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对不同燃料品种条件下的烧结矿产质量及成本控制技术的研究
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对不同燃料品种条件下的烧结矿产质量及成本控制技术的研究裴鹏鹏 白永刚 刘建民 马月江（中铁装备制造材料有限公司烧结厂，河北沧州061100）摘 要：本文通过对比不同燃料品种（国内煤、焦…
对不同燃料品种条件下的烧结矿产质量及成本控制技术的研究
裴鹏鹏 白永刚 刘建民 马月江
（中铁装备制造材料有限公司烧结厂，河北沧州061100）
摘 要：本文通过对比不同燃料品种（国内煤、焦粉）使用情况下，烧结工序成本及烧结矿产质量指标，找出两种燃料的最优配比，在保证烧结矿质量的前提下降低燃料单耗及成本。实验过程主要分为三部分：1、全部使用国内煤状态下的烧结产质量、经济指标。2、全部使用焦粉状态下的各项烧结产质量、经济指标。3、两种燃料同时使用不同配比条件下的各项烧结产质量、经济指标。
结 论：在保证烧结矿质量情况下，通过调整燃料配加比例，实现在焦粉可使用量允许范围内的最优配比结构（国内白煤1.4%，焦粉2.4%），烧结燃料单耗有单独使用国内煤时的52kg/t降低至49kg/t。
关键词：国内煤；焦粉；最优配比；产质量；成本
1研发背景
烧结能源消耗中以固体燃耗最大，一般情况下固体燃耗占烧结工序能耗的75-80%左右，因此降低固体燃耗是烧结节能降耗的关键，同时固体燃耗高低也是整个烧结技术水平的综合反映，降低固体燃耗主要取决于固体燃料本身的质量和加工质量以及利用的合理程度。在烧结生产过程中固体燃料有着至关重要不可替代的作用，固体燃料的燃烧为烧结过程提供了必要的能量，燃料品种的选取直接影响到烧结矿产量、质量、烧结能耗及环保排放数据等问题。
国内烧结企业所使用燃料品种主要以无烟煤、焦粉为主，其中无烟煤使用量约占燃料总量的70%左右，且存在产地、品种、成分等较大差异，因煤粉原始成分差异及其物质特性及粒度问题，单独使用国内煤进行烧结生产时，燃料单耗普遍较高56kg/t左右，同时造成烧结矿粒级、转鼓及Tfe等指标波动较大，影响高炉炉况顺行。
国内外焦炭资源短缺，焦粉成本价格昂贵，钢铁企业长期使用焦粉作为主要烧结燃料不太现实；针对烧结燃料以煤代焦问题，国内外企业做了大量研究，研究结果表明全部使用无烟煤进行烧结生产，烧结矿的质量指标也可以达到高炉需求，无烟煤属于煤化程度最深的煤种，具有含碳量高、灰分低、水分低、发热值高等优点，但也存在机械强度差、化学反应性不足等自身缺陷，焦粉、无烟煤如何搭配使用既能优化烧结产质量指标，又能降低燃耗是本文研究的重点[1]。
2工业实验数据
2.1 一次实验相关配比及实验数据如下：（实验机组1#240㎡烧结机）
2.2 二次试验相关配比及实验数据如下：
2.3 三次试验相关配比及实验数据如下：
3成果介绍
通过实验可知在现有的烧结燃料及工艺条件下，单独采用煤粉或焦粉作为烧结固体燃料都不是最适宜的选择，本次实验具体分为三个阶段进行，分别验证了单品种燃料和两种燃料同时配加不同配比条件下的相关烧结矿产质量、成本指标，通过工业实验在保证烧结矿质量不下滑的前提下获得了最优燃料配加比例，实现了烧结矿质量与成本控制的双赢。此成果的获得为钢铁企业燃料实现以煤代焦指明了方向。因各企业自返焦粉量能差异，本实验方案不作为有效施行依据，仅对企业研究煤、焦在烧结生产过程中的作用提供参考。
4技术创新
1、为了减少因无烟煤、焦粉原始粒级差异造成的实验误差，将原有燃料破碎系统设备进行升级改造，将手动四辊全部改造为液压自动调整四辊，燃料破碎粒度从改造前的＜3mm粒级占比75%提升至改造后的85%。
2、对烧结机原有六辊布料器进行改造升级，改造为七辊布料器并对辊式布料器角度进行调整，主要目的通过改造提升混合料布料均匀性，减少因混合料布料偏析造成的数据误差或失真。
3、本次实验直接采用工业实验方式进行，相较与其他企业采用的烧结杯实验方式，此种方式实验期间不确定影响因素更多，实验调整难度系数大，数据统计分析量明显增多，但此种实验方式实验结果更加接近于实际生产结果，相较与烧结杯实验结果其代表性、参考性、指导性更强。
5产业化方向
1、随着国内环保形势日益严峻，焦化企业规模及产能将严重受限，根据国家《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》要求自2014年开始京津冀周边地区将不再审批炼焦新增产能。于此同时国内钢铁行业也在不断向着大型化发展，高炉平均炉容不断升高，相应对焦炭质量及需求也不断增大，在两相相冲条件下，各个钢铁企业所能使用的焦粉量在不断下降，所以以煤代焦是大势所趋。
