薛小毅  惠英  彭元飛

（陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司  陜西渭南  715405）

摘要：燒結(jié)礦作為高爐煉鐵主要原料，其指標(biāo)直接影響高爐煉鐵產(chǎn)質(zhì)量，因此優(yōu)化提升燒結(jié)礦指標(biāo)，確定燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)及優(yōu)化工藝，是優(yōu)化提升鐵前指標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。固體燃料消耗作為燒結(jié)生產(chǎn)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，不僅體現(xiàn)生產(chǎn)工藝技術(shù)水平也直接影響生產(chǎn)成本。燒結(jié)過程中，混合料中固體燃料燃燒所提供的熱量占燒結(jié)總需熱量的90%左右。燒結(jié)燃料，按形態(tài)分固體、液體、氣體 。燒結(jié)生產(chǎn)使用的燃料按功能分為點(diǎn)火燃料和燒結(jié)燃料。燒結(jié)過程中常用的固體燃料主要有煤粉和焦粉、焦面，煙煤不宜做燒結(jié)燃料，揮發(fā)分高 。由于燃料的價格受市場價格波動的影響經(jīng)常發(fā)生變化，進(jìn)購及庫存影響，造成燃料指標(biāo)性能波動，對燒結(jié)生產(chǎn)過程控制及成本控制影響極大。優(yōu)化工藝技術(shù)提升技術(shù)水平，引進(jìn)新料種及開發(fā)環(huán)保生物質(zhì)燒結(jié)燃料是降低燒結(jié)成本優(yōu)化指標(biāo)及改善排放指標(biāo)的重要措施。通過工藝優(yōu)化和引進(jìn)新料種結(jié)構(gòu)調(diào)整實(shí)施，對燒結(jié)生產(chǎn)固燃指標(biāo)及成本影響探索研究，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著，值得同行業(yè)參考借鑒。

關(guān)鍵詞：指標(biāo)；生物質(zhì)燃料；工藝優(yōu)化；生產(chǎn)實(shí)踐

1  引言

我公司鐵前用燃料種類及供應(yīng)廠家10余種，主要有焦粉、焦面、無煙煤等，受原料進(jìn)購及庫存影響、配比調(diào)整影響，燃料質(zhì)量波動大影響燒結(jié)指標(biāo)燃料單耗生產(chǎn)成本。通過生產(chǎn)分析及實(shí)驗(yàn)研究，燃料指標(biāo)是影響燒結(jié)燃料單耗及成本的主要因素。本文就引進(jìn)新料種生產(chǎn)實(shí)踐分析論證，生物質(zhì)燒結(jié)燃料使用利于環(huán)保控制，優(yōu)化工藝提升技術(shù)水平對降低單耗成本也有用一定的貢獻(xiàn)。

2  燒結(jié)生產(chǎn)對燃料指標(biāo)要求

燒結(jié)對固體燃料的質(zhì)量要求是：固定碳高，灰分低，揮發(fā)分低，含硫低。灰分高會使燒結(jié)料中酸性脈石增多，進(jìn)而使熔劑消耗量增加，燒結(jié)礦品位降低。揮發(fā)分高不僅影響燃燒效率，而且揮發(fā)后會在溫度較低的地方冷凝下來，從而惡化料層透氣性，被廢氣帶走的部分則粘結(jié)在抽風(fēng)管道、除塵器內(nèi)壁、抽風(fēng)機(jī)葉片等處，影響抽風(fēng)及除塵效率，甚至造成設(shè)備事故。一般要求燃料中揮發(fā)分低于5%。理想的粒度為0.5-3mm，通常要求為0-3mm。

燃料粒度過大將帶來一系列害處：燃燒帶變寬，影響透氣性。燃料分布不均，大顆粒周圍過熔，而遠(yuǎn)處則不能很好燒結(jié)。粗粒周圍還原氣氛強(qiáng)，而無燃料處空氣得不到充分利用。布料易產(chǎn)生自然偏析，大顆粒集中在下部，使燒結(jié)料層上下部溫差較大，造成上部燒結(jié)礦強(qiáng)度較差，下部過熔FeO含量高。

然料粒度過小：燃燒速度過快，難以達(dá)到所需的燒結(jié)溫度，同時降低料層透氣性，而且過小粒度的燃料有可能被氣流帶走。

我廠內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)

3  燒結(jié)燃料分加技術(shù)研究

燒結(jié)燃料分加技術(shù)是將一部分燃料與燒結(jié)混勻礦、返礦、熔劑按配比混合，另一部分燃料在燒結(jié)混合料一次混料結(jié)束后加入，目的是使這部分燃料外裹在混合料顆粒的表面，保持燃料有較大的活性反應(yīng)面，提高其燃燒速度，優(yōu)化反應(yīng)氣氛。歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明二次配加，配比不得大于總配比40%。

通過燒結(jié)杯試驗(yàn)表明，燃料分加技術(shù)可以提高燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)3%～8%，燃料消耗降低0.5～1kg/t。

燃料分加技術(shù)能降低固體燃耗的主要原因可以改善料層透氣性，垂直燒結(jié)速度加快，碳充分利用，燃燒條件改善，碳沿料層方向分布趨于均勻。

實(shí)際生產(chǎn)需綜合考慮燃料分加比例、配合熔劑分加、燃料粒度等對燒結(jié)礦相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的影響，優(yōu)化燃料分加工藝提高燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)、降低燒結(jié)燃料消耗及工藝設(shè)備安裝實(shí)施，實(shí)際現(xiàn)場局限可行性還需繼續(xù)探討。

