龐國(guó)朝  徐俊杰  耿敬濤  張化明

(邯鄲鋼鐵集團(tuán)煉鐵部)

摘  要  針對(duì)新建和搬遷利舊鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)生產(chǎn)線的回轉(zhuǎn)窯所使用的燃料，本著設(shè)備利舊節(jié)約投資、搬遷投產(chǎn)后運(yùn)行成本低的原則，對(duì)焙燒系統(tǒng)燃料使用進(jìn)行了優(yōu)化分析，認(rèn)為焦?fàn)t煤氣+高爐煤氣混合為最優(yōu)燃料方案。

關(guān)鍵詞  搬遷  燃料  成本  對(duì)比

1  引言

隨著目前鋼鐵行業(yè)淘汰落后產(chǎn)能的力度加大，越來(lái)越多的鋼鐵廠異地新建或是整體搬遷。針對(duì)整體搬遷項(xiàng)目如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備利舊減少投資、優(yōu)化工藝降低運(yùn)行成本成為目前鋼鐵企業(yè)一項(xiàng)重要的課題。邯鋼老區(qū)退城整合項(xiàng)目包括球團(tuán)生產(chǎn)線，目前球團(tuán)生產(chǎn)線為鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯，其工藝流程包括精礦配料、高壓輥磨、膨潤(rùn)土與灰塵配、混合、造球、生球布料、生球干燥及預(yù)熱、氧化焙燒、煙氣凈化、卻及成品貯存與成品輸出等，流程圖見(jiàn)圖1。目前鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)生產(chǎn)產(chǎn)線燃料主要使用在干燥預(yù)熱系統(tǒng)（鏈箅機(jī)、熱風(fēng)管道、輔助燒嘴）、焙燒系統(tǒng)（回轉(zhuǎn)窯、主燒嘴）和球團(tuán)煙氣處理脫硝系統(tǒng)。針對(duì)球團(tuán)生產(chǎn)線搬遷，本著設(shè)備利舊節(jié)約投資、搬遷投產(chǎn)后運(yùn)行成本低的原則，對(duì)焙燒系統(tǒng)燃料使用進(jìn)行了優(yōu)化。從投資費(fèi)用、存在問(wèn)題、運(yùn)行成本、原料的適應(yīng)性等進(jìn)行綜合對(duì)比，選擇一種適合本廠焙燒系統(tǒng)燃料方式。

2  焙燒系統(tǒng)燃料方案

邯鋼老區(qū)退城整合項(xiàng)目分兩期工程進(jìn)行，搬遷后新區(qū)球團(tuán)屬于后建工程，建好投產(chǎn)可用燃料包括氣態(tài)燃料焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和固態(tài)噴吹煤粉。

2.1  焙燒工藝

球團(tuán)礦的焙燒、固結(jié)過(guò)程在回轉(zhuǎn)窯中完成。經(jīng)過(guò)鏈箅機(jī)預(yù)熱后的球團(tuán)通過(guò)鏟料板和給料溜槽給入回轉(zhuǎn)窯中，并隨回轉(zhuǎn)窯沿周邊翻滾的同時(shí)，沿軸向向窯頭移動(dòng)。在窯頭裝有專門設(shè)計(jì)的雙調(diào)節(jié)伸縮式煤氣燒嘴，通過(guò)調(diào)節(jié)空氣-煤氣比例來(lái)調(diào)節(jié)火焰長(zhǎng)度，控制煤氣量。同時(shí)環(huán)冷機(jī)第一冷卻段近1030℃熱廢氣引入窯頭罩內(nèi)，作為二次風(fēng)，保證窯內(nèi)所需焙燒溫度。球團(tuán)礦在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)主要受熱輻射作用，邊滾邊焙燒，從而得到均勻焙燒。球團(tuán)焙燒溫度1200～1300℃。焙燒時(shí)間為25～35min。

2.2  目前燃料現(xiàn)狀

目前邯鋼老區(qū)球團(tuán)鏈箅機(jī)輔助燒嘴和回轉(zhuǎn)窯主燒嘴使用的燃料均為焦?fàn)t生產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣，后者使用量為8000m3/h。

