临钢高炉配用长焰煤混合喷吹技术研究.doc

临钢高炉配用长焰煤混合喷吹技术研究【摘 要】高炉采用喷吹煤粉技术是减少焦炭消耗、提高高炉技术指标、降低生产成本的有效途径，现已在各大钢铁企业得到广泛应用。在喷吹煤中配用价格低廉、燃烧性能更好的长焰煤实现混合喷吹，以进一步提高产量、煤比，降低生产成本，取得良好效果【关键词】长焰煤 挥发份 燃烧性1.概述高炉采用喷吹煤粉技术是减少焦炭消耗、降低生产成本的有效途径，现已在各大钢铁企业得到广泛应用。炼铁厂煤气和喷煤车间承担着高炉喷煤用煤粉的制备、供应及喷吹任务，需按高炉需求将磨制合格的煤粉安全、定量、均匀的喷进高炉。临钢高炉喷煤是2004年2月投入生产的，随着2005年钢铁市场疲软以及原材料价格的持续上涨，公司利润空间越来越低。为了进一步降本增效，我车间在厂部及相关科室的领导支持下，在90%烟煤+10%无烟煤原煤配比的基础上，于2006年1月20日开始在混合煤中进一步配用挥发份更高、价格更便宜的府谷煤（属于长焰煤）替代一部分目前使用的中等挥发份烟煤，以进一步降低生产成本。2.可行性分析2.1 目前，临钢拟配用的喷吹煤品种主要成分：挥发份、水分（空气干燥）、灰分、固定碳。（见表1）表1 原煤的挥发分及相对误差和工业分析成分 %原煤挥发分水分灰分固定碳翼城8.70.19.581.8富利8.82.214.674.3程村12.10.58.778.7融安37.52.26.254.0民富33.71.414.350.6国圣33.71.36.358.72.2 在高炉喷煤中，通常采用将预热空气的温度控制在低于喷吹混煤中最低着火点10 以上，以防止原煤在磨制、加热过程中发生自燃。临钢原煤氧化样和原煤样的着火点如表2所示。前三种烟煤的氧化样的着火点在289-301 ，与国内其它厂家普遍使用的神府长焰煤的氧化样的着火点相比要高出近20 ，另外三种的无烟煤的氧化样的着火点都在369 以上，该着火点的水平与通常无烟煤的着火点相差不大。临钢烟煤的着火点在290 左右而无烟煤在370 以上，除融安烟煤氧化样与还原样着火点的温度差在13 ，其它的都小于6 ，在采用一定的安全措施后，完全可以安全使用。表2 临钢原煤煤样的着火点和相对误差 %原煤煤样(1) 煤样(2) 平均值相对误差%氧化样(1) 氧化样(2) 平均值相对误差%融安304310307.00.98297290293.51.19民富289292290.50.52290288289.00.35国圣306303304.50.49303299301.00.66翼城394384389.01.29384384384.00程村374374374.00367371369.00.54富利389388388.50002.3 原煤的可磨性临钢喷吹原煤的可磨性的试验结果和平行试验的误差如表3。表3 临钢原煤的哈氏可磨性和相对误差 %融安民富国圣翼城程村富利试样(1)485051888478试样(2)484953868377平均值48.049.552.087.083.577.5相对误差 %01.011.921.150.600.65从测定的结果看，临钢无烟煤的的哈氏可磨性都在80 左右，对无烟煤来讲可磨性不低，而测定的烟煤的可磨性在50左右。在制样中发现三种烟煤并不太是较难磨的煤，可磨性应该不比另外三种无烟煤低。经我们分析认为：在试验前原煤虽然在空气中已经进行了干燥，但在测定仪研磨后要进行筛分，而筛分是在空气中进行的，由于磨细的煤粉比表面积较大，容易吸水变潮结成小球，导致烟煤不易通过200目(0.074 mm)的筛子，所以测的哈氏可磨性值小，但并不表示该煤种较硬。在保证安全的条件下，可以考虑适当提高进入磨煤机的气体温度和气体量来提高煤粉的产量。2.4 原煤与CO2的活性强度表4 临钢喷吹原煤与CO2的活性强度 k 1试样融安民富国圣翼城程村富利活性强度 k 11.501.531.150.380.980.49由表4的结果可见，临钢喷吹原煤与CO2的活性强度中翼城煤为最低0.38，富利的为0.49，其它的都接近1或1.5。