高炉喷吹混合煤工艺试验研究

高炉喷吹混合煤工艺试验研究

0高炉喷煤与混合喷吹高粱喷粉是现代高粱精炼的一次重要技术进步。它改善了钢铁公司的能源供应结构，优化了高粱的生产过程。它已成为最有效的措施之一，为钢铁公司创造显著的经济效益。在高炉喷煤的实际生产过程中人们发现混合煤喷吹的综合效果要明显优于单一烟煤或无烟煤喷吹,因此,混合喷吹是高炉大喷煤的发展趋势。该论文根据高炉喷吹用煤的理化性能和工艺性能,选择适宜的煤种与潞安贫煤(屯留喷吹煤)、贫瘦煤(漳村喷吹煤)进行实验室混合煤喷吹试验,在试验的基础上确定混合煤的配比和粒度组成等工艺参数,为大幅度地提高高炉煤比创造条件。1高炉喷吹煤单种煤燃烧率的测定按照国家标准进行单种煤的工业分析、全硫、发热量、粘结性指数、煤灰熔融性、哈氏可磨性测定;根据实际高炉操作参数,利用高炉喷吹煤模拟燃烧装置测定单种煤以及混合煤在高炉喷吹条件下的燃烧率;用煤粉输送性能测定装置测定单种煤以及混合煤的输送性能。2混合煤种的选择试验用煤样均采于各大煤矿,并根据采煤地点命名,实验煤样的各种性能参数测试结果见表1。从表1可以看出:(1)潞安贫煤、贫瘦煤在高炉喷吹过程存在以下优点:硫含量非常低,有利于降低高炉冶炼过程的硫负荷;发热量较高,产生的热量较多,可以置换较多的焦炭;可磨性能非常好,有利于提高磨煤机的制粉能力和降低磨煤工艺的电耗;煤灰熔点非常高,不存在高炉风口结渣的可能性。(2)潞安贫煤、贫瘦煤在高炉单独喷吹过程中也存在3个不利的因素:漳村喷吹煤的粘结指数比较高,高炉单独喷吹时存在风口结焦的可能性;输送性能相对较差;燃烧性能相对比较差,不利于提高高炉内未燃煤粉消耗的能力,限制了高炉喷煤比的进一步提高。因此,选择与潞安贫煤、贫瘦煤进行混合的煤种应该优先考虑3个指标:粘结指数要尽量低,最好是零;输送性能要好,燃烧性能要好。(3)神华金锋煤:粘结指数为零,燃烧、输送性能都比较好,可磨性能非常好,煤灰熔点可以满足高炉正常冶炼的要求;但其灰分含量和硫含量都比较高,不利于降低高炉冶炼过程的渣量和硫负荷;发热量较低,处在高炉喷吹煤难以接受的发热量范围之内。因此不宜与潞安贫煤、贫瘦煤进行混合喷吹。(4)府谷鸿运煤:粘结指数为零,燃烧、输送性能都非常好,灰分含量和硫含量都非常低,有利于降低高炉冶炼过程的渣量和硫负荷,可磨性能和煤灰熔点都可以满足高炉正常冶炼的要求。因此,可以作为与潞安贫煤、贫瘦煤混合喷吹的首选煤种。(5)大同晋华宫煤:粘结指数为零,燃烧、输送性能都比较好,灰分含量、硫含量、可磨性能和煤灰熔点都处在高炉喷煤可以接受的范围之内。因此,可以潞安贫煤、贫瘦煤混合喷吹。(6)云岗大友煤:粘结指数为3,高炉单独喷吹云岗大友煤基本上不存在高炉风口结焦的可能性,但若与漳村喷吹煤混合进行高炉喷吹,将难以弥补漳村喷吹煤粘结性指数比较高的不足;燃烧性能比较好,但输送性能不理想;云岗大友煤的灰分含量比较低,但硫含量比较高。因此不宜与潞安贫煤、贫瘦煤混合喷吹。(7)高平赵庄煤:粘结指数为零,燃烧性能和输送性能都不理想,因此不宜与潞安贫煤、贫瘦煤混合喷吹。3高喷丸煤合理配合与粒度研究3.1混合煤中府谷鸿运煤和东北部同等产煤配比的确定将潞安贫煤、贫瘦煤分别与府谷鸿运煤和大同晋华宫煤干法混合。