2.3  燃料方案

新區(qū)球團(tuán)鏈箅機(jī)輔助燒嘴采用焦?fàn)t煤氣做為燃料保持不變，而回轉(zhuǎn)窯主燒嘴可采用的燃料方案有三種：

（1）方案1：維持邯鋼老區(qū)球團(tuán)主燒燃料現(xiàn)狀不變，仍采用焦?fàn)t煤氣，用量8000m3/h；

（2）方案2：回轉(zhuǎn)窯主燒燃料采用噴吹煤粉（從高爐磨煤系統(tǒng)引入）。點(diǎn)火燃料采用焦?fàn)t煤氣，開機(jī)烘爐時(shí)使用小量焦?fàn)t煤氣，焦?fàn)t煤氣用量2000m3/h；

（3）方案3：回轉(zhuǎn)窯主燒燃料采用高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣混合煤氣，按比例1:1進(jìn)行混合，按通道分別進(jìn)相應(yīng)燒嘴，不需設(shè)置混合站，高爐煤氣用量5000～10000m3/h，焦?fàn)t煤氣用量5000m3/h。

3  燃料方案分析對(duì)比

3.1  設(shè)備利舊對(duì)比

（1）使用全焦?fàn)t煤氣

助燃風(fēng)機(jī)、燃燒器、管道各種閥、流量計(jì)可全部利舊，節(jié)省投資。

（2）使用噴吹煤粉+焦?fàn)t煤氣

磨煤系統(tǒng)設(shè)備、輸煤系統(tǒng)設(shè)備、轉(zhuǎn)子秤利舊替代、鏈箅機(jī)輔助燒嘴系統(tǒng)設(shè)備可利舊。

需要新增設(shè)備投資：煤粉倉(cāng)一個(gè)237萬(wàn)元、煤粉燃燒器1個(gè)60萬(wàn)元、助燃風(fēng)設(shè)備2套20萬(wàn)元、煤粉風(fēng)機(jī)2套30萬(wàn)元，共計(jì)347萬(wàn)元。

（3）使用焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣

管道各種閥、流量計(jì)可利舊，鏈箅機(jī)輔助燒嘴系統(tǒng)設(shè)備可利舊，節(jié)省投資。

除利舊設(shè)備外其他需要新增投資：助燃風(fēng)機(jī)2套20萬(wàn)元、燃燒器一套60萬(wàn)元、加壓機(jī)一臺(tái)15萬(wàn)元，共計(jì)95萬(wàn)元。

可以看出在原燃料方案不需要額外增加投資，更改燃料種類混合焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣方案較使用噴吹煤粉作為的燃料需增加投資低。

3.2  不同方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

使用不同的燃料方案都可以達(dá)到配燒球團(tuán)礦的目的，但是結(jié)合邯鋼和國(guó)內(nèi)其他鋼廠使用情況，不同燃料焙燒球團(tuán)，對(duì)設(shè)備、生產(chǎn)等造成的影響進(jìn)行分析，如下：

（1）使用全焦?fàn)t氣

在回轉(zhuǎn)窯中使用單焦?fàn)t煤氣結(jié)圈的問(wèn)題容易控制，但是會(huì)給球團(tuán)生產(chǎn)的煙氣處理帶來(lái)困難，主要是煙氣中氮氧化物含量很高，處理起來(lái)較為困難，增加煙氣脫硝成本。比如邯鋼，環(huán)保壓力大，同時(shí)生產(chǎn)成本高，不符合目前形勢(shì)。

（2）使用煤粉和焦?fàn)t氣

在回轉(zhuǎn)窯中使用噴吹煤粉+焦?fàn)t煤氣造成結(jié)圈情況難以控制；

由于高爐和球團(tuán)煤粉粒度不同，磨煤生產(chǎn)組織難度加大，對(duì)儲(chǔ)煤倉(cāng)的容量和安全性要求較高。

此種方案煙氣氮氧化物含量較低，處理較為容易，脫硝成本低；同時(shí)煙氣排放氮氧化物大大降低，可以滿足環(huán)保要求同時(shí)也可達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）使用焦?fàn)t煤氣+高爐煤氣的混合氣

在回轉(zhuǎn)窯中使用焦?fàn)t煤氣+高爐煤氣的混合氣造成結(jié)圈情況容易控制；

此種方案煙氣氮氧化物含量較低，處理較為容易，脫硝成本低；同時(shí)煙氣排放氮氧化物大大降低，可以滿足環(huán)保要求同時(shí)也可達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

