武钢院高炉喷煤有关问题e.ppt

高炉喷煤有关问题 重庆2010 03 毕学工武汉科技大学 提纲 风口喷煤对高炉过程的影响混合煤喷吹配煤技术大量喷煤下的配矿技术 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 1概述理论燃烧温度降低 原因 1 煤粉温度比到达风口平面的焦炭温度低 2 煤粉分解耗热 3 煤气量增加 料柱透气性和滤液性下降 原因 1 焦炭体积分数减小 2 焦炭粉末量增加 粒度减小 3 风口前未燃烧煤粉 热损失增加 原因 1 风口回旋区变浅 变高 燃烧焦点向风口前移动 2 边缘气流容易发展 高炉顺行程度变差 特别在大量喷煤的同时实行高强冶炼的时候 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 1概述有利于冶炼低硅生铁 原因 风口前理论燃烧温度下降 SiO分压降低 炉缸温度趋于均匀 增加了一种炉况调剂手段 在风温 湿分 焦炭负荷 风量等常规手段以外 调节喷煤量有利于用足风温 尽量不减风 比调剂焦炭负荷见效快 提高煤气利用率和降低燃料消耗 当喷吹高挥发性烟煤时 由于煤气中H2含量增加 而氢在高温下的还原能力比CO强 所以能够促进铁矿石间接还原反应的进行 有利于提高炉顶煤气CO利用率和H2利用率 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 1概述综上所述 高炉喷吹煤粉 既有对冶炼过程有利的一面 也有对冶炼过程不利的一面 为了保证高炉的高效生产 需要研究大量喷煤条件下的热补偿技术 混合煤配煤技术 配矿技术 并开发新的喷吹技术 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 2大量喷煤下的理论燃烧温度一般认为风口前理论燃烧温度不得低于2000 否则炉况顺行状态将被破坏 然而 在大量喷吹煤粉时 虽然按常用方法计算的理论燃烧温度远低于2000 但高炉冶炼进程依然正常 这意味着 常用的理论燃烧温度计算方法没有体现喷煤的规律 需要进行修正 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 2大量喷煤下的理论燃烧温度1 2 1修正的理论燃烧温度计算方法三个要点 热收入中增加了煤粉物理热 将鼓风湿分的分解热改为水煤气反应热 考虑不完全燃烧条件下煤粉在风口区的反应热 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 2大量喷煤下的理论燃烧温度1 2 1修正的理论燃烧温度计算方法Tf Hb Hcoal Hcoke RHCOCoke RHCOCoal RHcoal RHH2O Vg Cpg 1 式中 Tf 理论燃烧温度 K Hb 鼓风显热 kJ h Hcoal 煤粉显热 kJ h Hcoke 燃烧焦炭显热 kJ h RHCOCoke 焦炭燃烧生成CO放热 kJ h RHCOCoal 煤粉燃烧生成CO放热 kJ h RHcoal 煤粉分解热 kJ h RHH2O 鼓风湿分和焦炭中碳的反应热 kJ h Vg 风口煤气量 N m3 h Cpg 风口煤气比热 kJ N m3 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 2大量喷煤下的理论燃烧温度1 2 1修正的理论燃烧温度计算方法煤粉显热取100 下的数值31 04kJ kg 风口煤气的显热按煤气成分及各组分的比热计算 鼓风显热根据干风显热和湿分显热进行计算 燃烧焦炭的显热 Hcoke WC hcoke计算hcoke需要知道焦炭到达风口水平时的温度 tc rc Tfrc 1 88 10 4Tf0 1 24 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 