贾柯亮 郑林锋 冯阳

（陕西龙门钢铁有限责任公司）

摘要：基于龙钢公司烧结工序使用的固体燃料资源现状，通过燃料结构优化研究，寻求最具性价比的烧结固体燃料结构，降低企业运营成本。研究结果表明：稳定烧结原料结构在一定范围内，同工况生产条件下，焦面替换焦粉生产，焦面比例每增加5%，烧结固体燃料配比增幅为0.018 %左右；当燃料结构为焦粉85%+焦面15%时，烧结矿粒级最好，强度最高。稳定烧结原料结构在一定范围内，同工况生产条件下，无烟煤替换焦粉生产，无烟煤比例每增加5%，烧结固体燃料配比降幅为0.034%左右，同时考虑无烟煤烟气排放因素，配比控制在30%-40%之间较为合理。焦面价格较焦粉价格低200元/t以上时、无烟煤价格较焦粉价格高350元/t以内时，燃料单位成本明显降低。

关键词：烧结；燃料结构；固燃；成本

1  前言

面对严峻的市场形势，节能降耗降成本已成为钢铁企业生存的关键。众所周知，固体燃料消耗占烧结总能耗的70%-80%，减少燃料消耗就成了烧结工序降本增效的重要手段。烧结固体燃料种类多、产地不一、质量和价格也存在一定差异，燃料配加结构的变化，必然对烧结生产过程和工序加工成本产生影响。若没有合理的搭配就无法最大限度的控制烧结生产成本，确保产品质量的稳定。因此，合理利用燃料资源，顺应国家环保要求，兼顾企业成本控制等因素，研究选择适宜的烧结固体燃料结构势在必行。本文以龙钢公司烧结工序使用的固体燃料资源现状及生产情况为研究对象，探究寻求最具性价比的烧结固体燃料结构。

2  现有烧结固体燃料种类及质量分析

2.1  燃料质量

目前烧结过程主要使用固体燃料有焦粉和无烟煤，但由于价格因素、资源短缺、钢铁行业环保形势等因素，龙钢公司为了降低生产成本，利用焦面和提质焦粉代替部分焦粉和无烟煤来进行生产，在降低生产成本上取得了良好的效果。

表1  现有燃料种类及质量

从现有燃料种类的质量数据中综合比较来看，焦粉的固定碳含量最高，为84.64%，挥发分含量最低，仅为2.02%，发热量最低，为5723 kcal/kg；提质焦粉的固定碳含量最低，仅为76.78%，挥发分含量最高，为14.71%；固定碳含量其次是无烟煤，为81.13，挥发分为6.87%，发热量为6723 kcal/kg。提质焦粉与焦面的发热值接近。从工业分析的角度来看，焦粉与无烟煤质量最好，对于烧结过程而言，固体燃料的发热量越高，烧结中所需要配加的固体燃料量就越少，这样可以有效降低固体燃料消耗，对于烧结过程的节能减排意义重大。从发热值的角度分析，龙钢公司使用的这几种燃料的固定碳含量与发热值存在理论上的正相关反差，因此需要结合市场情况与生产实际，研究适宜的比例搭配使用。

2.2  周边燃料资源质量数据

表2周边燃料资源及质量

固体燃料的工业分析中，固定碳含量是衡量燃料品质优劣的最重要指标，固定碳含量越高，单位质量下燃料的发热量就越大。从表中看出，龙钢周边的固体燃料资源中，固定碳含量最高的是阳光干熄，为85.68%，发热值最高，为6781 kcal/kg；其次是陕西中汇，为85.19%，发热值较高，为5927 kcal/kg；固定碳含量最低的是天津智联，只有83.22%，发热值也较低，为5515 kcal/kg。因此，保证工业使用燃料最优性价比，就必须采购质量较好，价位适宜的固体燃料使用，既要满足烧结过程的使用，降低能耗，同时也要能较好的控制低成本。

3  固体燃料粒度对烧结过程的影响

烧结过程对燃料的粒度有着严格的要求。燃料的粒度不能过粗，也不能过细，过粗会造成燃烧带过宽，增大气流阻力，降低燃烧速度，在布料是容易发生燃料的偏析，造成烧结过程局部过熔；粒度过细时会降低料层透气性，导致燃烧速度加快，燃料的燃烧速度与传热速度不同步，燃烧带高温保持时间短，不利于烧结矿粘结相形成与矿物的结晶形成，降低烧结矿的强度和成品率。因此需要有适宜的燃料粒度来支撑烧结过程的进行。一般认为，烧结用燃料粒度为1-3mm为最佳，但实际在燃料破碎中，会产生＜1mm的粒级，＜1mm粒级的燃料大部分会因除尘系统抽走，一方面会造成燃料的浪费，另一方面烧结过程因＜1mm粒级燃料的过多而造成燃烧过快，达不到烧结需要的热量，影响烧结过程和增加燃料消耗。因此控制燃料粒级1-3mm的适宜比例，减少＜1mm粒级的燃料有重要意义。

