臨鋼高爐配用長焰煤混合噴吹技術(shù)研究.doc

臨鋼高爐配用長焰煤混合噴吹技術(shù)研究【摘 要】高爐采用噴吹煤粉技術(shù)是減少焦炭消耗、提高高爐技術(shù)指標(biāo)、降低生產(chǎn)成本的有效途徑，現(xiàn)已在各大鋼鐵企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。在噴吹煤中配用價(jià)格低廉、燃燒性能更好的長焰煤實(shí)現(xiàn)混合噴吹，以進(jìn)一步提高產(chǎn)量、煤比，降低生產(chǎn)成本，取得良好效果【關(guān)鍵詞】長焰煤 揮發(fā)份 燃燒性1.概述高爐采用噴吹煤粉技術(shù)是減少焦炭消耗、降低生產(chǎn)成本的有效途徑，現(xiàn)已在各大鋼鐵企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。煉鐵廠煤氣和噴煤車間承擔(dān)著高爐噴煤用煤粉的制備、供應(yīng)及噴吹任務(wù)，需按高爐需求將磨制合格的煤粉安全、定量、均勻的噴進(jìn)高爐。臨鋼高爐噴煤是2004年2月投入生產(chǎn)的，隨著2005年鋼鐵市場(chǎng)疲軟以及原材料價(jià)格的持續(xù)上漲，公司利潤空間越來越低。為了進(jìn)一步降本增效，我車間在廠部及相關(guān)科室的領(lǐng)導(dǎo)支持下，在90%煙煤+10%無煙煤原煤配比的基礎(chǔ)上，于2006年1月20日開始在混合煤中進(jìn)一步配用揮發(fā)份更高、價(jià)格更便宜的府谷煤（屬于長焰煤）替代一部分目前使用的中等揮發(fā)份煙煤，以進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。2.可行性分析2.1 目前，臨鋼擬配用的噴吹煤品種主要成分：揮發(fā)份、水分（空氣干燥）、灰分、固定碳。（見表1）表1 原煤的揮發(fā)分及相對(duì)誤差和工業(yè)分析成分 %原煤揮發(fā)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國圣33.71.36.358.72.2 在高爐噴煤中，通常采用將預(yù)熱空氣的溫度控制在低于噴吹混煤中最低著火點(diǎn)10 以上，以防止原煤在磨制、加熱過程中發(fā)生自燃。臨鋼原煤氧化樣和原煤樣的著火點(diǎn)如表2所示。前三種煙煤的氧化樣的著火點(diǎn)在289-301 ，與國內(nèi)其它廠家普遍使用的神府長焰煤的氧化樣的著火點(diǎn)相比要高出近20 ，另外三種的無煙煤的氧化樣的著火點(diǎn)都在369 以上，該著火點(diǎn)的水平與通常無煙煤的著火點(diǎn)相差不大。臨鋼煙煤的著火點(diǎn)在290 左右而無煙煤在370 以上，除融安煙煤氧化樣與還原樣著火點(diǎn)的溫度差在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 臨鋼原煤煤樣的著火點(diǎn)和相對(duì)誤差 %原煤煤樣(1) 煤樣(2) 平均值相對(duì)誤差%氧化樣(1) 氧化樣(2) 平均值相對(duì)誤差%融安304310307.00.98297290293.51.19民富289292290.50.52290288289.00.35國圣306303304.50.49303299301.00.66翼城394384389.01.29384384384.00程村374374374.00367371369.00.54富利389388388.50002.3 原煤的可磨性臨鋼噴吹原煤的可磨性的試驗(yàn)結(jié)果和平行試驗(yàn)的誤差如表3。表3 臨鋼原煤的哈氏可磨性和相對(duì)誤差 %融安民富國圣翼城程村富利試樣(1)485051888478試樣(2)484953868377平均值48.049.552.087.083.577.5相對(duì)誤差 %01.011.921.150.600.65從測(cè)定的結(jié)果看，臨鋼無煙煤的的哈氏可磨性都在80 左右，對(duì)無煙煤來講可磨性不低，而測(cè)定的煙煤的可磨性在50左右。