临钢原煤与CO2的活性较高，烟煤的反应强度是无烟煤的三倍，在可能的条件下提高烟煤的配比对减少焦炭与CO2的反应和增加焦炭在高温下的强度有利。如果有未消耗的煤粉存在，在上升的过程中较容易与CO2进行反应。对此我们进行了专门测试，结果如下： 经过测试除尘灰和重力除尘灰可以得知：临钢高炉炉尘中未消耗煤粉的量很少，煤粉的利用率很高，而且炉尘中特别是重力灰中的焦炭含量并不算高，焦炭的负荷不是特别高，从焦炭的强度看有进一步增加煤比的条件。在条件允许的情况下，可以适当增加高炉的喷煤比。2.5 原煤的燃烧性临钢原煤和喷吹煤粉的燃烧性和燃烧气体中CO2含量的平行试验和相对误差分别如表5所示。燃烧率平行试验的相对误差不到2 %，燃烧气体中CO2含量的相对误差最大不到7 %。表5 煤粉在空气条件下燃烧特性 %燃烧率气体中CO2含量试验1试验2平均值相对温差试验1试验2平均值相对温差融安63.662.663.100.7955.156.255.621.02民富69.469.869.600.2942.147.544.796.00国圣55.453.854.601.4756.059.657.803.15翼城25.026.825.903.4781.079.580.220.92程村36.435.836.100.8380.382.881.511.52富利28.826.627.703.9779.380.780.020.84临钢烟煤的燃烧率是无烟煤的近2倍左右。从试验中可以发现，在高温下烟煤中高挥发性煤颗粒在加热后会产生爆裂，在气体中产生许多细小的粉尘颗粒，使得煤粉重量损失增加。高挥发性煤粉在颗粒较大时，爆裂产生的微细粉尘量比颗粒小的量要多，结果表现出燃烧率高。临钢喷吹的烟煤燃烧率较高，而无烟煤的燃烧率不高，提高烟煤的配比对提高喷煤量有利。3.试验步骤及方法经过分析我们认为，配用高挥发性的烟煤不仅有助于降低吨煤成本，提高煤粉的燃烧性能，增加喷煤比，还可以提高磨机的单位产能，为大煤量喷吹提供了条件。 鉴于府谷煤挥发份较高，为了确保安全性，我们从以下五个方面进行了预防。3.1 加强原煤性能检验，完善煤场混料设施。及时送检原煤试样，根据检测结果逐步调整烟煤和无烟煤混合比例，配煤时确保煤种配比准确、成分均匀。3.2 减少制粉系统漏风率，降低系统含氧量。由于煤粉易燃、易爆的特性，要求制粉系统含氧量最高不超过12%。制粉系统采用的是负压制取工艺，空气中氧气含量达21%，因此必须减少制粉系统的漏风率，防止空气进入系统导致含氧量超标，造成事故。3.3 改善高炉热风炉烧炉和换炉操作，稳定废气温度和含氧量。3.4 加强安全检测系统检查和维护，增加安全报警装置，并与系统的安全紧急充氮连锁控制，确保安全运行。3.5 严肃操作工艺纪律，制定安全应急预案。 原煤配比参数变化时间表如下：表6 原煤配比变更及煤粉挥发份配比变更起始时间配煤比例挥发份%小烟煤%无烟煤%长焰煤%2006年1月1日901010.562006年1月20日80101011.352006年2月6日70151513.62006年2月22日60202016.042009年6月29日8501516.092009年8月26日8002018.462010年5月13日7502519.5注：2009年6月以后，由于无烟煤价格上涨较快停配，实际生产中使用全烟煤混合喷吹。4.试验结论4.1 高炉喷吹煤的燃烧特性经过一段时间运行后，在空气条件下，我们对高炉喷吹煤的燃烧特性进行了试验见表7（2006年10月委托北京科技大学试验数据）。表7 煤粉在空气条件下燃烧特性 %试样挥发份燃烧率气体中CO2含量试验1试验2平均值相对误差试验1试验2平均值相对温差试验1试验2平均值相对温差煤粉07.2110.4010.7010.551.4228.628.828.70.3579.173.176.13.92煤粉09.0613.8013.1013.452.6034.035.034.51.4576.376.076.20.20煤粉09.0713.9014.0013.950.3632.834.433.62.3882.683.082.80.26从煤粉燃烧率测定结果看，挥发分的含量对其影响较大，随着喷吹煤中挥发分含量的升高，煤粉的燃烧率呈现增加的趋势。