张桐亮  李光军  仇友金  李  淼

（安宁公司新区烧结厂）

摘  要  新区烧结厂使用的无烟煤都是混配煤，固定碳含量低、灰分大、且成份不稳定。而新疆广汇无烟煤固定碳含量高、灰分小、含硫低，性价比高。在昆钢新区烧结厂尝试配加新疆广汇无烟煤代替现有烧结无烟煤，从烧结杯实验和工业试验两方面来分析广汇无烟煤替代烧结无烟煤的可行性和经济性。

关键词  适宜比例  经济性  试验研究

1  前言

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，而新区烧结厂使用的无烟煤都是混配煤，固定碳含量低、灰分大、且成份不稳定，导致昆钢新区烧结厂固体燃料消耗远高于同行业水平。而新疆广汇无烟煤固定碳含量高、灰分小、含硫低，性价比高[1,2]。为降低新区烧结固体燃料消耗，尝试配加新疆广汇无烟煤（以下简称广汇无烟煤）代替现有烧结无烟煤，从烧结杯实验和工业实验两方面来分析广汇无烟煤替代烧结无烟煤的可行性和经济性。

2  燃料性质

2.1烧结无烟煤、广汇无烟煤成份

昆钢使用无烟煤和广汇无烟煤成份和燃烧性质检测结果如表1所示。

由表1可知：①广汇无烟煤灰分较烧结无烟煤低8.25 %，固定碳含量高7.13 %，有利于提升烧结矿品位、降低固体燃料消耗；②广汇无烟煤的含硫仅为0.25 %，有利于降低烧结烟气中SO2含量。

2.2  烧结无烟煤、广汇无烟煤燃烧性能

广汇无烟煤和无烟煤的不同温度燃烧速率及发热量如图1、图2所示。

从图1、2可以看出：①广汇无烟煤比烧结无烟煤燃烧速度快、当温度达到500 ℃时，燃烧率达到了57.17 %，在烧结过程中燃烧带变薄，烧结高温保持时间缩短，对烧结成品率和质量带来不利影响；②广汇无烟煤发热值低于烧结无烟煤，影响液相生成，烧结燃耗升高。

3  烧结杯实验

3.1烧结杯配比

烧结杯设计为全烧结无烟煤、30 %广汇无烟煤、60 %广汇无烟煤、全广汇无烟煤四种方案进行烧结杯实验。实验所用原料为生产用料，其中含铁原料为157～混匀矿；所用溶剂为石灰石、生石灰；返矿为当期生产返矿；烧结固体燃料为广汇无烟煤和烧结无烟煤。实验中保持混匀矿、溶剂、返矿配比不变，基准燃料配比为4.6 %，随着广汇无烟煤的增加，根据能量守恒原则进行计算，逐渐减少燃料配比，配比如表2所示。    

从表3可知，随着广汇无烟煤替代烧结无烟煤比例的逐渐增加，垂烧速度、利用系数呈“U”变化趋势；转鼓指数呈逐渐增加趋势；成品率配加30 %广汇无烟煤成品率最高达82.32 %；终点温度呈总体增加趋势。

3.3 烧结矿粒度组成

烧结矿粒度组成测定结果见表4。

从表4可知，随着广汇无烟煤替代烧结无烟煤比例的逐渐增加，烧结矿平均粒度、均匀系数均呈总体先升后降的趋势，配加30 %广汇无烟煤烧结矿粒度组成最好；其他配加比例烧结矿5～10 mm比例增加明显。

3.4烧结矿FeO含量变化

不同比例广汇无烟煤对烧结矿烧结矿FeO含量变化如图3所示。从图3中可以看出，随广汇无烟煤比例的增加，烧结矿FeO含量逐渐降低，烧结矿FeO含量从8.8 %降到6.47 %，降低了2.73个百分点。

4  工业试验

4.1试验方案

试验在使用159#混匀矿进行，烧结矿碱度按2.4倍控制，分二个阶段：第一个阶段，在使用159#混匀矿用全无烟煤烧结；第二阶段，在使用159#混匀矿堆内分别用30 %、60 %、100 %广汇无烟煤替代烧结无烟煤，工业试验方案如表5所示。

4.2主要生产技术指标

4.2.1烧结过程参数变化

根据四个方案依次进行广汇无烟煤置换烧结无烟煤的烧结过程参数变化如表6所示。

从表5中可以看出，配加广汇无烟煤后炉膛负压好于烧结无烟煤，主管负压下降，总体好于烧结无烟煤;广汇无烟煤后随着配比的增加，燃烧速度加快，燃烧带变薄，料层阻力降低，垂直烧结速度加快，终点位置逐渐前移，配比100 %时终点前移到16#风箱位置。

4.2.2燃料消耗及燃料成本影响

确保烧结矿FeO含量稳定的前提下，根据不同广汇无烟煤比例调整燃料配比，对燃料消耗及燃料成本影响如表7所示。

从表7可以看出，广汇无烟煤替代烧结无烟煤固体燃料单耗降幅不明显，全用广汇无烟煤后固体燃料只2.58 kg/t；燃料成本只有配加30 %广汇无烟煤时略有降低0.37 元/t，全用广汇无烟煤后固体燃料成本反而上升4.44 元/t，使用广汇无烟煤对降低燃料消耗和降低燃料成本帮助不大。

4.2.3烧结矿成份影响

不同配比广汇无烟煤对烧结矿化学成份和物理指标影响如表8和表9所示。

从表8、9中可以看出，①烧结矿FeO含量不随广汇无烟煤固定碳的增加而升高，广汇无烟煤低热值和快燃烧速度，使烧结高温保持时间缩短，还原气氛消弱，随着广汇无烟煤配比的增加烧结矿FeO含量逐渐下降；②烧结矿＜10 mm先降后升，30 %广汇无烟煤比例好于原烧结无烟煤，烧结矿转鼓指数也是最好的达80.83 %。

4.2.4  环保指标影响

配加不同比例广汇无烟煤，烧结烟气中S02、NOX含量的变化情况见表10、图4、图5。

从图4和图5可以看出：①随着广汇无烟煤的配比增加，烟气进口SO2含量浓度逐渐降低，全用广汇无烟煤时降低968 mg/m3；②试用广汇无烟煤后NOX含量浓度逐渐降低，全用广汇无烟煤时烟气进口NOX含量分降低了93 mg/m3。

5  结论

（1）广汇无烟虽固定碳高，但热值低，挥发分不稳定和燃烧速度快等特点，不宜高比例配加。

（2）烧结矿FeO含量随广汇无烟煤比例增加而下降，可适当控制粒度降低燃烧速度，减少对烧结矿物理指标的影响，降低烧结矿粒度5～10 mm比例。

（3）随着广汇无烟煤的配比增加烟气进口SO2、NOX含量明显降低， 配加广汇无烟煤是有效降低烧结进口SO2、NOX烟气含量的有效途径之一。

（4）从烧结杯实验和工业试用广汇无烟煤效果，在未执行超低排放的情况下，基于成本考虑，配加30 %广汇无烟煤经济性较好，固体燃料成本略有下降，烧结矿质量基本稳定。

6  参考文献

[1]谢朝辉，韩凤光. 限煤条件下烧结配加兰炭试验研究. 烧结球团杂志 2019-07-12

[2]付林林，孙涛，方俊杰，等.烧结过程用兰炭作为燃料替代焦粉的生产试验【J】.河南冶金，2012.8（20）：6-7.