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 ·1111· 匀矿中配入硫含量较高的铁矿粉，如我国攀钢的钛 2.7气体燃料 精矿（硫质量分数达到0.19%），则混匀矿带入硫的 如表1所示，焦炉煤气带入硫的质量分数最小， 质量分数将大幅增加. 这是由于对于每吨成品烧结矿而言，气体燃料的使 2.2熔剂 用量远小于混合料量，假设首钢京唐钢铁公司所使 熔剂与铁矿粉和焦粉相比，成分波动相对较大， 用焦炉煤气中的H2S含量增加100倍，带入硫的质 硫含量也不稳定.在过去，熔剂对烧结$02质量浓 量分数也仅是从0.005%增加到0.5%，带入硫的质 度的影响一直未得到重视.但是，随着焙烧石灰所 量分数仍然很小，所以气体燃料对烧结废气S02浓 用燃料硫含量不断增加，使得生石灰硫含量变大：并 度的影响很小. 且由于生石灰在改善制粒效果和提高料温等方面的 综合来看，混匀矿、焦粉和熔剂对烧结废气S0, 优势，使得生石灰的配比逐渐变大.两方面的因素 的浓度影响较大：高炉除尘灰的影响作用视其他原 共同造成生石灰带入硫的质量分数不断增加.从表 料硫含量而定，当其他原料硫含量较低时，高炉除尘 1可见，由于首钢京唐公司烧结用生石灰硫质量分 灰的影响作用变大，反之亦然；返矿、烧结除尘灰和 数高达0.13%，生石灰带入硫的质量分数很大，达 点火气体燃料对烧结废气$02浓度的影响很小，可 到8.51%，所以应重视熔剂对烧结S02浓度的 以不作考虑. 影响 3 低硫烧结原料控制标准 2.3固体燃料 无论是焦粉还是无烟煤，硫的质量分数均较高， 3.1烧结原料硫的质量分数与实际SO2排放质量 一般为0.20%~1.00%因，所以虽然固体燃料配比 浓度的关系计算 相对于混匀矿较小，但带入硫的质量分数仍然较大， (1)假设条件.通过硫平衡计算过程可知，首 尤其是当固体燃料硫含量远高于混匀矿硫含量时. 钢京唐钢铁公司烧结工序硫的总收入量∑S收入为 2.4高炉除尘灰 632.77kgh,烧结矿台时产量为750th-1,计算 高炉除尘灰在烧结原料中的配比较低，在混匀 硫负荷为0.84kgt烧结矿.根据各种烧结原料对 矿、焦粉和熔剂硫含量较高时，高炉除尘灰对废气 废气中S0,质量浓度的影响权重大小作如下假设： S02质量浓度的影响较小.当其他原料硫含量较低 ①返矿平衡，包括高炉返矿平衡和烧结返矿平 而高炉除尘灰自身硫含量较高时，虽然其配比小，但 衡，并且配入返矿和产生返矿硫含量分别相等，所以 带入硫的质量分数将变得很大.如我国某厂家的高 配入返矿带入的硫量和产生返矿残留的硫量相等， 炉干法除尘灰中硫的质量分数达到1.31%，用其等 即S返矿=S返矿； 量替代首钢京唐钢铁公司硫质量分数为0.20%的 ②配入烧结除尘灰带入的硫量等于烧结粉尘 高炉除尘灰，高炉除尘灰带入硫的质量分数将由原 携带的硫量，即S烧结除尘灰=S烧结粉尘： 来的2.62%增至15.94%，可见高炉除尘灰对于废 ③气体燃料带入的硫量为零，即S气体燃料=0； 气$02质量浓度的影响应引起重视 ④烧结过程脱硫率保持不变； 2.5烧结除尘灰 (2)计算分析 目前，国内外钢铁企业普遍将烧结除尘灰全部 将混匀矿、熔剂、固体燃料和高炉除尘灰一起作 返回重新参加烧结配料-，这样在烧结生产稳定、 为烧结混合料，所以有 除尘器效率较高情况下，烧结除尘灰的配入量接近 S混合料=S程r+S筛剂+S假体格料+S省护除尘灰：(（18） 于烧结粉尘的产生量，使得烧结除尘灰在硫收入项 式中，S合料为混合料带入硫的质量，kgh. 中的带入硫的质量分数与硫支出项接近，所以它对 G程合料=G程匀r+G熔剂+G閩体燃料+G高炉除尘灰· 废气$0，质量浓度的影响较小，可以不作考虑 (19) 2.6返矿 式中，G强合料为混合料的上料量，th-. 在烧结生产稳定时，返矿基本能够达到平衡，使 S活合料=G混合料X混合料×10. (20) 得其在收入项和支出项中带入硫的质量分数基本相 式中，X混合料为混合料硫的质量分数 同，如表1所示，两者同为2.88%.所以在返矿平衡 由硫平衡计算过程可知 时，可以将返矿对烧结废气中$O,质量浓度的影响 S混合料+S烧结除尘灰+S运矿+S气体燃料= 看作为收支相抵，影响为零 S烧结矿+S返矿+S烧结粉尘十S烧结废气· (21)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 匀矿中配入硫含量较高的铁矿粉，如我国攀钢的钛 精矿( 硫质量分数达到 0. 19% ) ，则混匀矿带入硫的 质量分数将大幅增加． 