提高喷吹煤粉的挥发分是改善煤粉燃烧率的最为有效的方法。4.2 炉尘的碳含量临钢1#和6#高炉重力灰和布袋灰的碳含量的平行试验如表8所示。表8 临钢1#和6#高炉炉尘中碳含量的平行试验和误差 %高炉炉尘C含量1C含量2C含量平均相对误差1#布袋灰 2006.07.1925.3826.5325.962.221#布袋灰 2006.07.2028.4428.1428.290.531#布袋灰 2006.07.2138.7138.4038.710.401#重力灰 2006.07.1933.4233.5333.480.161#重力灰 2006.07.2019.8520.5820.221.811#重力灰 2006.07.2137.3540.8339.094.456#布袋灰 2006.07.1928.2430.3029.273.526#布袋灰 2006.07.2026.3725.9826.180.746#布袋灰 2006.07.2126.7126.1726.441.026#重力灰 2006.07.1922.3122.6822.500.826#重力灰 2006.07.2019.4921.7920.645.576#重力灰 2006.07.2123.2624.7223.993.04图 1 高炉炉尘碳含量4.3 煤粉的利用率表9给出了高炉炉尘中未消耗含碳物质的比例及吨铁未消耗焦炭和煤粉的含量。未消耗煤粉量都小于0.01 kg/thm。表9 喷吹煤粉在炉内的利用率 (%)日期1#06.07.191#06.07.201#06.07.216#06.07.196#06.07.206#06.07.21喷煤比 kg/thm140.3137.1147.7127.7123.8143.2煤粉固定碳含量 %71.471.972.871.471.972.8重力灰量 kg/thm10.710.710.712.712.712.7重力灰中未消耗煤含碳量 %0.020.040.020.020.010.02重力灰中未消耗煤量 kg/thm0.210.400.240.290.140.27布袋灰量 kg/thm8.38.38.38.28.28.2布袋灰中未消耗煤含碳量 %0.030.040.020.030.010.02布袋灰中未消耗煤量 kg/thm0.250.310.190.220.080.17未消耗总量 kg/thm0.460.720.430.510.210.44喷煤带入总碳量 kg/thm100.298.6107.591.289.0104.2煤粉中碳的利用率 %99.5499.2799.6099.4499.7699.58煤粉利用率(包括灰分) %99.6799.4899.7199.6099.8399.70临钢高炉炉尘中未消耗煤粉的很少，煤粉的利用率很高，接近100 %。而且炉尘中特别是重力灰中的焦炭含量并不算高，及焦炭的负荷不是特别高，从焦炭的强度看还有进一步增加煤比的条件。4.4 效益计算配用长焰煤替代一部分低挥发份烟煤后，高炉煤粉在炉内的燃烧率有所提高，置换比提高，高炉顺行。高炉煤比逐年增加，如表：表102005年2006年2007年2008年2009年2010年1月喷煤比kg/t116131130.24141.866145.21155.42同比kg/t+15-0.76+11.626+10.21高炉煤比由05年年均116kg/t提高到09年年均145.21kg/t，特别在2009年7月份煤比达到157.4kg/t，2010年煤比均保持在155kg/t左右。用长焰煤替代小烟煤实现混合喷吹，不仅提高了喷煤比，而且降低了吨铁生产成本，利用资源优势和价格优势，实现了经济效益最大化，目前根据临钢采购价格小烟煤和长焰煤的差价在250元左右，仅2009年就可实现增效约798万元。5.结束语