2大量喷煤下的理论燃烧温度1 2 1修正的理论燃烧温度计算方法式中tc 风口区焦炭的温度 rc 比例系数 Tf0 当rc等于0 75时计算的理论燃烧温度 焦炭和煤粉燃烧放热量 HRCOCoke Wcoke Ccoke 9797 112HRCOCoal Wcoal hrcoal式中Wcoal 喷煤量 kg h Wcoke 燃烧焦炭量 kg h Ccoke 焦炭固定碳含量 hrcoal 在给定的燃烧率下 煤粉在风口条件下燃烧释放的热量 kJ kg 9797 112 碳素燃烧生成CO放热量 kJ kg 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 2大量喷煤下的理论燃烧温度1 2 1修正的理论燃烧温度计算方法煤粉燃烧率的高低 主要取决于风口处氧浓度的大小 风温水平的高低 煤的燃烧性能 煤粉粒度的大小等 对煤粉燃烧是否充分影响也很大 回旋区中燃烧焦炭和煤粉的放热量与燃烧率的关系式 Wcoke Wct Wcoal Crcoal 100 Ccoal Ccokehrcoal Qcoal CRcoal RHcoalW Vb O2b 24 22 4 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 2大量喷煤下的理论燃烧温度1 2 1修正的理论燃烧温度计算方法式中 Wct 风口区燃烧的碳量 kg h CRcoal 煤粉燃烧率 Ccoal 煤粉固定碳含量 Qcoal 回旋区条件下 1 燃烧率的煤粉发热量 kJ kg O2b 鼓风含氧量 煤粉在回旋区条件下的实际发热量由从实验测定的煤粉低发热值中减去由CO生成CO2的生成热以及由H2生成H2O的生成热而得到 Qcoal QL 23668Ccoal 13448H2coal 9 RHcoal 100 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 2大量喷煤下的理论燃烧温度1 2 1修正的理论燃烧温度计算方法式中QL 测定的煤粉低发热值 kJ kg H2coal 煤粉的氢含量 鼓风湿分和焦炭中碳的反应热 RHH2O 135652 Vb Mb 18000 因为燃烧焦炭的显热与理论燃烧温度有关 所以理论燃烧温度必须通过多次迭代计算从能够确定 煤粉燃烧率与风温 湿度 喷煤量 煤粉成分 鼓风富氧率有关 利用日本的工业试验数据建立了计算方程 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 2大量喷煤下的理论燃烧温度1 2 2修正方法与常规方法计算结果的对比 风温对煤粉燃烧率的影响 鼓风湿度对煤粉燃烧率的影响 计算条件 宝钢3号高炉风温1250 鼓风湿度20g m3 喷煤量250kg t铁 吨铁煤气量1208m3 t铁 高炉利用系数2 0t m3 d 高炉有效容积4350m3 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 2大量喷煤下的理论燃烧温度1 2 2修正方法与常规方法计算结果的对比 富氧率对煤粉燃烧率的影响 喷煤量对煤粉燃烧率的影响 图中 菱形代表修正方法 方块代表常规方法 新方法比常规方法可能高300 以上 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 3喷煤对高炉下部透气性和滤液性的影响1 3 1液泛是限制高炉扩大煤比和高产的限制性因素Gupta等人应用X 射线技术观察了颗粒充填床内的液体流动现象并测定了液体流速的分布 发现 气体曳力的作用使得在风口回旋区附近产生了一个无液体存在的干区 而当气体流速足够高时 液体流速在料层下部的分布基本与其在料层上层的初始分布无关 在回旋区的干区的上方 存在一个液体滞留率很大的区域 