賈柯亮 鄭林鋒 馮陽

（陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司）

摘要：基于龍鋼公司燒結(jié)工序使用的固體燃料資源現(xiàn)狀，通過燃料結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，尋求最具性價比的燒結(jié)固體燃料結(jié)構(gòu)，降低企業(yè)運營成本。研究結(jié)果表明：穩(wěn)定燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)，同工況生產(chǎn)條件下，焦面替換焦粉生產(chǎn)，焦面比例每增加5%，燒結(jié)固體燃料配比增幅為0.018 %左右；當(dāng)燃料結(jié)構(gòu)為焦粉85%+焦面15%時，燒結(jié)礦粒級最好，強度最高。穩(wěn)定燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)，同工況生產(chǎn)條件下，無煙煤替換焦粉生產(chǎn)，無煙煤比例每增加5%，燒結(jié)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(nèi)時，燃料單位成本明顯降低。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)；燃料結(jié)構(gòu)；固燃；成本

1  前言

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

2  現(xiàn)有燒結(jié)固體燃料種類及質(zhì)量分析

2.1  燃料質(zhì)量

目前燒結(jié)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(yè)環(huán)保形勢等因素，龍鋼公司為了降低生產(chǎn)成本，利用焦面和提質(zhì)焦粉代替部分焦粉和無煙煤來進行生產(chǎn)，在降低生產(chǎn)成本上取得了良好的效果。

表1  現(xiàn)有燃料種類及質(zhì)量

從現(xiàn)有燃料種類的質(zhì)量數(shù)據(jù)中綜合比較來看，焦粉的固定碳含量最高，為84.64%，揮發(fā)分含量最低，僅為2.02%，發(fā)熱量最低，為5723 kcal/kg；提質(zhì)焦粉的固定碳含量最低，僅為76.78%，揮發(fā)分含量最高，為14.71%；固定碳含量其次是無煙煤，為81.13，揮發(fā)分為6.87%，發(fā)熱量為6723 kcal/kg。提質(zhì)焦粉與焦面的發(fā)熱值接近。從工業(yè)分析的角度來看，焦粉與無煙煤質(zhì)量最好，對于燒結(jié)過程而言，固體燃料的發(fā)熱量越高，燒結(jié)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(jié)過程的節(jié)能減排意義重大。從發(fā)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(fā)熱值存在理論上的正相關(guān)反差，因此需要結(jié)合市場情況與生產(chǎn)實際，研究適宜的比例搭配使用。

2.2  周邊燃料資源質(zhì)量數(shù)據(jù)

表2周邊燃料資源及質(zhì)量

固體燃料的工業(yè)分析中，固定碳含量是衡量燃料品質(zhì)優(yōu)劣的最重要指標，固定碳含量越高，單位質(zhì)量下燃料的發(fā)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(fā)熱值最高，為6781 kcal/kg；其次是陜西中匯，為85.19%，發(fā)熱值較高，為5927 kcal/kg；固定碳含量最低的是天津智聯(lián)，只有83.22%，發(fā)熱值也較低，為5515 kcal/kg。因此，保證工業(yè)使用燃料最優(yōu)性價比，就必須采購質(zhì)量較好，價位適宜的固體燃料使用，既要滿足燒結(jié)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(jié)過程的影響

燒結(jié)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(fā)生燃料的偏析，造成燒結(jié)過程局部過熔；粒度過細時會降低料層透氣性，導(dǎo)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(jié)礦粘結(jié)相形成與礦物的結(jié)晶形成，降低燒結(jié)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(jié)過程的進行。一般認為，燒結(jié)用燃料粒度為1-3mm為最佳，但實際在燃料破碎中，會產(chǎn)生＜1mm的粒級，＜1mm粒級的燃料大部分會因除塵系統(tǒng)抽走，一方面會造成燃料的浪費，另一方面燒結(jié)過程因＜1mm粒級燃料的過多而造成燃燒過快，達不到燒結(jié)需要的熱量，影響燒結(jié)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(chǎn)實驗數(shù)據(jù)

根據(jù)當(dāng)前原料結(jié)構(gòu)，選取粒級分布不同的兩種燃料，通過選樣三次進行生產(chǎn)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(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)對燒結(jié)生產(chǎn)及成本的影響