2、煤粉较之焦粉具有供应量充足，货源稳定等优点便于企业进行长期采购使用，有利于企业更好的进行生产组织和使用，同时价格方面煤粉较之焦粉具有明显的价格优势，长期稳定使用可以有效降低企业生产工序成本。
3、无烟煤因其矿物组成及形成条件影响，较之焦粉灰分、挥发分、硫、氮等有害成分偏高，在烧结成产中大量使用会造成环保数据超标、烧结矿质量不稳定等影响，所以目前只能进行部分配加，作为辅助燃料进行配加，探索合适配加比例势在必行。
6效益分析
1、国内煤粉与焦粉价格差平均在400元/吨，通过此次研究结论在保证烧结矿产质量指标前提下，可以使用35%左右煤粉置换焦粉，以烧结年消耗量60万吨燃料企业核算，进行燃料品种置换后每年可降低燃料使用成本8千余万元。
2、通过煤粉置换焦粉使用，可有效缓解焦化企业主焦煤采购紧缺问题，进而为焦化企业实现调整配煤结构，提高焦炭质量及降低成本方面创造条件，为钢铁企业整体效益提升提供动力。
3、通过以煤代焦可有效减少企业焦粉采购量，进而降低焦化企业生产压力及削减二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、挥发性有机物排放总量，为打造清洁生产、绿色环境贡献一份力量，在保护环境的同时实现可持续发展。
参考文献
[1] 董其昌.不同烧结燃料对烧结生产的研究[C]//2014年全国中小高炉炼铁学术年会论文集.
裴鹏鹏 白永刚 刘建民 马月江
（中铁装备制造材料有限公司烧结厂，河北沧州061100）
摘 要：本文通过对比不同燃料品种（国内煤、焦粉）使用情况下，烧结工序成本及烧结矿产质量指标，找出两种燃料的最优配比，在保证烧结矿质量的前提下降低燃料单耗及成本。实验过程主要分为三部分：1、全部使用国内煤状态下的烧结产质量、经济指标。2、全部使用焦粉状态下的各项烧结产质量、经济指标。3、两种燃料同时使用不同配比条件下的各项烧结产质量、经济指标。
结 论：在保证烧结矿质量情况下，通过调整燃料配加比例，实现在焦粉可使用量允许范围内的最优配比结构（国内白煤1.4%，焦粉2.4%），烧结燃料单耗有单独使用国内煤时的52kg/t降低至49kg/t。
关键词：国内煤；焦粉；最优配比；产质量；成本
1研发背景
烧结能源消耗中以固体燃耗最大，一般情况下固体燃耗占烧结工序能耗的75-80%左右，因此降低固体燃耗是烧结节能降耗的关键，同时固体燃耗高低也是整个烧结技术水平的综合反映，降低固体燃耗主要取决于固体燃料本身的质量和加工质量以及利用的合理程度。在烧结生产过程中固体燃料有着至关重要不可替代的作用，固体燃料的燃烧为烧结过程提供了必要的能量，燃料品种的选取直接影响到烧结矿产量、质量、烧结能耗及环保排放数据等问题。
国内烧结企业所使用燃料品种主要以无烟煤、焦粉为主，其中无烟煤使用量约占燃料总量的70%左右，且存在产地、品种、成分等较大差异，因煤粉原始成分差异及其物质特性及粒度问题，单独使用国内煤进行烧结生产时，燃料单耗普遍较高56kg/t左右，同时造成烧结矿粒级、转鼓及Tfe等指标波动较大，影响高炉炉况顺行。
国内外焦炭资源短缺，焦粉成本价格昂贵，钢铁企业长期使用焦粉作为主要烧结燃料不太现实；针对烧结燃料以煤代焦问题，国内外企业做了大量研究，研究结果表明全部使用无烟煤进行烧结生产，烧结矿的质量指标也可以达到高炉需求，无烟煤属于煤化程度最深的煤种，具有含碳量高、灰分低、水分低、发热值高等优点，但也存在机械强度差、化学反应性不足等自身缺陷，焦粉、无烟煤如何搭配使用既能优化烧结产质量指标，又能降低燃耗是本文研究的重点[1]。
2工业实验数据
2.1 一次实验相关配比及实验数据如下：（实验机组1#240㎡烧结机）
| 阶段 | 铁料 | 溶剂 | 燃料 | ||||
| 一次 实验 |
名称 | HY-2019-03 | 巴西粉 | PB粉 | 生石灰 | 石灰石 | 国内白煤 |
| 配比% | 55 | 19.6 | 14 | 5 | 2.4 | 4 | |
| 指标项目 | 产量 | 燃料日消耗t | 燃料单耗kg/t | 燃料成本元/t | 转鼓指数 | 烧结矿粒级＜10mm | |
| 平均 | 8300 | 432 | 52.06 | 46.63 | 74.9 | 27.81 | |
| 阶段 | 铁料 | 溶剂 | 燃料 | ||||
| 二次实验 | 名称 | HY-2019-04 | PB粉 | 巴西粉 | 生石灰 | 石灰石 | 焦粉 |
| 配比% | 55 | 20.2 | 14 | 5.5 | 1.5 | 3.8 | |