液体在此区域的停留时间比在死料柱中的停留时间要长 应用武汉科技大学与宝钢合作开发的高炉流场数学模型进行计算分析得知 高炉内气体流速的峰值最高达平均值的6倍左右 而液体流速的峰值最高可达平均值的2倍左右 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 3喷煤对高炉下部透气性和滤液性的影响1 3 1液泛是限制高炉扩大煤比和高产的限制性因素武汉科技大学液泛实验摄像资料演示 7 3 7 1 3 1 3 4 B D S点 1月份的工况点F H J L N和P点 2月份的工况点 其中 B F H和J点位于的危险区 而其余各点均处于可操作区 处于危险区的工况点 其液流不均匀系数取可能的最高值 1 85 炉腹焦炭的平均粒度取可能的最小值 24mm 熔渣的粘度取 0 6Pa s 位于阻塞线上的工况点 P点与2月份对应 S点与1月份对应 计算时1月份的焦炭粒度取30mm 2月份取28mm 修正的舍伍德图 武钢5号高炉2009年1月和2月的工况 表8煤粉粒度对流动性的影响 1 3 2进一步提高高炉高效冶炼水平的措施 应用建立的阻塞线方程 得到了以下结论 粒度每增大1mm 产量大约可提高4 3 孔隙度每增加0 01 产量大约可提高6 9 粘度每减小0 1Pa s 即1泊 产量可提高2 2 6 4 渣量每降低10kg t 产量大约可提高2 富氧率每增加1 产量大约提高0 7 减小熔渣的不均匀流动有利于高炉增产 效果非常明显 1 3 2进一步提高高炉高效冶炼水平的措施 增大炉腹焦炭粒度的措施 增大从炉顶装入的焦炭的粒度提高焦炭的冷强度特别是热强度 增大炉腹焦炭料层空隙度的措施 增大炉腹焦炭的粒度改善炉渣的流动性控制较高的炉温减少未燃烧煤粉生成量 1 3 2进一步提高高炉高效冶炼水平的措施 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 4喷煤对焦炭质量的要求1 4 1高炉冶炼要求焦炭强度高而且反应性也高精料是高炉高效运行的基础 是现代高炉技术生存和可持续发展的前提 当前的精料技术 不能再像过去那样建立在低价优质原料的基础上 而应充分考虑价格和资源供应的限制 要大力研究大配比低价铁矿石的高效造块技术 从长远观点看 还要研究大配比弱粘结煤的高效炼焦技术 因此 首先要搞清烧结矿质量和焦炭质量与高炉冶炼指标之间究竟是什么关系 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 4喷煤对焦炭质量的要求1 4 1高炉冶炼要求焦炭的强度高而且反应性也高随着喷煤量不断增加 焦炭作为还原剂和发热剂的重要性越来越小 而骨架作用的重要性越来越大 所以要求焦炭不仅冷强度高 而且热强度也高是完全正确的 由于焦炭的热强度指标 CSR 和反应性指标 CRI 是同一个实验的两种不同结果 二者之间存在明显的负相关关系 所以目前一般认为焦炭反应性越低越好 但从高炉理论角度分析 焦炭反应性低不利于降低焦比和增产 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 4喷煤对焦炭质量的要求1 4 1高炉冶炼要求焦炭的强度高而且反应性也高 提高反应效率改善高炉过程技术的操作线图解 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 4喷煤对焦炭质量的要求1 4 1高炉冶炼要求焦炭的强度高而且反应性也高 由图1可以看出 W点的炉身效率等于100 目前高炉操作水平一般超过90 为了进一步提高高炉的效率 有两种途径可供选择 保持目前的热保存带温度不变 使操作线向W点移动 A B 通过降低热保存区的温度 使W点向 CO较高的一侧移动 增大还原驱动力 达到加速矿石还原 扩大降焦潜力的目的 B C 