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6 运行成本估算、比较
近年来,国内也有少部分学者对单条铁水预处理脱硫工艺的生产成本做过计算,考虑的主要是粉剂消耗。实际上,生产过程的工艺成本还应包括:铁损、喷枪或搅拌头、温降对废钢比的影响等。
由于数据采集有限,加上市场上物料价格的波动,只能做到粗略估算,但其反应出的运行成本趋势应该是可取的。在计算中,所采用的数据主要引自武钢发表的文章,因为在国内武钢是最早采用KR法脱硫工艺,同时又使用喷吹法脱硫工艺的钢铁企业,尽量用同一钢厂的数据会使计算结果更具可比性。由于武钢数据有限,又参考了不同企业、不同生产线的数据,考虑到技术进步,在估算过程中,各参数一般选取各生产线中耗量最小的数值。估算结果见表2。
表2.脱硫工艺运行成本比较
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项目 |
喷吹法 |
KR法 |
|
脱硫剂 |
种类 |
|
|
|
|
|
单耗(kg/t) |
8.28 |
1.68 |
0.483 |
4.69 |
|
单价(元/ kg) |
0.60 |
4.08 |
18 |
0.60 |
|
脱硫剂成本(元/t) |
4.97 |
6.85 |
8.694 |
2.81 |
|
纯处理时间min |
16.49 |
5.8 |
5 |
5 |
|
温降 |
数值(℃) |
23.98 |
19.07 |
8~10 |
28 |
|
温降成本(元/t/℃) |
5.13 |
4.08 |
1.93 |
5.99 |
|
铁损 |
扒渣铁损(kg/t) |
7.57 |
6.85 |
3.96 |
4.24 |
|
铁损成本(元/t) |
13.63 |
12.33 |
7.13 |
7.63 |
|
铁渣 |
渣量(kg/t) |
29.6 |
17.65 |
5.67 |
16.76 |
|
渣子运费(元/t) |
0.83 |
0.49 |
0.05 |
0.47 |
|
喷枪或搅拌头费用(元/t) |
5.08 |
1.76 |
1.52 |
0.27 |
|
喷吹N2费用(元/t) |
0.08 |
0.03 |
0.02 |
0 |
|
搅拌头电费(元/t) |
0 |
0 |
0 |
0.04 |
|
总费用(元/t) |
29.72 |
25.18 |
19.34 |
17.21 |
比较发现,在喷吹法中,钝化颗粒镁的脱硫成本最低;KR法脱硫(CaO作脱硫剂)的脱硫成本比喷吹钝化颗粒镁还要低,KR法脱硫在后期运行成本的优势很明显的体现出来。
7 对流程的影响
国内对喷吹法和搅拌法的比较,主要偏重于技术和成本等方面,很少提到采用不同脱硫工艺时对后续工艺流程或者整个炼钢流程的影响。钢铁制造流程是一类有不同功能但又相互联系、相互关联、相互支撑、相互制约的多种工序和多种装置及相关设施构成的、工序串联并集成运行的复杂过程系统。理论上来说,采用不同的脱硫工艺必然对整个流程也有影响。
采用喷吹法脱硫,由于镁是最强的脱硫剂之一,一般用于深脱硫处理,正是在此过程中存在一些问题,可能影响到流程的紧凑连续性。钝化颗粒镁在喷入铁水后,由于金属镁密度小,沸点低,在铁水中一部分很快气化,一部分溶入铁水中,而未溶解的部分浮向铁水表面的渣中便失去了脱硫能力。实际生产中,大部分钝化颗粒镁无法充分反应而滞留到渣中,要深脱硫就得增大脱硫剂的量,一方面造成了脱硫成本的增加,另一方面使得脱硫渣量增多。镁脱硫渣稀且硫含量高,扒渣难度大,如果扒除不尽就会直接造成转炉中严重回硫,不仅影响转炉工况,还会给后面的精炼工序带来压力。实际生产,铁水包里的镁脱硫渣像一层膜分布在液面,不加增稠剂情况下基本无法扒尽;同时,由于喷吹角度的限制及脱硫剂不能下沉等原因,使得脱硫剂始终到不了一部分区域,称之为死区,当铁水脱硫操作完成后,死区内铁水的硫就会渐渐扩散到整罐铁水中,使得铁水硫量回升,造成返硫现象,所以国内一般使用喷吹钝化颗粒镁只进行限量脱硫。
采用机械搅拌法时,一般使用CaO基脱硫剂,尽管高炉渣碱度对CaO基脱硫剂的脱硫效果影响较大,脱硫前铁水必须彻底除去高炉渣,否则脱硫效果差,并且脱硫剂的利用率仍需继续研究加以提高,但其脱硫效果稳定,脱硫渣状态也有利于扒渣作业。一方面,借助搅拌法的动力学优势,采用廉价的CaO基脱硫仍能达到稳定的深脱硫效果,从而可减少处理成本投入。另一方面,虽然该工艺产生的脱硫渣量较大,但扒渣净率相对高,避免扒渣不尽而造成的回硫,顺畅了转炉和精炼工序。对于大型钢厂大量铁水处理而言,机械搅拌法基本不存在死区,脱硫高效稳定,比喷吹法更具有流程优势。
国内外对KR法脱硫的认可度越来越高,尤其是近几年在大中型钢铁企业得到广泛应用,发展迅猛,喷吹法的技术进展趋于平缓。
通过对两种脱硫工艺的技术设备、脱硫效果、温降、铁损、成本及对流程的影响等多方面的综合比较,可见KR法在深脱硫、总成本和流程影响方面优势突出。对于大中钢铁企业,从长远考虑并结合生产实际,KR法铁水预脱硫应该是更具有深远价值的选择。
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