| 指标项目 | 产量 | 燃料日消耗t | 燃料单耗kg/t | 燃料成本元/t | 转鼓指数 | 烧结矿粒级＜10mm | |
| 平均 | 8300 | 415 | 49.97 | 32.48 | 75.15 | 27.4 | |
| 阶段 | 铁料 | 溶剂 | 燃料 | |||||
| 三次实验 | 名称 | HY-2019-06 | PB粉 | 巴西粉 | 生石灰 | 石灰石 | 国内白煤 | 焦粉 |
| 配比% | 55 | 21 | 13 | 5.5 | 1.5 | 2 | 2 | |
| 配比% | 55 | 21 | 13 | 5.5 | 1.5 | 1.8 | 2.2 | |
| 配比% | 55 | 21.1 | 13 | 5.5 | 1.5 | 1.6 | 2.3 | |
| 配比% | 55 | 21.1 | 13 | 5.5 | 1.5 | 1.5 | 2.4 | |
| 配比% | 55 | 21.1 | 13 | 5.5 | 1.5 | 1.4 | 2.5 | |
| 配比% | 55 | 21.2 | 13 | 5.5 | 1.5 | 1.4 | 2.4 | |
| 指标项目 | 产量 | 燃料日消耗t | 燃料单耗kg/t | 燃料成本元/t | 转鼓指数 | 烧结矿粒级＜10mm | ||
| 平均 | 8300 | 414 | 49.85 | 37.39 | 75.1 | 27.6 | ||
通过实验可知在现有的烧结燃料及工艺条件下，单独采用煤粉或焦粉作为烧结固体燃料都不是最适宜的选择，本次实验具体分为三个阶段进行，分别验证了单品种燃料和两种燃料同时配加不同配比条件下的相关烧结矿产质量、成本指标，通过工业实验在保证烧结矿质量不下滑的前提下获得了最优燃料配加比例，实现了烧结矿质量与成本控制的双赢。此成果的获得为钢铁企业燃料实现以煤代焦指明了方向。因各企业自返焦粉量能差异，本实验方案不作为有效施行依据，仅对企业研究煤、焦在烧结生产过程中的作用提供参考。
4技术创新
1、为了减少因无烟煤、焦粉原始粒级差异造成的实验误差，将原有燃料破碎系统设备进行升级改造，将手动四辊全部改造为液压自动调整四辊，燃料破碎粒度从改造前的＜3mm粒级占比75%提升至改造后的85%。
2、对烧结机原有六辊布料器进行改造升级，改造为七辊布料器并对辊式布料器角度进行调整，主要目的通过改造提升混合料布料均匀性，减少因混合料布料偏析造成的数据误差或失真。
3、本次实验直接采用工业实验方式进行，相较与其他企业采用的烧结杯实验方式，此种方式实验期间不确定影响因素更多，实验调整难度系数大，数据统计分析量明显增多，但此种实验方式实验结果更加接近于实际生产结果，相较与烧结杯实验结果其代表性、参考性、指导性更强。
5产业化方向
1、随着国内环保形势日益严峻，焦化企业规模及产能将严重受限，根据国家《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》要求自2014年开始京津冀周边地区将不再审批炼焦新增产能。于此同时国内钢铁行业也在不断向着大型化发展，高炉平均炉容不断升高，相应对焦炭质量及需求也不断增大，在两相相冲条件下，各个钢铁企业所能使用的焦粉量在不断下降，所以以煤代焦是大势所趋。
2、煤粉较之焦粉具有供应量充足，货源稳定等优点便于企业进行长期采购使用，有利于企业更好的进行生产组织和使用，同时价格方面煤粉较之焦粉具有明显的价格优势，长期稳定使用可以有效降低企业生产工序成本。
3、无烟煤因其矿物组成及形成条件影响，较之焦粉灰分、挥发分、硫、氮等有害成分偏高，在烧结成产中大量使用会造成环保数据超标、烧结矿质量不稳定等影响，所以目前只能进行部分配加，作为辅助燃料进行配加，探索合适配加比例势在必行。
6效益分析
1、国内煤粉与焦粉价格差平均在400元/吨，通过此次研究结论在保证烧结矿产质量指标前提下，可以使用35%左右煤粉置换焦粉，以烧结年消耗量60万吨燃料企业核算，进行燃料品种置换后每年可降低燃料使用成本8千余万元。
2、通过煤粉置换焦粉使用，可有效缓解焦化企业主焦煤采购紧缺问题，进而为焦化企业实现调整配煤结构，提高焦炭质量及降低成本方面创造条件，为钢铁企业整体效益提升提供动力。
3、通过以煤代焦可有效减少企业焦粉采购量，进而降低焦化企业生产压力及削减二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、挥发性有机物排放总量，为打造清洁生产、绿色环境贡献一份力量，在保护环境的同时实现可持续发展。
参考文献
[1] 董其昌.不同烧结燃料对烧结生产的研究[C]//2014年全国中小高炉炼铁学术年会论文集.
