第10期 刘征建等：基于硫平衡计算的低硫烧结原料控制标准 ·1113· 基准排气量时，随着排气量的增加，混合料硫含量可 算，其中硫收入项包括混匀矿带入、熔剂带入、固体 以上调，这是因为排气量的增加可以起到稀释SO2 燃料带入、除尘灰带入、返矿带入和点火气体燃料带 的作用：当每吨烧结矿的实际排气量大于或等于基 入，硫支出项包括烧结矿残留、返矿残留、烧结粉尘 准排气量时，随着成品率的提高，混合料硫含量可以 携带和烧结废气携带. 上调，而排气量的大小对混合料硫含量则基本没有 (2)烧结工序硫平衡计算结果表明，混匀矿、焦 影响，这是因为排气量对于S0,的稀释作用通过折 粉和熔剂对烧结废气中$02质量浓度影响较大：高 算己经被抵消掉，而成品率的提高则可以缩小S0, 炉除尘灰的影响作用视其他原料硫含量而定，当其 实际排放质量浓度与基准气量排放质量浓度的差 他原料含硫较低时，高炉除尘灰的影响作用变大，反 距，从而允许混合料硫含量进一步上调 之亦然：返矿、烧结除尘灰和点火气体燃料对烧结废 3.3低硫烧结原料的控制标准 气中S0,质量浓度的影响最小，可以不作考虑 通过上述的公式推导可知，低硫烧结原料的控 (3)建立了低硫烧结原料控制标准.根据各种 制标准是根据企业的实际烧结排气量大小，通过混 烧结原料对废气中$02排放质量浓度的影响权重大 合料硫含量与$O2排放质量浓度判定指标的关系 小作了合理假设，结合国家标准对于不同烧结机 式，计算出满足政策要求烧结废气SO,排放质量浓 $02排放质量浓度的统一计量方法，推导出烧结原 度限值的烧结混合料中硫含量最大值，当所使用烧 料中硫的质量分数与S0,排放质量浓度判定指标的 结混合料硫含量低于此最大值时，即可称此时的烧 关系式。首钢京唐钢铁公司烧结生产若要满足 结原料为低硫烧结原料. 500mgm3的S02排放质量浓度限值，需要将混合 首钢京唐钢铁公司的9>，通过式(27)计 料中硫的质量分数降至0.032%以下；若要满足 YQ华 200mgm-3的S02排放质量浓度限值，需要将混合 算其在不同SO2排放质量浓度限值下的混合料中硫 料中硫的质量分数降至0.013%以下. 的质量分数最大值，结果如表3所示 表3不同S02排放质量浓度限值下混合料中硫的质量分数最大值 参考文献 Table 3 Maximum sulfur contents in the sintering mixture for different SO,emission concentration limits 0] Changsha Ferrous Metallurgy Mine Design and Research Institute. Design Manual of Sintering Process.Beijing:Metallurgical Indus- S02排放质量 600 500 200 100 try Press,2008 浓度限值/(mgm3) (长沙黑色治金矿山设计研究院.烧结设计手册.北京：治金工 业出版社，2008) X疑合料/% 0.0390.0320.013 0.006 1 Liu Z J,Zhang J L,Yang T J.Research and development of sin- tering flue gas desulphurization technology.China Metall,2009, 从表3可知，首钢京唐钢铁公司烧结生产若要 19(2):1 满足500mg°m-3的S02排放质量浓度限值，需要将 (刘征建，张建良，杨天钧.烧结烟气脱硫技术的研究与发展 中国治金，2009,19(2)：1) 混合料中硫质量分数降至0.032%以下，即在目前 B] Wang XL.Ferrous Metallurgy (Iron making Part).2nd Ed.Bei- 的混合料中硫的质量分数0.069%的基础上降低一 jing:Metallurgical Industry Press,2000 半多，实现起来非常困难，并且将造成烧结成本的大 (王筱留.钢铁治金学（炼铁部分）.2版.北京：治金工业出版 幅增加；若要满足200mg·m-3的S02排放质量浓度 社，2000) 限值，需要将混合料中硫的质量分数降至0.013% [4 Zhang J B,Li S X.Effect and control of return fines balance in 以下，在目前所能获得的烧结原料条件下基本不能 sintering process.Sintering Pelletizing,1988,13(5):31 (张九斌，李思寻.返矿平衡在烧结过程中的作用和控制.烧结 实现。所以首钢京唐钢铁公司烧结厂若要满足我国 球团，1988,13(5)：31) 目前的烧结烟气SO,排放质量浓度限值，单纯依靠 [5] Chen K H.Generation mechanism of SO2 in sintering process and 降低原料硫含量是很难实现，需要从降低原料硫负 its emission control.Sintering Pelletizing,2007,32 (4):13 荷、改进烧结工艺和烧结烟气脱硫三个方面着手进 (陈凯华.铁矿石烧结过程中二氧化硫的生成机理及控制.烧 行研究 结球团，2007,32(4)：13) [ Vanderheyden B,Mathy C.Mathematical model of the sintering 4结论 process taking into account different input gas conditions.Re Met- all,2001,98(3):251 (1)根据烧结生产数据进行了系统的硫平衡计 7]Yang W,Ryu C,Choi S,et al.Modeling of combustion and heat第 10 期 刘征建等: 基于硫平衡计算的低硫烧结原料控制标准 基准排气量时，随着排气量的增加，混合料硫含量可 以上调，这是因为排气量的增加可以起到稀释 SO2 的作用; 当每吨烧结矿的实际排气量大于或等于基 准排气量时，随着成品率的提高，混合料硫含量可以 上调，而排气量的大小对混合料硫含量则基本没有 影响，这是因为排气量对于 SO2 的稀释作用通过折 算已经被抵消掉，而成品率的提高则可以缩小 SO2 实际排放质量浓度与基准气量排放质量浓度的差 距，从而允许混合料硫含量进一步上调． 