高爐噴吹混合煤工藝試驗(yàn)研究

0高爐噴煤與混合噴吹高粱噴粉是現(xiàn)代高粱精煉的一次重要技術(shù)進(jìn)步。它改善了鋼鐵公司的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了高粱的生產(chǎn)過(guò)程。它已成為最有效的措施之一，為鋼鐵公司創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在高爐噴煤的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中人們發(fā)現(xiàn)混合煤噴吹的綜合效果要明顯優(yōu)于單一煙煤或無(wú)煙煤噴吹,因此,混合噴吹是高爐大噴煤的發(fā)展趨勢(shì)。該論文根據(jù)高爐噴吹用煤的理化性能和工藝性能,選擇適宜的煤種與潞安貧煤(屯留噴吹煤)、貧瘦煤(漳村噴吹煤)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室混合煤噴吹試驗(yàn),在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定混合煤的配比和粒度組成等工藝參數(shù),為大幅度地提高高爐煤比創(chuàng)造條件。1高爐噴吹煤?jiǎn)畏N煤燃燒率的測(cè)定按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單種煤的工業(yè)分析、全硫、發(fā)熱量、粘結(jié)性指數(shù)、煤灰熔融性、哈氏可磨性測(cè)定;根據(jù)實(shí)際高爐操作參數(shù),利用高爐噴吹煤模擬燃燒裝置測(cè)定單種煤以及混合煤在高爐噴吹條件下的燃燒率;用煤粉輸送性能測(cè)定裝置測(cè)定單種煤以及混合煤的輸送性能。2混合煤種的選擇試驗(yàn)用煤樣均采于各大煤礦,并根據(jù)采煤地點(diǎn)命名,實(shí)驗(yàn)煤樣的各種性能參數(shù)測(cè)試結(jié)果見表1。從表1可以看出:(1)潞安貧煤、貧瘦煤在高爐噴吹過(guò)程存在以下優(yōu)點(diǎn):硫含量非常低,有利于降低高爐冶煉過(guò)程的硫負(fù)荷;發(fā)熱量較高,產(chǎn)生的熱量較多,可以置換較多的焦炭;可磨性能非常好,有利于提高磨煤機(jī)的制粉能力和降低磨煤工藝的電耗;煤灰熔點(diǎn)非常高,不存在高爐風(fēng)口結(jié)渣的可能性。(2)潞安貧煤、貧瘦煤在高爐單獨(dú)噴吹過(guò)程中也存在3個(gè)不利的因素:漳村噴吹煤的粘結(jié)指數(shù)比較高,高爐單獨(dú)噴吹時(shí)存在風(fēng)口結(jié)焦的可能性;輸送性能相對(duì)較差;燃燒性能相對(duì)比較差,不利于提高高爐內(nèi)未燃煤粉消耗的能力,限制了高爐噴煤比的進(jìn)一步提高。因此,選擇與潞安貧煤、貧瘦煤進(jìn)行混合的煤種應(yīng)該優(yōu)先考慮3個(gè)指標(biāo):粘結(jié)指數(shù)要盡量低,最好是零;輸送性能要好,燃燒性能要好。(3)神華金鋒煤:粘結(jié)指數(shù)為零,燃燒、輸送性能都比較好,可磨性能非常好,煤灰熔點(diǎn)可以滿足高爐正常冶煉的要求;但其灰分含量和硫含量都比較高,不利于降低高爐冶煉過(guò)程的渣量和硫負(fù)荷;發(fā)熱量較低,處在高爐噴吹煤難以接受的發(fā)熱量范圍之內(nèi)。因此不宜與潞安貧煤、貧瘦煤進(jìn)行混合噴吹。(4)府谷鴻運(yùn)煤:粘結(jié)指數(shù)為零,燃燒、輸送性能都非常好,灰分含量和硫含量都非常低,有利于降低高爐冶煉過(guò)程的渣量和硫負(fù)荷,可磨性能和煤灰熔點(diǎn)都可以滿足高爐正常冶煉的要求。因此,可以作為與潞安貧煤、貧瘦煤混合噴吹的首選煤種。(5)大同晉華宮煤:粘結(jié)指數(shù)為零,燃燒、輸送性能都比較好,灰分含量、硫含量、可磨性能和煤灰熔點(diǎn)都處在高爐噴煤可以接受的范圍之內(nèi)。因此,可以潞安貧煤、貧瘦煤混合噴吹。(6)云崗大友煤:粘結(jié)指數(shù)為3,高爐單獨(dú)噴吹云崗大友煤基本上不存在高爐風(fēng)口結(jié)焦的可能性,但若與漳村噴吹煤混合進(jìn)行高爐噴吹,將難以彌補(bǔ)漳村噴吹煤粘結(jié)性指數(shù)比較高的不足;燃燒性能比較好,但輸送性能不理想;云崗大友煤的灰分含量比較低,但硫含量比較高。