在制樣中發(fā)現(xiàn)三種煙煤并不太是較難磨的煤，可磨性應(yīng)該不比另外三種無煙煤低。經(jīng)我們分析認(rèn)為：在試驗(yàn)前原煤雖然在空氣中已經(jīng)進(jìn)行了干燥，但在測(cè)定儀研磨后要進(jìn)行篩分，而篩分是在空氣中進(jìn)行的，由于磨細(xì)的煤粉比表面積較大，容易吸水變潮結(jié)成小球，導(dǎo)致煙煤不易通過200目(0.074 mm)的篩子，所以測(cè)的哈氏可磨性值小，但并不表示該煤種較硬。在保證安全的條件下，可以考慮適當(dāng)提高進(jìn)入磨煤機(jī)的氣體溫度和氣體量來提高煤粉的產(chǎn)量。2.4 原煤與CO2的活性強(qiáng)度表4 臨鋼噴吹原煤與CO2的活性強(qiáng)度 k 1試樣融安民富國圣翼城程村富利活性強(qiáng)度 k 11.501.531.150.380.980.49由表4的結(jié)果可見，臨鋼噴吹原煤與CO2的活性強(qiáng)度中翼城煤為最低0.38，富利的為0.49，其它的都接近1或1.5。臨鋼原煤與CO2的活性較高，煙煤的反應(yīng)強(qiáng)度是無煙煤的三倍，在可能的條件下提高煙煤的配比對(duì)減少焦炭與CO2的反應(yīng)和增加焦炭在高溫下的強(qiáng)度有利。如果有未消耗的煤粉存在，在上升的過程中較容易與CO2進(jìn)行反應(yīng)。對(duì)此我們進(jìn)行了專門測(cè)試，結(jié)果如下： 經(jīng)過測(cè)試除塵灰和重力除塵灰可以得知：臨鋼高爐爐塵中未消耗煤粉的量很少，煤粉的利用率很高，而且爐塵中特別是重力灰中的焦炭含量并不算高，焦炭的負(fù)荷不是特別高，從焦炭的強(qiáng)度看有進(jìn)一步增加煤比的條件。在條件允許的情況下，可以適當(dāng)增加高爐的噴煤比。2.5 原煤的燃燒性臨鋼原煤和噴吹煤粉的燃燒性和燃燒氣體中CO2含量的平行試驗(yàn)和相對(duì)誤差分別如表5所示。燃燒率平行試驗(yàn)的相對(duì)誤差不到2 %，燃燒氣體中CO2含量的相對(duì)誤差最大不到7 %。表5 煤粉在空氣條件下燃燒特性 %燃燒率氣體中CO2含量試驗(yàn)1試驗(yàn)2平均值相對(duì)溫差試驗(yàn)1試驗(yàn)2平均值相對(duì)溫差融安63.662.663.100.7955.156.255.621.02民富69.469.869.600.2942.147.544.796.00國圣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臨鋼煙煤的燃燒率是無煙煤的近2倍左右。從試驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，在高溫下煙煤中高揮發(fā)性煤顆粒在加熱后會(huì)產(chǎn)生爆裂，在氣體中產(chǎn)生許多細(xì)小的粉塵顆粒，使得煤粉重量損失增加。高揮發(fā)性煤粉在顆粒較大時(shí)，爆裂產(chǎn)生的微細(xì)粉塵量比顆粒小的量要多，結(jié)果表現(xiàn)出燃燒率高。臨鋼噴吹的煙煤燃燒率較高，而無煙煤的燃燒率不高，提高煙煤的配比對(duì)提高噴煤量有利。3.試驗(yàn)步驟及方法經(jīng)過分析我們認(rèn)為，配用高揮發(fā)性的煙煤不僅有助于降低噸煤成本，提高煤粉的燃燒性能，增加噴煤比，還可以提高磨機(jī)的單位產(chǎn)能，為大煤量噴吹提供了條件。 鑒于府谷煤揮發(fā)份較高，為了確保安全性，我們從以下五個(gè)方面進(jìn)行了預(yù)防。3.1 加強(qiáng)原煤性能檢驗(yàn)，完善煤場(chǎng)混料設(shè)施。及時(shí)送檢原煤試樣，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果逐步調(diào)整煙煤和無煙煤混合比例，配煤時(shí)確保煤種配比準(zhǔn)確、成分均勻。