550m²烧结机喷吹天然气工艺实践

节能减排是当前烧结工序的重点工作，烧结矿的提产改质又是高炉的持续需求，研究和采用烧结新工艺实现这些目标是烧结工作者努力的方向。天然气喷吹烧结工艺由日本JFE公司提出，于2009年1月在JFE东日本厂首次工业化应用。实施后扩大了料层中1200-1400℃温度区域，缩小了料层中>1400℃温度区域，最终获得了降低固体燃料、改善烧结矿质量和减排CO₂的效果，该工艺实施前后对比效果如图1所示。

国内梅钢、韶钢、马钢等采用焦炉煤气替代天然气，各自开展了喷吹焦炉煤气的生产实践，取得了不同程度的良好效果。国内院校也开展了喷吹焦炉煤气相关基础研究。

2019年，中天钢铁通过调研和分析，认为烧结机料面喷吹天然气较喷吹焦炉煤气具有一定优势，因此，开展了相关技改工作。通过与中冶长天合作，于2020年5月在中天钢铁550㎡烧结机上实施了国内首台套烧结机料面喷吹天然气工艺实践。通过近三个月的工业试验，最终取得了降低燃料消耗的良好效果。

中天550㎡烧结喷吹天然气装置示意图和现场图分别如图2和图3所示。在烧结机长度方向上安装喷吹装置，将天然气从顶部分区域喷入料层内部。天然气喷吹后相应降低燃料配比，天然气参与烧结料层内的燃烧，最终获得了节能降耗和改质的效果。

为准确测试喷吹装置的各项性能，工业试验期依据单因素变化的原则，除了天然气喷吹量和固体燃料配比外，其他原燃料和工艺条件保持稳定。

1）装置安全性

整个试验期间，喷吹装置运行良好，未发生罩内着火或喷吹气体逃逸现象。分析认为，这可能是与焦炉煤气相比，天然气更不易着火有关。

2）装置稳定性

试验期间，喷吹装置能在给定的工况条件下（喷吹量300Nm³/h）长期稳定运行，装置运行稳定性得到验证。

3）喷吹天然气降耗效果

表1列出了考核期内，喷吹前后550㎡烧结机固体燃耗情况。考核期内，未喷天然气时的烧结燃料配比为4.3%，固体燃耗为61.4kg/t-s（湿基）；喷吹300Nm³/h天然气后的烧结燃料配比降为4.1%，固体燃耗降为58.5kg/t-s（湿基），燃耗降幅为2.9kg/t-s。300m³/h的天然气折算吨矿喷吹量约0.4Nm³/t。

4）装置提质效果

6月2日-6日和6月12日-14日天然气未投用期间，平均转鼓指数为78.49%，6月6日-12日天然气投用期间，平均转鼓指数为78.77%，转鼓指数提升了0.28%；在第二阶段考核试验期间，分别对天然气投用前后取样，在铁前实验室做转鼓指数各一批，实验室取样测试转鼓指数提高0.33%。可见，料面喷吹天然气后转鼓指数提高约0.3%，升高幅度没有达到日本提高1%的程度。认为这可能是喷吹装置的位置过于靠后的缘故。

表2所示为2020年5-7月在550㎡烧结机喷吹天然气的消耗和降低固体燃耗情况，以及经济效益计算。

自2020年5月该工艺投入使用后，进行了多次喷与不喷的对比试验。由于处于雨季，除了燃料水分波动大的情况以外，550㎡烧结均正常使用该工艺。2020年5-7月三个月中分别使用了17.8、16.3和12.4天，总共使用46.5天，按使用时降低0.2%的烧结固体燃料计算，根据二者价格，可知替代固体燃料后的总效益为47万，平均日效益为1.01万元，吨矿降耗的直接效益约0.56元。值得注意的是，550㎡烧结采用原煤，价格比焦粉低，若使用焦粉则效益应该更高。

中天550㎡烧结实施喷吹天然气工艺后，取得了降低燃料消耗的良好效果，但转鼓指数提升0.3%，暂未达到JFE公司提高1%的效果。通过分析认为，需要根据实际情况进一步研究烧结机料面适宜的天然气喷吹位置、喷吹量等参数。另外，2020年5月新工艺实施后，受燃料水分波动影响，在三个月内，该工艺的应用时间仅为46.5天，今后需长期稳定应用，保证持续产生效益。

下一步将围绕实际情况开展设备优化改造，完善喷吹位置和喷吹量等工艺参数，以达到喷吹的最佳效果。同时将探索喷吹天然气降低固体燃耗的最大潜力。

中天钢铁实施喷吹天然气工艺后，在天然气喷吹量为300m³/h的条件下，获得了固体燃耗降低2.9kg/t和转鼓指数提高0.3%的效果，吨矿降耗直接效益约0.56元。后续需继续探索喷吹天然气工艺的最佳制度，并在其他烧结机上进行推广。

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