绝热高炉内部反应模拟器 BIS 示意图 在BIS上进行了使用高反应性焦炭提高高炉反应效率的研究 使用高反应性焦炭的目的是通过降低焦炭的开始反应温度控制热保存区温度以及矿石的还原平衡点 通过增大高温下的还原势加速矿石的还原 烧结矿是生产烧结矿 JIS还原度 66 总气孔率32 粒度范围10 15mm 考虑到高炉内碱金属的循环富集 焦炭预加了2 的碱 准备了几种不同JIS反应性的焦炭试样 因受到反应管内径的限制 以10 15mm部分模拟粗颗粒焦炭 3 5mm部分模拟焦丁 焦炭反应性对温度和烧结矿还原行为的影响 试验结果显示 使用高反应性焦炭不仅有效地降低了热保存区的温度 而且提高了烧结矿的还原度 这是因为FeO CO Fe CO2与C CO2 2CO是一对耦合反应 矿石的还原性不可避免地受到焦炭反应性的影响 如图3所示 在左图中 细实线代表高反应性焦炭 JIS反应性 93 长虚线代表普通焦炭 JIS反应性 59 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 4喷煤对焦炭质量的要求1 4 1高炉冶炼要求焦炭的强度高而且反应性也高由图可知 使用高反应性焦炭以后 热保存区温度明显降低 而且当温度超过热保存区温度 此处取1000 以后 烧结矿的还原度随焦炭反应性的增大而显著提高 也就是说 烧结矿在高炉内的高温还原性不仅取决于烧结矿自身的性能 而且还与焦炭的反应性有密切关系 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 4喷煤对焦炭质量的要求1 4 1高炉冶炼要求焦炭的强度高而且反应性也高在BIS上还进行了在烧结矿和焦炭层中混入不同粒度 不同配比高反应性焦炭 JIS反应性 93 的试验 结果表明 将高反应性焦炭混在烧结矿层里面比将其混在焦炭层里面 对改善烧结矿还原指数的效果更好 高反应性焦炭的配比越高 效果越好 焦炭粒度越小 效果越好 配加25 的高反应性小粒度焦炭 达到的高炉内部还原指数与配加50 的大颗粒高反应性焦炭基本相同 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 4 1高炉冶炼要求焦炭的强度高而且反应性也高通过理论计算 估计使用高反应性焦炭可以使燃料比减少25 35 烧结矿还原性越高 燃料比降低的幅度越大 机理研究得到如下结论 1 高反应性焦炭在比普通焦炭低的温度下开始与CO2反应 结果使得FeO Fe还原达到平衡时的 CO增大 2 低温下能够发生FeO到Fe还原反应的气孔很小 这些气孔对改进还原速度有贡献 3 使用高反应性焦炭降低了浮氏体结构铁酸钙 CW 还原为铁的反应开始温度 从而迅速减少CW量 避免其转化为液相而堵塞气孔 从而对改善烧结矿的高温性能做出贡献 基于以上基础研究结果 新日铁公司的高炉一直在生产中试用高反应性焦炭 第一章风口喷煤对高炉过程的影响 1 4喷煤对焦炭质量的要求1 4 2双高焦炭的生产工艺日本于1994 2003年期间 完成了新炼焦技术SCOPE21的国家科研项目 在440次中试的基础上 新日铁公司Oita厂建设了一座新炼焦车间 中试结果表明 与传统炼焦法比较 焦炭冷强度指数提高了2 5个百分点 不粘煤或弱粘煤配比达到50 焦炭产量提高300 新炼焦炉在炉门密封 装煤 推焦 卸焦 焦炭运输等设计中都要求达到无排放 最大限度地减少了对环境的污染 SCOPE21的流程图 主要特点是 1 在流化床中将煤粉缓慢加热到300 并同时进行粒度分级 2 将粗煤粉和细煤粉分别快速加热到380 3 将预热后的细煤粉热压块 4 将煤块和大于0 3mm的粗煤粉混合后装入焦炉炼焦 5 结焦温度低 900 左右 结焦时间短 8 12h 6 在干熄焦装置中将焦炭再加热到1000 左右 以提升焦炭的质量 7 低燃烧温度 低NOx浓度 