因此不宜與潞安貧煤、貧瘦煤混合噴吹。(7)高平趙莊煤:粘結(jié)指數(shù)為零,燃燒性能和輸送性能都不理想,因此不宜與潞安貧煤、貧瘦煤混合噴吹。3高噴丸煤合理配合與粒度研究3.1混合煤中府谷鴻運(yùn)煤和東北部同等產(chǎn)煤配比的確定將潞安貧煤、貧瘦煤分別與府谷鴻運(yùn)煤和大同晉華宮煤干法混合。測(cè)試當(dāng)-200目煤粉占70%,潞安噴吹煤的配比分別為60%、70%和80%時(shí)混合煤粉的燃燒、輸送性能。潞安貧煤、貧瘦煤對(duì)混合煤粉燃燒率和輸送性能的影響見表2。從表2可以看出:混合煤粉的燃燒率和輸送速度都處在單種煤粉的燃燒率和輸送速度之間,但明顯高于各單種煤粉燃燒率和輸送速度乘以相應(yīng)比例的總和(加權(quán)值),并且隨府谷鴻運(yùn)煤和大同晉華宮煤配比的增加而明顯地提高。但是,府谷鴻運(yùn)煤和大同晉華宮煤都是爆炸性很強(qiáng)的煤。因此,高爐噴煤在提高府谷鴻運(yùn)煤和大同晉華宮煤配比的過(guò)程中,混合煤粉在制粉、輸送和儲(chǔ)存過(guò)程中的安全性將受到比較大的影響。此外,府谷鴻運(yùn)煤和大同晉華宮煤配比的提高在燃料比相同的條件下也會(huì)明顯降低混合煤粉的發(fā)熱值并增加爐缸煤氣量,給煤焦置換比的提高和高爐順行帶來(lái)不利的影響。因此,從改善噴煤安全性和高爐順行以及提高煤焦置換比的角度考慮,混合煤中府谷鴻運(yùn)煤、大同晉華宮煤的配比不宜過(guò)高。綜合考慮混合煤粉在高爐噴吹條件下的燃燒過(guò)程、輸送過(guò)程、安全性和煤焦置換比以及高爐冶煉的渣量和硫負(fù)荷,在安全措施到位以及混合煤粉的揮發(fā)分含量控制在20%左右是比較適宜的前提條件下,當(dāng)潞安噴吹煤與府谷鴻運(yùn)煤混合時(shí),混合煤粉中府谷鴻運(yùn)煤的配比應(yīng)該控制在30%～40%;當(dāng)潞安潞安噴吹煤與大同晉華宮煤混合時(shí),混合煤粉中大同晉華宮煤的配比應(yīng)該控制在40%左右。3.2粒度對(duì)燃燒率和輸送速度的影響用70%潞安貧煤、貧瘦煤分別與30%的府谷鴻運(yùn)煤、大同晉華宮煤干法混合,測(cè)試當(dāng)-200目煤粉分別占60%、70%和80%時(shí)混合煤粉的燃燒性能和輸送性能。煤粉粒度對(duì)混合煤粉燃燒性能和輸送性能的影響見表3。從表3可以看出:(1)當(dāng)70%潞安煤分別與30%府谷鴻運(yùn)煤和30%大同晉華宮煤混合時(shí),增加-200目的比例,混合煤粉的燃燒率和輸送速度都有所升高。當(dāng)-200目的比例由60%提高到70%時(shí),燃燒率提高了1.58至2.24個(gè)百分點(diǎn),輸送速度提高了5.59至6.72個(gè)百分點(diǎn);當(dāng)-200目的比例由70%提高到80%時(shí),燃燒率提高了1.21至2.18個(gè)百分點(diǎn),輸送速度提高了4.81至5.69個(gè)百分點(diǎn)。由此可見,當(dāng)粒度比較粗時(shí),粒度的變化對(duì)混合煤粉燃燒率和輸送速度的影響比較大;而當(dāng)粒度比較細(xì)時(shí),粒度的變化對(duì)混合煤粉燃燒率和輸送速度的影響卻比較小。這是因?yàn)?-200目比例的增加,可以提高煤粉顆粒的比表面積,從而有利于混合煤粉燃燒率提高和輸送性能的改善。然而粒度越細(xì),磨煤消耗的動(dòng)力越大,煤粉的安全問(wèn)題也就越大,因此,混合煤粉的粒度不宜太細(xì)。(2)當(dāng)70%潞安煤分別與30%府谷鴻運(yùn)煤和30%大同晉華宮煤混合時(shí),當(dāng)混合煤粉中-200目的比例由60%提高到80%時(shí),混合煤粉燃燒過(guò)程和輸送過(guò)程改善的幅度不是很大,但磨煤消耗的動(dòng)力與混合煤粉中-200目的比例呈正比,安全問(wèn)題也增大綜合考慮混合煤粉的在高爐噴吹條件下的燃燒過(guò)程輸送過(guò)程、磨煤的動(dòng)力消耗和安全性,混合煤粉中-200目比例控制在60%至70%之間比較適宜。4混合噴吹煤種控制(1)在試驗(yàn)選定的5種煤中,神華金鋒煤、云崗大友煤以及高平趙莊煤不宜與潞安貧煤、貧瘦煤進(jìn)行混合噴吹。(2)府谷鴻運(yùn)