賈柯亮 鄭林鋒 馮陽

（陜西龍門鋼鐵有限責任公司）

摘要：基于龍鋼公司燒結工序使用的固體燃料資源現狀，通過燃料結構優化研究，尋求最具性價比的燒結固體燃料結構，降低企業運營成本。研究結果表明：穩定燒結原料結構在一定范圍內，同工況生產條件下，焦面替換焦粉生產，焦面比例每增加5%，燒結固體燃料配比增幅為0.018 %左右；當燃料結構為焦粉85%+焦面15%時，燒結礦粒級最好，強度最高。穩定燒結原料結構在一定范圍內，同工況生產條件下，無煙煤替換焦粉生產，無煙煤比例每增加5%，燒結固體燃料配比降幅為0.034%左右，同時考慮無煙煤煙氣排放因素，配比控制在30%-40%之間較為合理。焦面價格較焦粉價格低200元/t以上時、無煙煤價格較焦粉價格高350元/t以內時，燃料單位成本明顯降低。

關鍵詞：燒結；燃料結構；固燃；成本

1  前言

面對嚴峻的市場形勢，節能降耗降成本已成為鋼鐵企業生存的關鍵。眾所周知，固體燃料消耗占燒結總能耗的70%-80%，減少燃料消耗就成了燒結工序降本增效的重要手段。燒結固體燃料種類多、產地不一、質量和價格也存在一定差異，燃料配加結構的變化，必然對燒結生產過程和工序加工成本產生影響。若沒有合理的搭配就無法最大限度的控制燒結生產成本，確保產品質量的穩定。因此，合理利用燃料資源，順應國家環保要求，兼顧企業成本控制等因素，研究選擇適宜的燒結固體燃料結構勢在必行。本文以龍鋼公司燒結工序使用的固體燃料資源現狀及生產情況為研究對象，探究尋求最具性價比的燒結固體燃料結構。

2  現有燒結固體燃料種類及質量分析

2.1  燃料質量

目前燒結過程主要使用固體燃料有焦粉和無煙煤，但由于價格因素、資源短缺、鋼鐵行業環保形勢等因素，龍鋼公司為了降低生產成本，利用焦面和提質焦粉代替部分焦粉和無煙煤來進行生產，在降低生產成本上取得了良好的效果。

表1  現有燃料種類及質量

從現有燃料種類的質量數據中綜合比較來看，焦粉的固定碳含量最高，為84.64%，揮發分含量最低，僅為2.02%，發熱量最低，為5723 kcal/kg；提質焦粉的固定碳含量最低，僅為76.78%，揮發分含量最高，為14.71%；固定碳含量其次是無煙煤，為81.13，揮發分為6.87%，發熱量為6723 kcal/kg。提質焦粉與焦面的發熱值接近。從工業分析的角度來看，焦粉與無煙煤質量最好，對于燒結過程而言，固體燃料的發熱量越高，燒結中所需要配加的固體燃料量就越少，這樣可以有效降低固體燃料消耗，對于燒結過程的節能減排意義重大。從發熱值的角度分析，龍鋼公司使用的這幾種燃料的固定碳含量與發熱值存在理論上的正相關反差，因此需要結合市場情況與生產實際，研究適宜的比例搭配使用。

2.2  周邊燃料資源質量數據

表2周邊燃料資源及質量

固體燃料的工業分析中，固定碳含量是衡量燃料品質優劣的最重要指標，固定碳含量越高，單位質量下燃料的發熱量就越大。從表中看出，龍鋼周邊的固體燃料資源中，固定碳含量最高的是陽光干熄，為85.68%，發熱值最高，為6781 kcal/kg；其次是陜西中匯，為85.19%，發熱值較高，為5927 kcal/kg；固定碳含量最低的是天津智聯，只有83.22%，發熱值也較低，為5515 kcal/kg。因此，保證工業使用燃料最優性價比，就必須采購質量較好，價位適宜的固體燃料使用，既要滿足燒結過程的使用，降低能耗，同時也要能較好的控制低成本。

3  固體燃料粒度對燒結過程的影響

燒結過程對燃料的粒度有著嚴格的要求。燃料的粒度不能過粗，也不能過細，過粗會造成燃燒帶過寬，增大氣流阻力，降低燃燒速度，在布料是容易發生燃料的偏析，造成燒結過程局部過熔；粒度過細時會降低料層透氣性，導致燃燒速度加快，燃料的燃燒速度與傳熱速度不同步，燃燒帶高溫保持時間短，不利于燒結礦粘結相形成與礦物的結晶形成，降低燒結礦的強度和成品率。因此需要有適宜的燃料粒度來支撐燒結過程的進行。一般認為，燒結用燃料粒度為1-3mm為最佳，但實際在燃料破碎中，會產生＜1mm的粒級，＜1mm粒級的燃料大部分會因除塵系統抽走，一方面會造成燃料的浪費，另一方面燒結過程因＜1mm粒級燃料的過多而造成燃燒過快，達不到燒結需要的熱量，影響燒結過程和增加燃料消耗。因此控制燃料粒級1-3mm的適宜比例，減少＜1mm粒級的燃料有重要意義。