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 1高挥发性煤喷吹发展现状世界各国根据自己拥有的煤炭资源以及煤炭市场的供应与价格状况 确定最佳的混合煤喷吹配煤方案 追求成本最低 高炉生产指标最佳 对高炉喷吹煤种没有严格限制 从无烟煤到褐煤的所有品种都有喷吹的例子 但从燃烧性能看 高挥发分和低灰分烟煤更适合用于高炉大喷煤生产 一般采用粉煤喷吹 但英国斯肯索普公司的高炉采用粒煤喷吹 粒度上限为3mm 小于2mm部分占98 还有煤粉和天然气 重油一起喷吹的高炉 对喷吹煤品种的选择 除了经济性以外 一般着眼于煤岩显微组分 工业分析 可磨性 流动性 粘结性 燃烧性等指标 近年来又有根据煤的无机矿物组成测定结果预测煤粉储存与制粉性能的报道 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 1高挥发性煤喷吹发展现状国内高炉最初仅喷吹单一的无烟煤 原因是无烟煤没有爆炸性 而且理论置换比较高 之后逐渐发展了无烟煤和烟煤混合喷吹 目的是改善煤粉的燃烧性和提高煤比 随着喷煤装备水平和高炉操作技术的提高 国内高炉对煤种和混合煤挥发分含量的限制逐渐放宽 例如宝钢高炉喷吹煤粉的挥发分含量一般控制在15 25 的范围 对混合煤的合理配比的研究 除了经济性以外 最重视的是煤粉的燃烧性 还要考虑获得高的煤焦置换比 尽可能发挥制粉和喷吹系统的能力 目前 我国高炉喷吹煤品种以无烟煤为主 混合喷吹一部分贫煤 贫瘦煤和高挥发分的神华煤 武汉科技大学和黄陵矿业集团公司和彬长矿区开发建设有限责任公司合作研究了弱粘煤和不粘煤的高炉喷吹技术 粒度方面 加强了针对不同品种煤的流动性和燃烧性制定合理粒度组成的研究 不再一律要求 200网目部分占85 以上 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2弱粘煤喷吹的实验室研究2 2 1煤的基本性质MadAdVdStd1 549 8828 540 32弱粘煤灰分含量低于武钢高炉目前使用的无烟煤和贫瘦煤 因此混喷一定比例的弱粘煤可使高炉渣量减少 全硫0 32 喷吹黄陵弱粘煤可使高炉的硫负荷降低 对高炉降低焦比 提高产量有利 挥发份指标Vdaf等于31 67 属于高挥发性烟煤 与无烟煤 贫瘦煤等挥发份含量低的煤种混合喷吹 有利于提高煤粉的燃烧性 对增加煤比有利 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2弱粘煤喷吹的实验室研究2 2 1煤的基本性质酸性脉石含量较低 74 69 有利于减少高炉的渣量 Al2O3含量26 47 低于武钢常用的永城无烟煤 30 08 和潞安贫瘦煤 36 43 混合喷吹黄陵弱粘煤对降低炉渣Al2O3含量 改善高炉生产指标十分有利 CaO含量高 11 41 而一般煤的CaO含量只有2 6 喷吹CaO和MgO含量高的煤粉 高炉可以少加熔剂 有利于降低生铁成本 Pb Zn含量很低 不会对高炉生产造成不利影响 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 2煤与储存 制粉 输送有关的性质着火点 弱粘煤199 永城无烟煤468 黄陵弱粘煤的着火点测定曲线 测定原理是找出通氮气的试样1和通空气的试样2的温差开始加大的温度点 即为煤样的着火点 如图1所示 试样粒度为2 3mm 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 2煤与储存 制粉 输送有关的性质爆炸性 火焰返回长度大于400mm 属中强爆炸性煤 但是混入三分之一左右的无烟煤和贫瘦煤以后 爆炸性显著减弱 基本上不再具有爆炸性 这说明 采用黄陵弱粘煤和无烟煤 贫瘦煤混合喷吹 不存在安全问题 煤的无机矿物组成 