测试当-200目煤粉占70%,潞安喷吹煤的配比分别为60%、70%和80%时混合煤粉的燃烧、输送性能。潞安贫煤、贫瘦煤对混合煤粉燃烧率和输送性能的影响见表2。从表2可以看出:混合煤粉的燃烧率和输送速度都处在单种煤粉的燃烧率和输送速度之间,但明显高于各单种煤粉燃烧率和输送速度乘以相应比例的总和(加权值),并且随府谷鸿运煤和大同晋华宫煤配比的增加而明显地提高。但是,府谷鸿运煤和大同晋华宫煤都是爆炸性很强的煤。因此,高炉喷煤在提高府谷鸿运煤和大同晋华宫煤配比的过程中,混合煤粉在制粉、输送和储存过程中的安全性将受到比较大的影响。此外,府谷鸿运煤和大同晋华宫煤配比的提高在燃料比相同的条件下也会明显降低混合煤粉的发热值并增加炉缸煤气量,给煤焦置换比的提高和高炉顺行带来不利的影响。因此,从改善喷煤安全性和高炉顺行以及提高煤焦置换比的角度考虑,混合煤中府谷鸿运煤、大同晋华宫煤的配比不宜过高。综合考虑混合煤粉在高炉喷吹条件下的燃烧过程、输送过程、安全性和煤焦置换比以及高炉冶炼的渣量和硫负荷,在安全措施到位以及混合煤粉的挥发分含量控制在20%左右是比较适宜的前提条件下,当潞安喷吹煤与府谷鸿运煤混合时,混合煤粉中府谷鸿运煤的配比应该控制在30%～40%;当潞安潞安喷吹煤与大同晋华宫煤混合时,混合煤粉中大同晋华宫煤的配比应该控制在40%左右。3.2粒度对燃烧率和输送速度的影响用70%潞安贫煤、贫瘦煤分别与30%的府谷鸿运煤、大同晋华宫煤干法混合,测试当-200目煤粉分别占60%、70%和80%时混合煤粉的燃烧性能和输送性能。煤粉粒度对混合煤粉燃烧性能和输送性能的影响见表3。从表3可以看出:(1)当70%潞安煤分别与30%府谷鸿运煤和30%大同晋华宫煤混合时,增加-200目的比例,混合煤粉的燃烧率和输送速度都有所升高。当-200目的比例由60%提高到70%时,燃烧率提高了1.58至2.24个百分点,输送速度提高了5.59至6.72个百分点;当-200目的比例由70%提高到80%时,燃烧率提高了1.21至2.18个百分点,输送速度提高了4.81至5.69个百分点。由此可见,当粒度比较粗时,粒度的变化对混合煤粉燃烧率和输送速度的影响比较大;而当粒度比较细时,粒度的变化对混合煤粉燃烧率和输送速度的影响却比较小。这是因为,-200目比例的增加,可以提高煤粉颗粒的比表面积,从而有利于混合煤粉燃烧率提高和输送性能的改善。然而粒度越细,磨煤消耗的动力越大,煤粉的安全问题也就越大,因此,混合煤粉的粒度不宜太细。(2)当70%潞安煤分别与30%府谷鸿运煤和30%大同晋华宫煤混合时,当混合煤粉中-200目的比例由60%提高到80%时,混合煤粉燃烧过程和输送过程改善的幅度不是很大,但磨煤消耗的动力与混合煤粉中-200目的比例呈正比,安全问题也增大综合考虑混合煤粉的在高炉喷吹条件下的燃烧过程输送过程、磨煤的动力消耗和安全性,混合煤粉中-200目比例控制在60%至70%之间比较适宜。4混合喷吹煤种控制(1)在试验选定的5种煤中,神华金锋煤、云岗大友煤以及高平赵庄煤不宜与潞安贫煤、贫瘦煤进行混合喷吹。(2)府谷鸿运