3. 3 低硫烧结原料的控制标准 通过上述的公式推导可知，低硫烧结原料的控 制标准是根据企业的实际烧结排气量大小，通过混 合料硫含量与 SO2 排放质量浓度判定指标的关系 式，计算出满足政策要求烧结废气 SO2 排放质量浓 度限值的烧结混合料中硫含量最大值，当所使用烧 结混合料硫含量低于此最大值时，即可称此时的烧 结原料为低硫烧结原料． 首钢京唐钢铁公司的 Q总 YQ基 ＞ 1，通过式( 27) 计 算其在不同 SO2 排放质量浓度限值下的混合料中硫 的质量分数最大值，结果如表 3 所示． 表 3 不同 SO2 排放质量浓度限值下混合料中硫的质量分数最大值 Table 3 Maximum sulfur contents in the sintering mixture for different SO2 emission concentration limits SO2 排放质量 浓度限值/( mg·m － 3 ) 600 500 200 100 X混合料 /% 0. 039 0. 032 0. 013 0. 006 从表 3 可知，首钢京唐钢铁公司烧结生产若要 满足 500 mg·m － 3 的 SO2 排放质量浓度限值，需要将 混合料中硫质量分数降至 0. 032% 以下，即在目前 的混合料中硫的质量分数 0. 069% 的基础上降低一 半多，实现起来非常困难，并且将造成烧结成本的大 幅增加; 若要满足 200 mg·m － 3 的 SO2 排放质量浓度 限值，需要将混合料中硫的质量分数降至 0. 013% 以下，在目前所能获得的烧结原料条件下基本不能 实现． 所以首钢京唐钢铁公司烧结厂若要满足我国 目前的烧结烟气 SO2 排放质量浓度限值，单纯依靠 降低原料硫含量是很难实现，需要从降低原料硫负 荷、改进烧结工艺和烧结烟气脱硫三个方面着手进 行研究． 4 结论 ( 1) 根据烧结生产数据进行了系统的硫平衡计 算，其中硫收入项包括混匀矿带入、熔剂带入、固体 燃料带入、除尘灰带入、返矿带入和点火气体燃料带 入，硫支出项包括烧结矿残留、返矿残留、烧结粉尘 携带和烧结废气携带． ( 2) 烧结工序硫平衡计算结果表明，混匀矿、焦 粉和熔剂对烧结废气中 SO2 质量浓度影响较大; 高 炉除尘灰的影响作用视其他原料硫含量而定，当其 他原料含硫较低时，高炉除尘灰的影响作用变大，反 之亦然; 返矿、烧结除尘灰和点火气体燃料对烧结废 气中 SO2 质量浓度的影响最小，可以不作考虑． ( 3) 建立了低硫烧结原料控制标准． 根据各种 烧结原料对废气中 SO2 排放质量浓度的影响权重大 小作了合理假设，结合国家标准对于不同烧结机 SO2 排放质量浓度的统一计量方法，推导出烧结原 料中硫的质量分数与 SO2 排放质量浓度判定指标的 关系 式． 首钢京唐钢铁公司烧结生产若要满足 500 mg·m － 3 的 SO2 排放质量浓度限值，需要将混合 料中硫的质量分数降至 0. 032% 以 下; 若 要 满 足 200 mg·m － 3 的 SO2 排放质量浓度限值，需要将混合 料中硫的质量分数降至 0. 013% 以下． 参 考 文 献 ［1］ Changsha Ferrous Metallurgy Mine Design and Research Institute． Design Manual of Sintering Process． Beijing: Metallurgical Indus￾try Press，2008 ( 长沙黑色冶金矿山设计研究院． 烧结设计手册． 北京: 冶金工 业出版社，2008) ［2］ Liu Z J，Zhang J L，Yang T J． Research and development of sin￾tering flue gas desulphurization technology． China Metall，2009， 19( 2) : 1 ( 刘征建，张建良，杨天钧． 烧结烟气脱硫技术的研究与发展． 中国冶金，2009，19( 2) : 1) ［3］ Wang X L． Ferrous Metallurgy ( Iron making Part) ． 2nd Ed． Bei￾jing: Metallurgical Industry Press，2000 ( 王筱留． 钢铁冶金学( 炼铁部分) ． 2 版． 北京: 冶金工业出版 社，2000) ［4］ Zhang J B，Li S X． Effect and control of return fines balance in sintering process． Sintering Pelletizing，1988，13( 5) : 31 ( 张九斌，李思寻． 返矿平衡在烧结过程中的作用和控制． 烧结 球团，1988，13( 5) : 31) ［5］ Chen K H． Generation mechanism of SO2 in sintering process and its emission control． Sintering Pelletizing，2007，32( 4) : 13 ( 陈凯华． 铁矿石烧结过程中二氧化硫的生成机理及控制． 烧 结球团，2007，32( 4) : 13) ［6］ Vanderheyden B，Mathy C． Mathematical model of the sintering process taking into account different input gas conditions． Rev Met￾all，2001，98( 3) : 251 ［7］ Yang W，Ryu C，Choi S，et al． Modeling of combustion and heat ·1113·