高炉喷吹弱粘煤试验研究.doc

高炉喷吹弱粘煤试验研究*杜国萍 ，邬虎林( 内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心，内蒙古 包头 014010)摘 要: 对产自陕西的一种弱粘煤进行了实验室研究，探讨了高炉喷吹弱粘煤的可行性。结果证实，弱粘煤具有低硫、高发热值等特点，是高炉喷吹的一种优质煤种。其可磨性指数高于现用无烟煤; 属于强爆炸性煤种; 燃烧性能优于生产用无烟煤。建议可先在老系统按 35%弱粘煤 +50%无烟煤 +15%烟煤配比进行工业试验。关 键 词: 弱粘煤; 高炉; 喷吹; 性能; 配比从风口喷吹煤粉以煤代焦，不仅可以降低生铁成本，更重要的是能够延缓炼焦煤资源的消耗速度，对高炉炼铁的可持续发展发挥了极其重要的作用。高炉喷吹煤种最初是无烟煤，而随着喷煤比的增加及煤炭市场的变化，无烟煤资源日趋紧张，且价格将呈现大幅度增长的趋势。由于烟煤与无烟煤相比具有着火温度低、燃烧性好等优点，随后发展了无烟煤和烟煤混合喷吹的技术，重点解决了防止烟煤爆炸的安全问题。根据企业掌握煤炭资源的情况，又逐渐发展了无烟煤、烟煤、弱粘煤的混合喷吹技术。我们利用弱粘煤的煤质，分析在高炉喷吹中的适应性，以及在高炉喷吹配合煤中的合理配比。1 实验室研究结果及分析1 1 煤质分析结果表 1 为弱粘煤样品的煤质分析结果。由表 1 可知，检测的煤样是典型的弱粘煤，固定碳的质量分数为 57 21%，挥发分与包钢高炉目前使用的烟煤成分基本接近，为 36% 37%，灰分含量与烟煤相当、比无烟煤低，均在 10% 以下，符合要求。硫 分 比 烟 煤 低，与 无 烟 煤 相 当。热 值 为25 29 MJ / kg，介于无烟煤与烟煤之间。喷入高炉的煤粉是以其放出的热量和形成的还原剂 CO、H2来代替焦炭在高炉内提供热源和还原剂。发热量越高，置换比越大1。1 2 可磨性能测试由于喷吹采用弱粘煤首要的问题是可磨性能要符合要求，因此首先对弱粘煤进行了可磨性能测试。表 2 列出生产用煤与弱粘煤的可磨性指数测试结果。由测试结果可以看出，弱粘煤可磨性指数相对生产烟煤较低，但比无烟煤要好一些，可以选择作为喷吹用煤。测定的弱粘煤的 HGI 值均在 54 以上，好于无烟煤，说明它属于比较难磨的煤种，但从可磨性能上应该能够满足高炉喷煤制粉的需要。1 3 爆炸性能测试为给高炉喷煤在安全上提供依据，进行了煤粉爆炸性能的测试研究。在实验室条件下分别进行了生产煤、弱粘煤的爆炸性能测试，表 3 为不同方案情况下煤粉爆炸性能的测试结果。表 3 的结果为多次试验点中最低值及最高值的范围。由测试结果: 目前生产用煤的爆炸性能与过去测试结果基本吻合，即宁夏无烟煤无爆炸性能，东胜烟煤属于强爆炸性煤( 400 mm) 。弱粘煤的火焰返回长度大于 400 mm，测试结果说明其属强爆炸性煤，不能单独用于目前的喷煤系统。从表 3 中可以看出: 方案 4、5 为目前包钢喷煤老系统实际生产的情况，而 6 为准备替代 4 和 5 的方案，其爆炸性测试结果与方案 4 基本相近。方案7 为包钢喷煤新系统实际生产过的情况，而 8、9 为其替代方案; 其中方案 9 与 7 的爆炸性能基本接近。因此，由爆炸性试验结果，方案 6 可用于老系统，方案 9 可用于新系统，即能保证安全，又能将弱粘煤替代烟煤。1 4 煤的灰熔融性高炉喷吹煤灰熔点应高些。煤灰熔点低，容易造成喷枪前和风口结渣和导致不完全燃烧。用投影观测法测定了弱粘煤灰的软熔性，结果见表 4。由表 4 可知，弱粘煤的灰分的软熔温度比较低，半球点为 1 276 ，对高炉喷吹将会有一定的影响。1 5 煤的粘结性粘结指数 G 用来评价煤在加热过程中的粘结能力。胶质层最大厚度 y 值直接反映了煤的胶质体的特性和数量，是煤的结焦性能好坏的一个标志。一般y 值大的烟煤均用于炼焦，y 值为 0 或极低的烟煤可作为高炉喷吹用煤。一般高炉喷吹烟煤应控制 y 值小于 10 mm2。测定的生产烟煤、弱粘煤的 G 值均为 0，y 值也为 0，说明包钢目前使用的烟煤和弱粘煤均没有粘结性。弱粘煤用于高炉喷吹时，对其使用量与生产烟煤应相当。1 6 燃烧性能测试研究本次试验对生产用两种煤、弱粘煤等单种煤以及不同配比情况下的混合煤的燃烧性能进行了测试研究。试验条件为: 热风温度 1 150 ，喷煤量150 kg / t，煤粉粒度组成中 200 目为 65% 。试验结果列于表 5。由表 5 可知: 生产用无烟煤燃烧性能最差，生产用烟煤由于属于高挥发分、较低灰分含量的煤种，燃烧性能最好。而弱粘煤具有挥发分含量高，燃烧性能也达到了较好的水平，其燃烧性能优于生产用无烟煤。因此，用弱粘煤部分代替无烟煤能够提高煤粉的燃烧率。测试结果表明: 老系统替代方案 6 的燃烧率水平能达到 42 68%，高于现在生产情况，说明用弱粘煤部分代替无烟煤能够提高煤粉的燃烧率; 但新系统替代方案 8、9 的燃烧率为 37% 41% 水平，低于现生产水平。老系统中应用弱粘煤配比达 35%，可显著改善煤粉的燃烧性能，从而可有利于提高煤比降低焦比。因此 3 种煤混合喷吹时宜将弱粘煤的配比控制在 35%以内。2 结论( 1) 弱粘煤挥发分含量可达到 36% 37% 水平，与包钢高炉目前使用的烟煤成分基本接近。与烟煤相比，具有低硫，高发热值等特点，是高炉喷吹的一种优质煤种。( 2) 弱粘煤的可磨性能可满足喷煤制粉的要求，其 HGI 值高于现用无烟煤。( 3) 爆炸性能测试结果说明: 弱粘煤属于强爆炸性煤种，不能单独用于目前的喷煤系统。( 4) 弱粘煤的燃烧性能优于生产用无烟煤。老系统的替代方案明显优于现生产方案。说明用弱粘煤部分代替无烟煤能够提高煤粉的燃烧率。( 5) 最好将弱粘煤、无烟煤和烟煤搭配使用，扬长避短，保证高炉安全生产。由于弱粘煤价格明显低于无烟煤，则可以显著降低成本，经济效益明显。( 6) 从安全性、煤源及生产组织方便等方面考虑，建议可先在老系统按 35%