论文部分内容阅读
【摘 要】烧结生产是钢铁生产的主要环节，固体燃料消耗占烧结工序总能耗的70%～80%，占烧结总成本的5%～6%，优化固体燃料结构对降低烧结能耗，降低企业运营成本具有重要意义。论文针对该问题进行了详细地研究，在兼顾烧结矿质量和成本的条件下，探讨适合烧结生产的适宜固体燃料结构。
【Abstract】 Sintering production is the main link of steel production. Solid fuel consumption accounts for 70%～80% of the total energy consumption of sintering process and 5%～6% of the total cost of sintering. Optimizing solid fuel structure is of great significance to reduce sintering energy consumption and reduce enterprise operating costs. This paper makes a detailed study on this problem， and discusses the suitable solid fuel structure for sintering production under the condition of considering sinter quality and cost.
【关键词】烧结工序;固体燃料;焦粉;无烟煤
【Keywords】 sintering process; solid fuel; coke powder; anthracite
【中图分类号】TF046 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）07-0161-02
1 引言
进入21世纪，中国钢铁工业经过十几年的高速发展，钢铁企业大型化、自动化程度都达到了国际领先水平。同时，烧结生产工艺和技术也取得了飞越式发展。从烧结工艺角度来看，烧结生产的主要固体燃料是无烟煤和焦粉，它们的燃烧为烧结过程提供了绝大部分的热量，在燃料复杂的燃烧过程中，其燃烧行为和燃烧效果直接决定了烧结矿产的质量和各项冶金性能[1]。因此，选择适宜的固体燃料结构对提高烧结矿性能，降低固体燃耗，节约成本等具有重要意义。
2 宣钢烧结生产的基本现状
目前，宣钢主要的烧结生产设备有，360m2烧结机三台及其配套设备，单台日产一万余吨的烧结矿，为高炉提供优质原料。
2.1 宣钢烧结工艺技术的发展
①采用新技术和新工艺，三台烧结机实现混料系统自动加水和自动检测水分，保证混合料水分稳定可控。②采用厚料层烧结工艺，宣钢三台烧结机烧结料层都在750mm以上，基本实现了厚料层烧结技术，这有利于改善烧结矿的质量，降低烧结生产能源消耗。③采用混合料蒸汽预热技术，目前，宣钢三台烧结机在机头缓冲仓利用余热的回流蒸汽预热混合料，使混合料温度提高了15～20℃，改善了料层透气性，同时也解决了混合料仓的粘料问题。④宣钢三台烧结机都配备了余热发电项目，对环冷机冷却烧结矿的高温废气进行了回收，日发电30万余瓦，节约了能源，提高了经济效益。⑤采用废弃物回收利用技术：目前，通过在混合料大堆上配加钢渣粉等组成小混料，烧结除尘灰、炼钢红泥加入混合料等技术措施实现了钢铁生产废弃物的回收利用，降低了原料成本，提升了经济效益[2]。
2.2 宣钢烧结工艺存在的问题
烧结无烟煤种类多，成分不一，频繁切换煤种对烧结矿质量影响较大。设备老化严重，固体燃料粒度多有不达标现象，烧结布料偏析大，烧结矿各层质量差别较大。烧结亚铁按中上线控制，增加了烧结机篦条烧损程度，设备维护周期缩短，成本增加。
3 固体燃料对烧结过程的影响
3.1 固体燃料种类和配比对烧结过程的影响
烧结所用的固体燃料主要是焦粉和无烟煤，两者性质差别很大。因此，它们对烧结过程的温度变化区间、烧结矿的化学成分和各项冶金性能产生的影响也有很大区别。
①从固体燃耗上看，l～3mm粒级的无烟煤和小于2mm粒级的焦粉燃耗最低。若要考虑烧结矿产量和冶金性能等综合指标，则以大于0.5mm粒级的无烟煤，以小于3mm粒级焦粉的综合指标最好。②从燃料粒度上看，当无烟煤粒度小于1mm，就必须适当提高固体燃料的配比，才能保证烧结过程顺利进行，并且燃料损耗量较大。而当焦粉粒度小于0.5mm时，对烧结过程没有明显的不利影响，烧结能正常进行且固体燃料消耗不高。
3.2 固體燃料粒度对烧结过程的影响
