焦指明了方向。因各企業(yè)自返焦粉量能差異，本實(shí)驗(yàn)方案不作為有效施行依據(jù)，僅對(duì)企業(yè)研究煤、焦在燒結(jié)生產(chǎn)過程中的作用提供參考。
4技術(shù)創(chuàng)新
1、為了減少因無煙煤、焦粉原始粒級(jí)差異造成的實(shí)驗(yàn)誤差，將原有燃料破碎系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，將手動(dòng)四輥全部改造為液壓自動(dòng)調(diào)整四輥，燃料破碎粒度從改造前的＜3mm粒級(jí)占比75%提升至改造后的85%。
2、對(duì)燒結(jié)機(jī)原有六輥布料器進(jìn)行改造升級(jí)，改造為七輥布料器并對(duì)輥式布料器角度進(jìn)行調(diào)整，主要目的通過改造提升混合料布料均勻性，減少因混合料布料偏析造成的數(shù)據(jù)誤差或失真。
3、本次實(shí)驗(yàn)直接采用工業(yè)實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行，相較與其他企業(yè)采用的燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)方式，此種方式實(shí)驗(yàn)期間不確定影響因素更多，實(shí)驗(yàn)調(diào)整難度系數(shù)大，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析量明顯增多，但此種實(shí)驗(yàn)方式實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加接近于實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果，相較與燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)結(jié)果其代表性、參考性、指導(dǎo)性更強(qiáng)。
5產(chǎn)業(yè)化方向
1、隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)峻，焦化企業(yè)規(guī)模及產(chǎn)能將嚴(yán)重受限，根據(jù)國(guó)家《京津冀及周邊地區(qū)落實(shí)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施細(xì)則》要求自2014年開始京津冀周邊地區(qū)將不再審批煉焦新增產(chǎn)能。于此同時(shí)國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)也在不斷向著大型化發(fā)展，高爐平均爐容不斷升高，相應(yīng)對(duì)焦炭質(zhì)量及需求也不斷增大，在兩相相沖條件下，各個(gè)鋼鐵企業(yè)所能使用的焦粉量在不斷下降，所以以煤代焦是大勢(shì)所趨。
2、煤粉較之焦粉具有供應(yīng)量充足，貨源穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)便于企業(yè)進(jìn)行長(zhǎng)期采購使用，有利于企業(yè)更好的進(jìn)行生產(chǎn)組織和使用，同時(shí)價(jià)格方面煤粉較之焦粉具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)期穩(wěn)定使用可以有效降低企業(yè)生產(chǎn)工序成本。
3、無煙煤因其礦物組成及形成條件影響，較之焦粉灰分、揮發(fā)分、硫、氮等有害成分偏高，在燒結(jié)成產(chǎn)中大量使用會(huì)造成環(huán)保數(shù)據(jù)超標(biāo)、燒結(jié)礦質(zhì)量不穩(wěn)定等影響，所以目前只能進(jìn)行部分配加，作為輔助燃料進(jìn)行配加，探索合適配加比例勢(shì)在必行。
6效益分析
1、國(guó)內(nèi)煤粉與焦粉價(jià)格差平均在400元/噸，通過此次研究結(jié)論在保證燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)前提下，可以使用35%左右煤粉置換焦粉，以燒結(jié)年消耗量60萬噸燃料企業(yè)核算，進(jìn)行燃料品種置換后每年可降低燃料使用成本8千余萬元。
2、通過煤粉置換焦粉使用，可有效緩解焦化企業(yè)主焦煤采購緊缺問題，進(jìn)而為焦化企業(yè)實(shí)現(xiàn)調(diào)整配煤結(jié)構(gòu)，提高焦炭質(zhì)量及降低成本方面創(chuàng)造條件，為鋼鐵企業(yè)整體效益提升提供動(dòng)力。
3、通過以煤代焦可有效減少企業(yè)焦粉采購量，進(jìn)而降低焦化企業(yè)生產(chǎn)壓力及削減二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵、揮發(fā)性有機(jī)物排放總量，為打造清潔生產(chǎn)、綠色環(huán)境貢獻(xiàn)一份力量，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]  董其昌.不同燒結(jié)燃料對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的研究[C]//2014年全國(guó)中小高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.