煤中无机化合物的成分对煤的堆存 制粉和输送过程都有重要影响 煤灰中各种矿物的硬度差别很大 粘土类矿物的莫氏硬度为2 而石英和磁铁矿 黄铁矿等的莫氏硬度为7 8 因此 含软矿物多的煤 制成的煤粉可能细颗粒含量较多 含硬矿物多的煤 粗颗粒含量可能较多 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 2煤与储存 制粉 输送有关的性质煤的无机矿物组成 工业分析测得的水分不准 因为它与天气条件等许多外部因素有关 按照美国ASTMD1412标准测定煤的平衡水分 研究发现 平衡含水量和煤中粘土类矿物的种类和含量密切相关 高岭土吸水能力很差 而蒙托石 坡缕石 层状的伊利石和蒙脱石混合物的吸水性很强 使用平衡水分大的煤 可能在输煤系统 特别在喷煤系统产生堵塞或造成流量减少 为了更加全面地评价黄陵弱粘煤的高炉喷吹性能 采用了位置敏感X 光粉末衍射法 XRD PSD 检测了它的无机矿物组成 并用扫描电子显微镜的微观分析对XRD PSD的分析结果进行了验证 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 2煤与储存 制粉 输送有关的性质煤的无机矿物组成 黄陵弱粘煤的X 光粉末衍射图谱 由左图可知 黄陵弱粘煤中不含坡缕石 蒙托石等强吸水性粘土类矿物 因此不会对高炉喷煤的制粉和喷吹系统造成不利影响 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 2煤与储存 制粉 输送有关的性质煤的可磨性 采用煤炭科学研究总院研制的四种哈氏可磨性指数各不相同的煤作为标准物质对实际使用的哈氏仪进行校正 根据四种标准煤的测定结果 绘制了标准图 然后在标准图上查出黄陵弱粘煤的可磨性 用这种方法比简单地用可磨性计算公式得到的结果更加可靠 测定的黄陵弱粘煤的可磨性为53 说明它属于比较难磨的煤种 但是也达到了高炉喷吹用烟煤技术条件 GB T18817 对长焰煤 不粘煤 弱粘煤的可磨性的要求 50 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 2煤与储存 制粉 输送有关的性质煤的流动性 流动性指数的计算方法是英国人卡尔1960年代确定的 他对大量粉体进行测量后 用类似模糊数学中综合评分的方法对定性的概念进行了模糊量化 简单地说 流动性指数是休止角 压缩度 平板角 均齐度 凝集度等项指数的加权和 用专门的表格查出休止角 压缩度 平板角 均齐度 凝集度的指数 这五个指数的总和称为流动性指数 流动性指数越高 流动性越好 采用BT 1000型粉体综合特性测试仪测定了黄陵弱粘煤及其配煤的流动性 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 2煤与储存 制粉 输送有关的性质煤的流动性 单种煤的流动性与粒度的关系 混合煤的流动性与粒度的关系 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 2煤与储存 制粉 输送有关的性质煤的流动性 测试结果表明 单种煤的流动性与粒度的关系因煤种而异 如左图所示 一般认为粉体流动性随粒度变细而变差 无烟煤刚好符合这一规律 而贫瘦煤粒度变细对它的流动性没有明显影响 黄陵弱粘煤 中等细度时煤粉的流动性最好 太细或太粗流动性都变差 在 200网目占50 80 的细度下 黄陵弱粘煤的流动性最好 在混喷黄陵弱粘煤时 增加弱粘煤的配比对改善煤粉的流动性作用明显 在 200网目占50 作用时达到最大值 参见右图 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 3煤与喷吹和燃烧有关的性质煤的灰熔融性 软化点1380 半球点1391 5 流动点1413 对高炉喷吹不会造成不利影响 