可以看出在結(jié)圈控制、氮氧化物控制方面單燒焦?fàn)t氣方案均不如其他兩種方案，但是綜合來(lái)看焦?fàn)t煤氣+高爐煤氣方案其他的兩種方案。

3.3  運(yùn)行成本分析

（1）窯頭燃燒器壽命

煤氣燃燒器因?yàn)槟p較小，一般整體壽命在5年左右，年均成本12萬(wàn)元。

煤粉燃燒器因?yàn)槟p較大，一般整體壽命在3年左右，期間需要每12個(gè)月更換一次燒嘴頭部裝置，年均成本30萬(wàn)元。

使用煤粉燃燒器，相比使用純煤氣燃燒器而言，年均增加成本30-12=18萬(wàn)元。

（2）能耗成本

按6000m3/h焦?fàn)t煤氣計(jì)算，當(dāng)前價(jià)格0.49元/m3

焦?fàn)t氣小時(shí)成本：6000×0.49=2940元

6000m3/h焦?fàn)t煤氣按熱量折算煤粉使用量約

6000×0.5714×1.1÷1000=3.77噸

煤粉價(jià)格按780元/噸，磨煤成本、輸煤成本以及噴煤增加的風(fēng)機(jī)電耗按95元/噸，

煤粉小時(shí)成本：3.77×(780+95)=3298.75元

按照混合煤氣（1:1）方案，焦?fàn)t煤氣用量5000m3/h、價(jià)格0.49元/m3，高爐煤氣用量5000m3/h、價(jià)格0.064元/m3，

混合煤氣小時(shí)成本：5000×0.49+5000×0.064=2770元

三種方案的小時(shí)成本分別是：焦?fàn)t氣2940元，煤粉3298.75元，混合氣2770元，混合氣方案使用成本最低。

（3）節(jié)約氨水成本

使用煤粉和混合煤氣后，煙氣氮氧化物會(huì)降低很多，噴氨量降低300kg/h，相比純焦?fàn)t煤氣，

年節(jié)約成本：0.3×24×330×1180=373.82萬(wàn)元

3.4  原料適應(yīng)性對(duì)比

對(duì)于普通磁鐵礦酸性球團(tuán)礦生產(chǎn)，三種方案均可滿足生產(chǎn)需求。

對(duì)于高比例紅礦球團(tuán)和自熔性球團(tuán)的生產(chǎn)，由于對(duì)窯中溫度的需求較高，對(duì)窯中高溫區(qū)的分布區(qū)間有特殊要求，全焦?fàn)t煤氣適應(yīng)性較差，煤粉次之，混合煤氣適應(yīng)性最強(qiáng)。

對(duì)于高比例紅礦球團(tuán)和自熔性球團(tuán)的生產(chǎn)，若使用全焦?fàn)t煤氣，氮氧化物將會(huì)超出目前的SCR脫硝設(shè)備脫硝能力，將會(huì)嚴(yán)重影響球團(tuán)線的產(chǎn)量水平。煤粉和混合煤氣則不會(huì)出現(xiàn)此種情況。

綜合上述分析回轉(zhuǎn)窯使用不同的燃料，對(duì)比見(jiàn)表1所示。對(duì)于鋼鐵企業(yè)搬遷球團(tuán)產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，從設(shè)備利舊投資、成本、原料適應(yīng)性分析，筆者認(rèn)為方案一在目前環(huán)保形勢(shì)下不建議采用，方案二和方案三對(duì)比主要考慮目前配吃紅礦，適應(yīng)原料變化較強(qiáng)，筆者認(rèn)為針對(duì)鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)產(chǎn)線建議采用第三種方案。

4  結(jié)論

針對(duì)新建和搬遷利舊鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)生產(chǎn)產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯所使用的燃料，從環(huán)保、投資和運(yùn)行方面分析，采用焦?fàn)t煤氣+高爐煤氣混合方式作為燃料為最優(yōu)方案，采用噴吹煤粉作為燃料方式次之；考慮靈活生產(chǎn)組織、環(huán)保形勢(shì)，結(jié)合將來(lái)紅礦和自熔性球團(tuán)的生產(chǎn)謀劃，不考慮單燒焦?fàn)t煤氣做為燃料方案。