①当固体粒度粒度过小时，燃料燃烧速度过快，燃烧带变窄，燃烧过程在高温段停留时间缩短，烧结产生的液相减少，形成的钙铁橄榄石少，烧结矿强度降低，成品率不高。另外，如果煤粉粒度过小，煤粉所占容积比提高，降低了烧结料层的透气性和垂直燃烧速度，烧结生产率明显下降，产量降低。②当固体燃料的粒度过大时，碳燃烧速度变慢，燃烧带变宽，烧结高温段时间长，烧结料层透气性变差，垂直烧结速度降低，利用系数降低。另外，在布料过程中，燃料偏析增大，大颗粒焦粉或煤粉聚集在料层底部，使料层下部热量明显高于上部，从而出现过熔现象，进而导致烧结料层的透气性下降，并且容易出现粘蓖条现象，设备维护周期缩短，降低作业率。
3.3 固体燃料结构对烧结矿质量的影响
3.3.1 固体燃料结构对烧结矿还原性的影响
随着混合料配碳量的增加，烧结矿还原性逐渐变差，主要原因是配碳增加，烧结燃烧带加长，液相产生多，烧结矿微观结构中薄壁结构增多，烧结成品矿中FeO含量增加，还原性降低。另一方面，焦粉粒度增加，偏析使下部烧结矿亚铁明显高于上部，烧结矿成分不均，影响高炉的稳定进行。
3.3.2 固体燃料结构对烧结矿强度的影响
研究表明，用焦粉当做固体燃料时，烧结速度比使用无烟煤时要快，而垂直烧结速度过快会导致烧结过程中，料层在高温段停留时间变短，烧结矿强度有所降低。为了保证烧结矿强度，就必须加大燃料配比，调整焦粉和煤粉的配比比例，适当提高煤粉配比，提高烧结过程中高温段停留时间。另一方面，由于煤粉的着火点比焦粉低，适当提高煤粉配比可以促进焦粉的燃烧，提高表层矿的成矿率，烧结矿成矿过程得到保障，烧结成品率也就得到提高。因此，适宜的固体燃料配比，对稳定烧结矿强度具有十分重要的作用。
3.3.3 固体燃料结构对烧结矿低温还原粉化性能的影响
固体燃料配比增加有利于烧结矿中钙铁橄榄石的形成，从而为降低烧结矿在低温还原过程中的热应力创造了条件[3]。适当降低焦粉配比，可以提高烧结矿中钙铁橄榄石含量，降低玻璃质含量，使烧结矿在还原过程中产生的热应力降低，保证烧结矿低温还原粉化性能的稳定。
4 结语
综上所述，在烧结生产中，要不断优化入烧燃料结构，控制合理的焦煤比，加大燃料粒度抽查，保证合理的燃料粒度，减少混合料中燃料偏析，提高混合料透气性，保证烧结矿亚铁强度，低温还原粉化性能的稳定，为高炉提供优质原料，实现烧结生产降本增效的目标。
【参考文献】
【1】贵永亮，刘连继，肖洪，等.固体燃料种类和配比对烧结矿质量的影响[J].中国冶金，2014，24（5）：5-8.
【2】沈文俊.焦粉与无烟煤对烧结生产的影响[J].武钢技术，2014，52（3）：22-24.
【3】李学锋，刘福泉，刘树国，等.宣钢360m2烧结机降低能耗攻关及效果[J].烧结球团，2012，37（3）：21-23.
【Abstract】 Sintering production is the main link of steel production. Solid fuel consumption accounts for 70%～80% of the total energy consumption of sintering process and 5%～6% of the total cost of sintering. Optimizing solid fuel structure is of great significance to reduce sintering energy consumption and reduce enterprise operating costs. This paper makes a detailed study on this problem， and discusses the suitable solid fuel structure for sintering production under the condition of considering sinter quality and cost.
【关键词】烧结工序;固体燃料;焦粉;无烟煤
【Keywords】 sintering process; solid fuel; coke powder; anthracite
【中图分类号】TF046 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）07-0161-02
1 引言
进入21世纪，中国钢铁工业经过十几年的高速发展，钢铁企业大型化、自动化程度都达到了国际领先水平。同时，烧结生产工艺和技术也取得了飞越式发展。从烧结工艺角度来看，烧结生产的主要固体燃料是无烟煤和焦粉，它们的燃烧为烧结过程提供了绝大部分的热量，在燃料复杂的燃烧过程中，其燃烧行为和燃烧效果直接决定了烧结矿产的质量和各项冶金性能[1]。因此，选择适宜的固体燃料结构对提高烧结矿性能，降低固体燃耗，节约成本等具有重要意义。
2 宣钢烧结生产的基本现状