煤的粘结性 黄陵弱粘煤的G值为16 05 Y值为0 说明有一定的粘结性 煤的粒度分布和比表面积 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 3煤与喷吹和燃烧有关的性质煤的粒度分布和比表面积 弱粘煤配比对煤粉粒度组成的影响 200网目部分含量固定为90 图中c 7 c 6 c 5分别代表弱粘煤配比等于40 45 50 的煤样 由左图可知 在 200网目部分含量固定为90 的情况下 随着弱粘煤配比的增加 曲线的尖峰向左移动 频率曲线变得较为平坦 这说明增加弱粘煤配比有利于提高煤粉中细颗粒的含量 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 3煤与喷吹和燃烧有关的性质煤的反应性 弱粘煤 无烟煤和贫瘦煤反应放热速度的对比 采用了德国耐驰公司NETZCHSTA449C型综合热分析仪测定了黄陵弱粘煤的反应性 试样重量17mg 粒度一般为20 30网目 在研究粒度影响时可调 升温速度10 min 在空气中进行燃烧 试验结果用失重曲线 TG 和反应放热速度曲线 DSC 表示 弱粘煤配比对煤粉反应性的影响 无烟煤加弱粘煤 弱粘煤配比对煤粉反应性的影响 无烟煤 弱粘煤加贫瘦煤 由右图可知 对于由无烟煤 弱粘煤和贫瘦煤三种煤配制的混合煤粉 增加弱粘煤配比 相应减少贫瘦煤配比 煤粉在开始阶段的燃烧速度虽然加快 但燃烧实际结束温度却略微升高 而且在弱粘煤的灰分含量比贫瘦煤灰分含量低差不多2个百分点的情况下 增加弱粘煤的配比 煤样的残重还有所增加 即燃烧不够完全 这意味着 在高炉采用无烟煤 弱粘煤和贫瘦煤三种煤混合喷吹时 过多增加弱粘煤的用量不一定能改善煤粉的反应性 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 3煤与喷吹和燃烧有关的性质煤的燃烧性 磨煤细度对煤粉燃烧率的影响 喷煤比对煤粉燃烧率的影响 左图清楚地显示 黄陵弱粘煤的燃烧性优于贫瘦煤 而贫瘦煤的燃烧性又优于无烟煤 因此 用弱粘煤部分地代替无烟煤和贫瘦煤 能够提高煤粉的燃烧率 测定结果表明 向无烟煤中混入一半左右的弱粘煤 煤粉燃烧率最多大约可提高6个百分点 采用三种煤混喷 用弱粘煤代替贫瘦煤 弱粘煤配煤为30 时燃烧率最高 增加配比燃烧率反而有所下降 这一结果与反应性的测试结果刚好吻合 因此 三种煤混合喷吹时宜将弱粘煤的配比控制不超过30 左右 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 2 4对黄陵弱粘煤喷吹性能的综合评价化学成分具有 三高四低 的特点 即挥发分含量高 氢含量高 氧化钙含量高 灰分含量低 硫分低 碱金属含量低 酸性脉石 特别是氧化铝含量低 因此 喷吹黄陵弱粘煤 有利于改善高炉内铁矿石的还原 提高煤焦置换比 减少渣量 改善炉渣的流动性 保证炉况顺行和节省燃料消耗 流动性和无烟煤 贫瘦煤基本相同 不含吸水性强的粘土类矿物 因此不会对煤粉的处理系统造成不利影响 虽然黄陵弱粘煤的爆炸性较强 但配入30 左右或更多无烟煤 贫瘦煤后 基本上没有爆炸性 在无烟煤和贫瘦煤中混入黄陵弱粘煤 制得的煤粉中细颗粒所占比例增加 平均粒径减小 能够改善煤粉的反应性和燃烧性 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 3弱粘煤喷吹的工业研究2007年2月 12月武钢炼铁厂在有效容积3200m3的6号和7号大型高炉生产中进行了喷吹黄陵弱粘煤的工业试验 2007年2 6月份黄陵煤的配比为20 7 12月份为30 全年平均25 左右 全年喷吹黄陵弱粘煤量大约11万吨 喷吹配煤中 潞安贫瘦煤占20 30 永城无烟煤占50 高炉保持稳定顺行 与没有混喷黄陵弱粘煤的2007年1月比较 