2. 2 熔剂 熔剂与铁矿粉和焦粉相比，成分波动相对较大， 硫含量也不稳定． 在过去，熔剂对烧结 SO2 质量浓 度的影响一直未得到重视． 但是，随着焙烧石灰所 用燃料硫含量不断增加，使得生石灰硫含量变大; 并 且由于生石灰在改善制粒效果和提高料温等方面的 优势，使得生石灰的配比逐渐变大． 两方面的因素 共同造成生石灰带入硫的质量分数不断增加． 从表 1 可见，由于首钢京唐公司烧结用生石灰硫质量分 数高达 0. 13% ，生石灰带入硫的质量分数很大，达 到 8. 51% ，所以应重视熔剂对烧结 SO2 浓 度 的 影响． 2. 3 固体燃料 无论是焦粉还是无烟煤，硫的质量分数均较高， 一般为 0. 20% ～ 1. 00%［5］，所以虽然固体燃料配比 相对于混匀矿较小，但带入硫的质量分数仍然较大， 尤其是当固体燃料硫含量远高于混匀矿硫含量时． 2. 4 高炉除尘灰 高炉除尘灰在烧结原料中的配比较低，在混匀 矿、焦粉和熔剂硫含量较高时，高炉除尘灰对废气 SO2 质量浓度的影响较小． 当其他原料硫含量较低 而高炉除尘灰自身硫含量较高时，虽然其配比小，但 带入硫的质量分数将变得很大． 如我国某厂家的高 炉干法除尘灰中硫的质量分数达到 1. 31% ，用其等 量替代首钢京唐钢铁公司硫质量分数为 0. 20% 的 高炉除尘灰，高炉除尘灰带入硫的质量分数将由原 来的 2. 62% 增至 15. 94% ，可见高炉除尘灰对于废 气 SO2 质量浓度的影响应引起重视． 2. 5 烧结除尘灰 目前，国内外钢铁企业普遍将烧结除尘灰全部 返回重新参加烧结配料［6--14］，这样在烧结生产稳定、 除尘器效率较高情况下，烧结除尘灰的配入量接近 于烧结粉尘的产生量，使得烧结除尘灰在硫收入项 中的带入硫的质量分数与硫支出项接近，所以它对 废气 SO2 质量浓度的影响较小，可以不作考虑． 2. 6 返矿 在烧结生产稳定时，返矿基本能够达到平衡，使 得其在收入项和支出项中带入硫的质量分数基本相 同，如表 1 所示，两者同为 2. 88% ． 所以在返矿平衡 时，可以将返矿对烧结废气中 SO2 质量浓度的影响 看作为收支相抵，影响为零． 2. 7 气体燃料 如表 1 所示，焦炉煤气带入硫的质量分数最小， 这是由于对于每吨成品烧结矿而言，气体燃料的使 用量远小于混合料量，假设首钢京唐钢铁公司所使 用焦炉煤气中的 H2 S 含量增加 100 倍，带入硫的质 量分数也仅是从 0. 005% 增加到 0. 5% ，带入硫的质 量分数仍然很小，所以气体燃料对烧结废气 SO2 浓 度的影响很小． 综合来看，混匀矿、焦粉和熔剂对烧结废气 SO2 的浓度影响较大; 高炉除尘灰的影响作用视其他原 料硫含量而定，当其他原料硫含量较低时，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 SO2 浓度的影响很小，可 以不作考虑． 3 低硫烧结原料控制标准 3. 1 烧结原料硫的质量分数与实际 SO2 排放质量 浓度的关系计算 ( 1) 假设条件． 通过硫平衡计算过程可知，首 钢京唐钢铁公司烧结工序硫的总收入量∑S收入 为 632. 77 kg·h － 1 ，烧结矿台时产量为 750 t·h － 1 ，计算 硫负荷为 0. 84 kg·t － 1 烧结矿． 根据各种烧结原料对 废气中 SO2 质量浓度的影响权重大小作如下假设: ① 返矿平衡，包括高炉返矿平衡和烧结返矿平 衡，并且配入返矿和产生返矿硫含量分别相等，所以 配入返矿带入的硫量和产生返矿残留的硫量相等， 即 S返矿 = S' 返矿; ② 配入烧结除尘灰带入的硫量等于烧结粉尘 携带的硫量，即 S烧结除尘灰 = S' 烧结粉尘; ③ 气体燃料带入的硫量为零，即 S气体燃料 = 0; ④ 烧结过程脱硫率保持不变; ( 2) 计算分析． 将混匀矿、熔剂、固体燃料和高炉除尘灰一起作 为烧结混合料，所以有 S混合料 = S混匀矿 + S熔剂 + S固体燃料 + S高炉除尘灰． ( 18) 式中，S混合料为混合料带入硫的质量，kg·h － 1 ． G混合料 = G混匀矿 + G熔剂 + G固体燃料 + G高炉除尘灰． ( 19) 式中，G混合料为混合料的上料量，t·h － 1 ． S混合料 = G混合料X混合料 × 103 ． ( 20) 式中，X混合料为混合料硫的质量分数． 由硫平衡计算过程可知 S混合料 + S烧结除尘灰 + S返矿 + S气体燃料 = S' 烧结矿 + S' 返矿 + S' 烧结粉尘 + S' 烧结废气． ( 21) ·1111·