目前，宣钢主要的烧结生产设备有，360m2烧结机三台及其配套设备，单台日产一万余吨的烧结矿，为高炉提供优质原料。
2.1 宣钢烧结工艺技术的发展
①采用新技术和新工艺，三台烧结机实现混料系统自动加水和自动检测水分，保证混合料水分稳定可控。②采用厚料层烧结工艺，宣钢三台烧结机烧结料层都在750mm以上，基本实现了厚料层烧结技术，这有利于改善烧结矿的质量，降低烧结生产能源消耗。③采用混合料蒸汽预热技术，目前，宣钢三台烧结机在机头缓冲仓利用余热的回流蒸汽预热混合料，使混合料温度提高了15～20℃，改善了料层透气性，同时也解决了混合料仓的粘料问题。④宣钢三台烧结机都配备了余热发电项目，对环冷机冷却烧结矿的高温废气进行了回收，日发电30万余瓦，节约了能源，提高了经济效益。⑤采用废弃物回收利用技术：目前，通过在混合料大堆上配加钢渣粉等组成小混料，烧结除尘灰、炼钢红泥加入混合料等技术措施实现了钢铁生产废弃物的回收利用，降低了原料成本，提升了经济效益[2]。
2.2 宣钢烧结工艺存在的问题
烧结无烟煤种类多，成分不一，频繁切换煤种对烧结矿质量影响较大。设备老化严重，固体燃料粒度多有不达标现象，烧结布料偏析大，烧结矿各层质量差别较大。烧结亚铁按中上线控制，增加了烧结机篦条烧损程度，设备维护周期缩短，成本增加。
3 固体燃料对烧结过程的影响
3.1 固体燃料种类和配比对烧结过程的影响
烧结所用的固体燃料主要是焦粉和无烟煤，两者性质差别很大。因此，它们对烧结过程的温度变化区间、烧结矿的化学成分和各项冶金性能产生的影响也有很大区别。
①从固体燃耗上看，l～3mm粒级的无烟煤和小于2mm粒级的焦粉燃耗最低。若要考虑烧结矿产量和冶金性能等综合指标，则以大于0.5mm粒级的无烟煤，以小于3mm粒级焦粉的综合指标最好。②从燃料粒度上看，当无烟煤粒度小于1mm，就必须适当提高固体燃料的配比，才能保证烧结过程顺利进行，并且燃料损耗量较大。而当焦粉粒度小于0.5mm时，对烧结过程没有明显的不利影响，烧结能正常进行且固体燃料消耗不高。
3.2 固體燃料粒度对烧结过程的影响
①当固体粒度粒度过小时，燃料燃烧速度过快，燃烧带变窄，燃烧过程在高温段停留时间缩短，烧结产生的液相减少，形成的钙铁橄榄石少，烧结矿强度降低，成品率不高。另外，如果煤粉粒度过小，煤粉所占容积比提高，降低了烧结料层的透气性和垂直燃烧速度，烧结生产率明显下降，产量降低。②当固体燃料的粒度过大时，碳燃烧速度变慢，燃烧带变宽，烧结高温段时间长，烧结料层透气性变差，垂直烧结速度降低，利用系数降低。另外，在布料过程中，燃料偏析增大，大颗粒焦粉或煤粉聚集在料层底部，使料层下部热量明显高于上部，从而出现过熔现象，进而导致烧结料层的透气性下降，并且容易出现粘蓖条现象，设备维护周期缩短，降低作业率。
3.3 固体燃料结构对烧结矿质量的影响
3.3.1 固体燃料结构对烧结矿还原性的影响
随着混合料配碳量的增加，烧结矿还原性逐渐变差，主要原因是配碳增加，烧结燃烧带加长，液相产生多，烧结矿微观结构中薄壁结构增多，烧结成品矿中FeO含量增加，还原性降低。另一方面，焦粉粒度增加，偏析使下部烧结矿亚铁明显高于上部，烧结矿成分不均，影响高炉的稳定进行。
3.3.2 固体燃料结构对烧结矿强度的影响
研究表明，用焦粉当做固体燃料时，烧结速度比使用无烟煤时要快，而垂直烧结速度过快会导致烧结过程中，料层在高温段停留时间变短，烧结矿强度有所降低。为了保证烧结矿强度，就必须加大燃料配比，调整焦粉和煤粉的配比比例，适当提高煤粉配比，提高烧结过程中高温段停留时间。另一方面，由于煤粉的着火点比焦粉低，适当提高煤粉配比可以促进焦粉的燃烧，提高表层矿的成矿率，烧结矿成矿过程得到保障，烧结成品率也就得到提高。因此，适宜的固体燃料配比，对稳定烧结矿强度具有十分重要的作用。
3.3.3 固体燃料结构对烧结矿低温还原粉化性能的影响
固体燃料配比增加有利于烧结矿中钙铁橄榄石的形成，从而为降低烧结矿在低温还原过程中的热应力创造了条件[3]。适当降低焦粉配比，可以提高烧结矿中钙铁橄榄石含量，降低玻璃质含量，使烧结矿在还原过程中产生的热应力降低，保证烧结矿低温还原粉化性能的稳定。
4 结语
综上所述，在烧结生产中，要不断优化入烧燃料结构，控制合理的焦煤比，加大燃料粒度抽查，保证合理的燃料粒度，减少混合料中燃料偏析，提高混合料透气性，保证烧结矿亚铁强度，低温还原粉化性能的稳定，为高炉提供优质原料，实现烧结生产降本增效的目标。
【参考文献】
【1】贵永亮，刘连继，肖洪，等.固体燃料种类和配比对烧结矿质量的影响[J].中国冶金，2014，24（5）：5-8.
【2】沈文俊.焦粉与无烟煤对烧结生产的影响[J].武钢技术，2014，52（3）：22-24.
【3】李学锋，刘福泉，刘树国，等.宣钢360m2烧结机降低能耗攻关及效果[J].烧结球团，2012，37（3）：21-23.