混喷黄陵弱粘煤的2007年2至12月份 6号高炉的煤比增加了7 8kg t 7号高炉的煤比减少了4 2kg t 6号高炉和7号高炉的焦比分别减少了16 5和3 8kg t 6号高炉和7号高炉的综合焦比分别减少了11 9和6 9kg t 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 3弱粘煤喷吹的工业研究2 3 1喷吹弱粘煤对高炉产量的影响综合炉料含铁品位 鼓风富氧率 炉顶压力 焦炭强度指标M40对高炉产量的影响较大 针对这几种操作参数对试验期高炉的产量进行了校正计算 试验期6号高炉的利用系数提高了2 125 其他因素对产量的影响为1 944 则喷吹黄陵弱粘煤使6号高炉的产量增加了0 181 试验期7号高炉的利用系数提高了5 865 其他因素对产量的影响为4 81 则喷吹黄陵弱粘煤使7号高炉的产量增加了1 055 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 3弱粘煤喷吹的工业研究2 3 2喷吹弱粘煤对焦比和燃料比的影响综合炉料含铁品位 焦炭强度指标M40 熟料比 鼓风温度 焦炭硫分 生铁含硅量等对高炉焦比的影响较大 针对这几种操作参数对试验期高炉的焦比进行了校正计算 试验期6号高炉的焦比增加了9 5kg t 其他因素对焦比的影响为7 8kg t 则喷吹黄陵弱粘煤使6号高炉的焦比增加了1 7kg t 试验期7号高炉的焦比减少了32 9kg 其他因素对焦比的影响为0 9kg t 则喷吹黄陵弱粘煤使7号高炉的焦比减少了33 8kg t 6号高炉的煤比减少了12 7kg t 7号高炉的煤比减少了6 1kg t 因此 6号高炉的燃料比降低了11 0kg t 7号高炉的燃料比降低了9 9kg t 第二章混合煤喷吹配煤技术 2 3弱粘煤喷吹的工业研究2 3 3喷吹弱粘煤对实际置换比的影响黄陵弱粘煤含氢高 燃烧性好 混喷黄陵弱粘煤有利于改善煤粉在高炉内的利用 假定没有喷吹黄陵弱粘煤的基准期的煤粉置换比等于0 8 小块焦的置换比等于0 9 则计算可得到混喷黄陵弱粘煤试验期的煤粉置换比 结果表明 试验期6号高炉煤粉实际置换比提高到0 8522 7号高炉煤粉实际置换比提高到1 036 置换比提高说明煤粉在高炉内的利用率得到了改善 为降低燃料消耗创造了条件 第三章大量喷煤下的配矿技术 3 1高炉初成渣形成过程的实验研究3 1 1初渣实验炉国外对高炉炉料结构和初渣形成过程的研究 有在生产高炉上进行的工业试验 在实验高炉上进行的半工业试验 在生产高炉和实验高炉上进行的解剖试验 以及在模拟高炉条件的热模型上进行的实验室试验 这些研究方法比较接近高炉的实际 能够得到明确的炉料性能与高炉产量 燃料比之间的关系 但缺点是试验规模大 费用昂贵 通过理论分析并结合武钢的实际 采取了以下办法进行初渣形成过程和初渣性能的研究 即研制专门的高炉初渣实验炉 有选择地对某些高炉炉料结构进行初渣形成试验 第三章大量喷煤下的配矿技术 3 1高炉初成渣形成过程的实验研究3 1 1初渣实验炉初渣实验炉主要特点包括 1 试样量大 2 按照高炉内的实际煤气成分调节还原气体成分 3 按照高炉内的实际煤气温度分布升温 4 按照高炉内的实际料柱压力改变向样品施加的荷重 5 炉子功率大 等温区长 第三章大量喷煤下的配矿技术 3 1高炉初成渣形成过程的实验研究3 1 2球团矿配比对初渣形成的影响研究了8种炉料结构 纯球团矿 纯澳大利亚块矿 纯烧结矿 以及烧结矿配比35 75 球团矿配比15 55 天然块矿配比10 的五种综合炉料 的初渣形成过程 结果表明 随着球团矿用量的增加 滴落初渣的碱度减小 综合炉料的熔滴温度降低 透气阻力指数有增大趋势 但是在合适范围内增加球团矿的用量 综合炉料的初渣形成特性变化不大 配比适宜时初渣中FeO减少 第三章大量喷煤下的配矿技术 3 1高