表3燃料粒级分布

表4生产实验数据

根据当前原料结构，选取粒级分布不同的两种燃料，通过选样三次进行生产实验对比，实验选样1为燃料粒级＜3mm占比75%以上，实验选样2为燃料粒级＜3mm占比75%以下。实验数据表明：选样2固体燃料配比与固燃单耗均低于选样2。

4  固体燃料结构对烧结生产及成本的影响

4.1  焦面替换焦粉

由于焦粉与焦面质量的差异，在用焦面替换焦粉使用时，采用工业生产中使用焦面阶段中纯焦粉生产时数据，且焦粉与焦面价格因素不变动的情况下，替换关系如下表：

表5焦面替换焦粉生产数据

可以看出，用焦面替换部分焦粉使用时，固体燃料配比与固体燃料单耗存在正相关关系；同工况生产条件下，燃料结构变更，焦面比例每增加5%，配比增幅为0.018 %左右。

不同的燃料结构对烧结矿质量有影响，搭配焦面生产实验期间，成品带烧结矿粒级（%）及转鼓强度如下表：

表6成品带烧结矿粒级及转鼓强度（焦面替换焦粉）

由上表可以看出，燃料结构为焦粉85%+焦面15%时，烧结矿粒级＞16mm占比64.92%，平均粒径22.29mm，转鼓强度84.29%。粒级最好，强度最高。

当焦粉与焦面价格随市场因素而变动时，固体燃料的单位成本也出现变动，变动关系如下表：

表7燃料结构变化及单位成本（焦面替换焦粉）

焦粉与焦面价格的变动差异导致燃料单位成本存在变动差异，当燃料价格随市场因素而变动时，在考虑同工况生产条件下，焦面比焦粉价格低200元/t以内时，燃料单位成本基本持平，替换不具有性价比，即焦面比焦粉价格低200元/t以上时，燃料单位成本明显降低。

4.2  无烟煤替换焦粉

无烟煤发热值较高，能够为烧结生产中提供足够的热量，无烟煤用量越多，产生的热量越大，因此针对配比量进行生产实验。

由于焦粉与无烟煤质量的差异，在用无烟煤替换焦粉使用时，采用工业生产中使用无烟煤阶段中纯焦粉生产时数据，且焦粉与无烟煤价格因素不变动的情况下，替换关系如下：

表8无烟煤替换焦粉生产数据

在用无烟煤替换部分焦粉使用时，固体燃料配比与固体燃料单耗存在负相关关系；同工况生产条件下，燃料结构变更，无烟煤比例每增加5%，配比降幅为0.034 %左右。

不同的燃料结构对烧结矿质量有影响，搭配无烟煤生产实验期间，成品带烧结矿粒级（%）如下：

表9成品带烧结矿粒级及转鼓强度（无烟煤替换焦粉）

由此可以看出，燃料结构中随着无烟煤比例的升高，烧结矿粒级和强度呈逐步上升状态。说明明无烟煤使用比例越高，对烧结产质量有利。但焦粉与无烟煤价格有差异，且随市场因素变动时，固体燃料的单位成本也出现变动，变动关系如下：

表10燃料结构变化及单位成本（无烟煤替换焦粉）

焦粉与无烟煤价格的变动差异导致燃料单位成本存在变动差异，当燃料价格随市场因素而变动时，在考虑同工况生产条件下，无烟煤价格比焦粉价格高出350元/t以上时，燃料单位成本基本持平，替换不具有性价比，即无烟煤价格比焦粉价格高350元/t以内时，燃料单位成本明显开始降低。

随着无烟煤比例的升高，达到40%时，烧结机烟气排放出现不达标现象。因此无烟煤配比控制在30%-40%之间较为合理。

5  结论

5.1  稳定烧结原料结构在一定范围内，同工况生产条件下，燃料结构变更，焦面替换焦粉生产，焦面比例每增加5%，烧结固体燃料配比增幅为0.018 %左右；当燃料结构为焦粉85%+焦面15%时，烧结矿粒级最好，强度最高。

5.2  稳定烧结原料结构在一定范围内，同工况生产条件下，燃料结构变更，无烟煤替换焦粉生产，无烟煤比例每增加5%，烧结固体燃料配比降幅为0.034%左右。考虑无烟煤烟气排放因素，配比控制在30%-40%之间较为合理。

5.3  焦面比焦粉价格低200元/t以上时，燃料单位成本明显降低；无烟煤价格比焦粉价格高出350元/t以内时，燃料单位成本明显降低。

参考文献

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