表3燃料粒級分布

表4生產實驗數據

根據當前原料結構，選取粒級分布不同的兩種燃料，通過選樣三次進行生產實驗對比，實驗選樣1為燃料粒級＜3mm占比75%以上，實驗選樣2為燃料粒級＜3mm占比75%以下。實驗數據表明：選樣2固體燃料配比與固燃單耗均低于選樣2。

4  固體燃料結構對燒結生產及成本的影響

4.1  焦面替換焦粉

由于焦粉與焦面質量的差異，在用焦面替換焦粉使用時，采用工業生產中使用焦面階段中純焦粉生產時數據，且焦粉與焦面價格因素不變動的情況下，替換關系如下表：

表5焦面替換焦粉生產數據

可以看出，用焦面替換部分焦粉使用時，固體燃料配比與固體燃料單耗存在正相關關系；同工況生產條件下，燃料結構變更，焦面比例每增加5%，配比增幅為0.018 %左右。

不同的燃料結構對燒結礦質量有影響，搭配焦面生產實驗期間，成品帶燒結礦粒級（%）及轉鼓強度如下表：

表6成品帶燒結礦粒級及轉鼓強度（焦面替換焦粉）

由上表可以看出，燃料結構為焦粉85%+焦面15%時，燒結礦粒級＞16mm占比64.92%，平均粒徑22.29mm，轉鼓強度84.29%。粒級最好，強度最高。

當焦粉與焦面價格隨市場因素而變動時，固體燃料的單位成本也出現變動，變動關系如下表：

表7燃料結構變化及單位成本（焦面替換焦粉）

焦粉與焦面價格的變動差異導致燃料單位成本存在變動差異，當燃料價格隨市場因素而變動時，在考慮同工況生產條件下，焦面比焦粉價格低200元/t以內時，燃料單位成本基本持平，替換不具有性價比，即焦面比焦粉價格低200元/t以上時，燃料單位成本明顯降低。

4.2  無煙煤替換焦粉

無煙煤發熱值較高，能夠為燒結生產中提供足夠的熱量，無煙煤用量越多，產生的熱量越大，因此針對配比量進行生產實驗。

由于焦粉與無煙煤質量的差異，在用無煙煤替換焦粉使用時，采用工業生產中使用無煙煤階段中純焦粉生產時數據，且焦粉與無煙煤價格因素不變動的情況下，替換關系如下：

表8無煙煤替換焦粉生產數據

在用無煙煤替換部分焦粉使用時，固體燃料配比與固體燃料單耗存在負相關關系；同工況生產條件下，燃料結構變更，無煙煤比例每增加5%，配比降幅為0.034 %左右。

不同的燃料結構對燒結礦質量有影響，搭配無煙煤生產實驗期間，成品帶燒結礦粒級（%）如下：

表9成品帶燒結礦粒級及轉鼓強度（無煙煤替換焦粉）

由此可以看出，燃料結構中隨著無煙煤比例的升高，燒結礦粒級和強度呈逐步上升狀態。說明明無煙煤使用比例越高，對燒結產質量有利。但焦粉與無煙煤價格有差異，且隨市場因素變動時，固體燃料的單位成本也出現變動，變動關系如下：

表10燃料結構變化及單位成本（無煙煤替換焦粉）

焦粉與無煙煤價格的變動差異導致燃料單位成本存在變動差異，當燃料價格隨市場因素而變動時，在考慮同工況生產條件下，無煙煤價格比焦粉價格高出350元/t以上時，燃料單位成本基本持平，替換不具有性價比，即無煙煤價格比焦粉價格高350元/t以內時，燃料單位成本明顯開始降低。

隨著無煙煤比例的升高，達到40%時，燒結機煙氣排放出現不達標現象。因此無煙煤配比控制在30%-40%之間較為合理。

5  結論

5.1  穩定燒結原料結構在一定范圍內，同工況生產條件下，燃料結構變更，焦面替換焦粉生產，焦面比例每增加5%，燒結固體燃料配比增幅為0.018 %左右；當燃料結構為焦粉85%+焦面15%時，燒結礦粒級最好，強度最高。

5.2  穩定燒結原料結構在一定范圍內，同工況生產條件下，燃料結構變更，無煙煤替換焦粉生產，無煙煤比例每增加5%，燒結固體燃料配比降幅為0.034%左右。考慮無煙煤煙氣排放因素，配比控制在30%-40%之間較為合理。

5.3  焦面比焦粉價格低200元/t以上時，燃料單位成本明顯降低；無煙煤價格比焦粉價格高出350元/t以內時，燃料單位成本明顯降低。

參考文獻

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