汉钢烧结固体燃料结构优化实践

王志春， 何宝全， 王建鹏

(陕西钢铁集团汉中钢铁有限责任公司， 陕西 勉县 724200)

烧结固体燃料成本在烧结矿加工成本中占比约30%～40%，降低烧结固体燃料成本是烧结降低加工成本的有效途径。传统的烧结固体燃料为焦末，为降低烧结固体燃料成本或资源受限，各钢企均尝试使用无烟煤代替部分焦末，无烟煤与焦末烧结性能存在差异，需采取适宜的措施来确保无烟煤在烧结的正常使用。

1 烧结配加无烟煤方案

1.1 焦末与无烟煤性能对比分析（见表1）

表1 焦末、无烟煤成分

从表1 可以看出：无烟煤灰分、硫分、固定碳较焦末低，挥发分、热值较焦末高，无烟煤干基含税价格较焦末低254 元/t。

通过对无烟煤成分及其性能分析：

1）无烟煤挥发分焦炭、煤类物质的燃烧速度，孔隙率及挥发分越高，燃烧速度越快，理论上无烟煤在烧结料层中燃烧速度要高于焦末，同时无烟煤挥发分高，挥发分在挥发气化的过程中会形成氮氧化物，配加无烟煤势必会导致烧结烟气中NOx的升高。

2）无烟煤热值6 675 cal/g，较焦末5 532 cal/g 高1 143 cal/g，但无烟煤燃烧速度高于焦末，燃烧产生热量不能被烧结料层充分吸收，配加无烟煤后根据烧结过程情况调整烧结燃料配比。

3）焦炭/焦末为煤在焦炉内在高温条件下经干馏而获得产品，其质硬而多孔，无烟煤与其相比强度相对较差，无烟煤在烧结破碎中容易破碎。

4）无烟煤硫含量0.41%，较焦末低0.37%，使用焦末有利于降低烧结烟气的SO2含量，灰分较焦末低有利于提升烧结矿品位、降低容易消耗。

1.2 无烟煤配比方案

为降低烧结固体燃料成本，同时系统考虑烧结过程垂直燃烧速度的控制，烧结烟气NOx的排放，烧结按固体燃料结构执行70%焦末+30%无烟煤。

1.3 配料结构

配料结构保证稳定，配矿结构：45%巴西矿+55%澳矿，熔剂结构：65%熟料+35%生料。

2 烧结机过程参数

2.1 原燃料结构

2.1.1 混匀矿配比

配加100%焦末和配加70%焦末+30%无烟煤期间，混匀矿配比均执行：巴西卡粉25%+高硅巴粗20%+PB 粉40%+纽曼粉15%，见表2。

表2 含铁原料成分 %

2.1.2 熔剂结构（见下页表3，表4）

从表3，表4 可以看出：配加100%焦末期间，熔剂熟料比例64%，配加70%焦末+30%无烟煤期间，熔剂熟料比例64.3%，熔剂结构一致。

表3 熔剂质量 %

表4 熔剂结构 %

2.2 过程参数控制（见表5）

表5 烧结机过程参数控制

1）因无烟煤水分较焦末低，同时其热值较较高1 143 cal/g，配加30%无烟煤后，根据烧结机尾断面、烧结矿质量情况，配料室燃料配比降低0.1%。

2）配加30%无烟煤后烧结过程控制参数无明显变化，烧结机废气温度略有升高，主要原因为无烟煤燃烧速度高于焦末，产生热量料层来不及吸收。

3）破碎工艺控制。针对无烟煤燃烧速度较焦末快、强度较焦末低的特性，燃料破碎采用先破后混的工艺，即将焦末、无烟煤单独破碎，破碎后的焦末及无烟煤在二次配料室两个仓里单独储存、配加。无烟煤强度低，破碎无烟煤的效率是破碎焦末的1.5 倍；在燃料破碎上，通过调整对辊、四辊间隙，适当将无烟煤粒度控制较焦末粗，降低其燃烧速度[1]，提升料层热利用率。无烟煤亲水性差，虽检化验水分较焦末低，但在上料筛分过程中使用筛板筛孔为15 mm，筛板堵塞频繁，岗位工清理劳动强度增加。

3 烧结机指标

3.1 产量、消耗指标（见表6）

表6 烧结矿产量、消耗指标

从表6 可以看出：

1）在生产较为稳定的情况下，配加30%无烟煤期间，烧结矿日均产量12 074 t，较配加100%焦末12 052 t 增加22 t。

2）因烧结矿返矿率的降低，配加30%无烟煤期间烧结固体燃料消耗降低0.53 kg/t。

3.2 烧结矿质量（见表7，表8）

表7 成品烧结矿的成分和碱度

表8 成品烧结矿强度及粒级

从表7，表8 可以看出：烧结配加70%焦末+30%无烟煤期间，烧结矿FeO 控制相对较高，达到9.3%，较使用100%焦末期间8.83%高0.47%；烧结矿强度无明显变化：成品烧结矿强度从79.01%提升至79.17%，成品烧结矿强度由81.44%降低至81.34%；烧结矿＞16 mm 粒级有所提升，成品烧结矿＞16 mm粒级从69.08%提升至71.24%，槽下烧结矿＞16 mm粒级从65.39%提升至69.01%。

3.3 燃料成本变化

2017 年12 月份，焦末干基含税到厂价格1 576 元/t，无烟煤价格1 322 元/t，差价254 元/t，按此价格核算成本，配加100%焦末期间，烧结固体燃料成本为：1 576/1.17×62.88/1 000=84.70 元/t。配加30%无烟煤期间，烧结固体燃料成本为：1 576/1.17×39.42/1 000+（1 322/1.17×22.93/1 000）=79.01 元/t。

配加30%无烟煤后，烧结固体燃料成本降低84.70-79.01=5.69 元/t。

3.4 环保指标（见表9）

表9 烧结烟气排放指标 mg/m3

从表9 可以看出：配加30%无烟煤后，烧结氮氧化物质量浓度从140～150 mg/m3升高至190～200 mg/m3，升高约50 mg/m3，在要求的300 mg/m3范围内；SO2及颗粒物浓度无明显变化，范围内。

4 结论

1）汉钢烧结配加30%无烟煤后，烧结矿产、质量无明显变化，配加期间烧结固体燃料成本降低了5.69 元/t。

2）配加30%无烟煤后，烧结烟气氮氧化物质量浓度从140～150 mg/m3升高至190～200 mg/m3，在要求的300 mg/m3范围内，烧结各项环保指标均在要求范围内。

3）无烟煤挥发分较焦末高，燃烧速度高于焦末，无烟煤粒度控制要略粗于焦末；无烟煤及焦末应实施先破后混的工艺，便于区别控制无烟煤及焦末粒度。