4.1  焦面替換焦粉

由于焦粉與焦面質(zhì)量的差異，在用焦面替換焦粉使用時，采用工業(yè)生產(chǎn)中使用焦面階段中純焦粉生產(chǎn)時數(shù)據(jù)，且焦粉與焦面價格因素不變動的情況下，替換關(guān)系如下表：

表5焦面替換焦粉生產(chǎn)數(shù)據(jù)

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(guān)關(guān)系；同工況生產(chǎn)條件下，燃料結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)對燒結(jié)礦質(zhì)量有影響，搭配焦面生產(chǎn)實驗期間，成品帶燒結(jié)礦粒級（%）及轉(zhuǎn)鼓強度如下表：

表6成品帶燒結(jié)礦粒級及轉(zhuǎn)鼓強度（焦面替換焦粉）

由上表可以看出，燃料結(jié)構(gòu)為焦粉85%+焦面15%時，燒結(jié)礦粒級＞16mm占比64.92%，平均粒徑22.29mm，轉(zhuǎn)鼓強度84.29%。粒級最好，強度最高。

當(dāng)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(xiàn)變動，變動關(guān)系如下表：

表7燃料結(jié)構(gòu)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(dǎo)致燃料單位成本存在變動差異，當(dāng)燃料價格隨市場因素而變動時，在考慮同工況生產(chǎn)條件下，焦面比焦粉價格低200元/t以內(nèi)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(fā)熱值較高，能夠為燒結(jié)生產(chǎn)中提供足夠的熱量，無煙煤用量越多，產(chǎn)生的熱量越大，因此針對配比量進行生產(chǎn)實驗。

由于焦粉與無煙煤質(zhì)量的差異，在用無煙煤替換焦粉使用時，采用工業(yè)生產(chǎn)中使用無煙煤階段中純焦粉生產(chǎn)時數(shù)據(jù)，且焦粉與無煙煤價格因素不變動的情況下，替換關(guān)系如下：

表8無煙煤替換焦粉生產(chǎn)數(shù)據(jù)

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(guān)關(guān)系；同工況生產(chǎn)條件下，燃料結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)對燒結(jié)礦質(zhì)量有影響，搭配無煙煤生產(chǎn)實驗期間，成品帶燒結(jié)礦粒級（%）如下：

表9成品帶燒結(jié)礦粒級及轉(zhuǎn)鼓強度（無煙煤替換焦粉）

由此可以看出，燃料結(jié)構(gòu)中隨著無煙煤比例的升高，燒結(jié)礦粒級和強度呈逐步上升狀態(tài)。說明明無煙煤使用比例越高，對燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)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(xiàn)變動，變動關(guān)系如下：

表10燃料結(jié)構(gòu)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(dǎo)致燃料單位成本存在變動差異，當(dāng)燃料價格隨市場因素而變動時，在考慮同工況生產(chǎn)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(nèi)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(jié)機煙氣排放出現(xiàn)不達標現(xiàn)象。因此無煙煤配比控制在30%-40%之間較為合理。

5  結(jié)論

5.1  穩(wěn)定燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)，同工況生產(chǎn)條件下，燃料結(jié)構(gòu)變更，焦面替換焦粉生產(chǎn)，焦面比例每增加5%，燒結(jié)固體燃料配比增幅為0.018 %左右；當(dāng)燃料結(jié)構(gòu)為焦粉85%+焦面15%時，燒結(jié)礦粒級最好，強度最高。

5.2  穩(wěn)定燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)，同工況生產(chǎn)條件下，燃料結(jié)構(gòu)變更，無煙煤替換焦粉生產(chǎn)，無煙煤比例每增加5%，燒結(jié)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(nèi)時，燃料單位成本明顯降低。

參考文獻

[1]   鄧德君.燒結(jié)生產(chǎn)能耗因素的分析[J]，技術(shù)應(yīng)用，2011，（6）：149-150

[2]   李丙來，劉振林，劉繼彬等.燒結(jié)固體燃料粒度對燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量試驗研究影響[J]，山東冶金，2013，（6）：21-22+24

[3]  王志春，何寶全，王建鵬.漢鋼燒結(jié)固體燃料結(jié)構(gòu)優(yōu)化實踐[J]，山西冶金，2019，（4）：164-166

[4]   張龍.燒結(jié)生產(chǎn)能耗因素的分析[J]，中小企業(yè)管理與科技，2019，（7）：11-162