4  生物質(zhì)燒結(jié)燃料反應(yīng)性優(yōu)化研究

生物質(zhì)能是人類最早利用的能源，其來源廣泛，儲量巨大而且可以再生。面對礦產(chǎn)資源日益匱乏的現(xiàn)狀，謀求以循環(huán)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)為指導(dǎo)，堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)成為世界共識，立足保護(hù)人類自然資源和生態(tài)環(huán)境的高度，充分有效地利用豐富的、可再生的生物質(zhì)資源十分必要。生物質(zhì)具有多功能、多效益的特點(diǎn)使得生物質(zhì)能源和生物質(zhì)利用相關(guān)研究具有重要的意義。生物質(zhì)是多種復(fù)雜的高分子有機(jī)化合物組成的復(fù)合體。其主要化學(xué)組成為:纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和小部分的提取物。除此之外，還有少量無機(jī)的礦物元素成分:Ca、K、Mg、Fe，它們經(jīng)生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換后，通常以氧化物的形態(tài)存在于灰分中。生物質(zhì)能是可再生的清潔能源，應(yīng)用生物質(zhì)能替代煤炭類化石燃料進(jìn)行燒結(jié)，其燃燒產(chǎn)生的CO₂參與大氣碳循環(huán)，加之生物質(zhì)燃料低疏、低氮的特點(diǎn)，因而可從源頭降低燒結(jié)CO₂、SO₂、NO_x的產(chǎn)生。生物質(zhì)燃料燃燒后的灰塵及排放指標(biāo)比煤低，可實(shí)現(xiàn)CO₂、SO₂降排，減少溫室效應(yīng)，有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

5  生產(chǎn)實(shí)踐階段性研究分析

為降低燒結(jié)成本優(yōu)化單耗指標(biāo)及改善排放指標(biāo)，引進(jìn)新料種進(jìn)行階段性生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)。引進(jìn)燃料A焦末典型指標(biāo)如下：

5．1典型燃料指標(biāo)

燃料質(zhì)量（典型值）：

表中可以看出其總水偏高，灰分偏高，含硫偏高，固定碳偏低，發(fā)熱值偏低。含硫量及發(fā)熱值不符合內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。

原始粒度（典型值）

表中可以看出其＜3mm達(dá)標(biāo)偏高， 符合內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。

5．2階段性生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)及重點(diǎn)參數(shù)對比

第一階段使用參數(shù)指標(biāo)對比分析

使用期間（燃料結(jié)構(gòu)100%），燃料配比3.79%較之前3.60%升高0.19%；固燃單耗65.57kg/t，較之前59.81kg/t漲幅5.75kg/t。燒結(jié)礦FeO控制達(dá)標(biāo) 。倉口指標(biāo)顯示變差，燃料配比、固燃單耗均上升。

使用期間，成品帶粒度組成對比＜5㎜粒級、強(qiáng)度及平均粒徑均上升，有益性較大。

第二階段使用參數(shù)指標(biāo)對比分析

使用期間（燃料結(jié)構(gòu)100%），燃料配比4.04%較之前3.60%提高0.44%，固燃單耗68.54kg/t較之前62.1kg/t漲幅6.45kg/t，燒結(jié)礦FeO控制穩(wěn)定9.26%較之前9.26%下降0.18%。倉口指標(biāo)顯示變差，燃料配比、固燃單耗均上升。

使用期間，成品帶粒度組成對比＜5㎜粒級、強(qiáng)度及平均粒徑均下降，＜5㎜粒級下降利于提升成礦率，但強(qiáng)度及平均粒徑均下降不利。

5．3對比常規(guī)燃料成分指標(biāo)

指標(biāo)對比A均較差，水份、揮發(fā)分、固定碳、發(fā)熱量、硫均超出內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。

5．5除塵灰指標(biāo)對比

除塵灰

配料除塵灰

環(huán)保排放指標(biāo)對比，主要取除塵灰樣進(jìn)行對比，A使用期間S、K₂O、Na₂O均較使用前后升高。

結(jié)論：

1、A焦末原始粒度＜3mm占比達(dá)到88%，屬于超細(xì)焦末，在燒結(jié)機(jī)使用可不用破碎，其水份、揮發(fā)分、固定碳、發(fā)熱量、硫均超出內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，指標(biāo)較常規(guī)差。

2、使用期間，燃料配比提高0.19-0.4%、固燃單耗升高5.75-6.45kg/t。

3、鑒于以上原因停止使用A焦末，優(yōu)化配比及降低成本單耗還需繼續(xù)尋找新資源引進(jìn)研究生產(chǎn)對比。

6  結(jié)語

根據(jù)市場變化及我廠生產(chǎn)實(shí)踐引進(jìn)新型燒結(jié)燃料料種優(yōu)化工藝是降低燒結(jié)成本優(yōu)化單耗指標(biāo)的重要措施。

引進(jìn)新型燒結(jié)燃料料種必須全面考慮燃料充分指標(biāo)及市場變化單價，提升采購及計量體系管理。

燃料分加技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)表明，燃料分加技術(shù)可以提高燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)3%～8%，燃料消耗降低0.5～1kg/t。但燃料分加技術(shù)要充分考慮燃料分加比例、配合熔劑分加、燃料粒度等影響。工藝設(shè)備安裝實(shí)施，實(shí)際現(xiàn)場局限可行性還需繼續(xù)探討論證。

新工藝引進(jìn)研究要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)綜合考慮，生產(chǎn)過程參數(shù)變化及流程變更指標(biāo)變化。

生物質(zhì)燃料使用，可實(shí)現(xiàn)CO₂、SO₂降排，減少溫室效應(yīng)，有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。重工業(yè)污染物的排放必將導(dǎo)致能源轉(zhuǎn)型，其中生物質(zhì)能源扮演著重要的角色，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益還需繼續(xù)研究探索。

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