3.2 減少制粉系統(tǒng)漏風(fēng)率，降低系統(tǒng)含氧量。由于煤粉易燃、易爆的特性，要求制粉系統(tǒng)含氧量最高不超過12%。制粉系統(tǒng)采用的是負(fù)壓制取工藝，空氣中氧氣含量達(dá)21%，因此必須減少制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)率，防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)導(dǎo)致含氧量超標(biāo)，造成事故。3.3 改善高爐熱風(fēng)爐燒爐和換爐操作，穩(wěn)定廢氣溫度和含氧量。3.4 加強(qiáng)安全檢測(cè)系統(tǒng)檢查和維護(hù)，增加安全報(bào)警裝置，并與系統(tǒng)的安全緊急充氮連鎖控制，確保安全運(yùn)行。3.5 嚴(yán)肅操作工藝紀(jì)律，制定安全應(yīng)急預(yù)案。 原煤配比參數(shù)變化時(shí)間表如下：表6 原煤配比變更及煤粉揮發(fā)份配比變更起始時(shí)間配煤比例揮發(fā)份%小煙煤%無煙煤%長焰煤%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，由于無煙煤價(jià)格上漲較快停配，實(shí)際生產(chǎn)中使用全煙煤混合噴吹。4.試驗(yàn)結(jié)論4.1 高爐噴吹煤的燃燒特性經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，在空氣條件下，我們對(duì)高爐噴吹煤的燃燒特性進(jìn)行了試驗(yàn)見表7（2006年10月委托北京科技大學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)）。表7 煤粉在空氣條件下燃燒特性 %試樣揮發(fā)份燃燒率氣體中CO2含量試驗(yàn)1試驗(yàn)2平均值相對(duì)誤差試驗(yàn)1試驗(yàn)2平均值相對(duì)溫差試驗(yàn)1試驗(yàn)2平均值相對(duì)溫差煤粉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從煤粉燃燒率測(cè)定結(jié)果看，揮發(fā)分的含量對(duì)其影響較大，隨著噴吹煤中揮發(fā)分含量的升高，煤粉的燃燒率呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。提高噴吹煤粉的揮發(fā)分是改善煤粉燃燒率的最為有效的方法。4.2 爐塵的碳含量臨鋼1#和6#高爐重力灰和布袋灰的碳含量的平行試驗(yàn)如表8所示。表8 臨鋼1#和6#高爐爐塵中碳含量的平行試驗(yàn)和誤差 %高爐爐塵C含量1C含量2C含量平均相對(duì)誤差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圖 1 高爐爐塵碳含量4.3 煤粉的利用率表9給出了高爐爐塵中未消耗含碳物質(zhì)的比例及噸鐵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 噴吹煤粉在爐內(nèi)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噴煤比 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未消耗總量 kg/thm0.460.720.430.510.210.44噴煤帶入總碳量 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臨鋼高爐爐塵中未消耗煤粉的很少，煤粉的利用率很高，接近100 %。而且爐塵中特別是重力灰中的焦炭含量并不算高，及焦炭的負(fù)荷不是特別高，從焦炭的強(qiáng)度看還有進(jìn)一步增加煤比的條件。4.4 效益計(jì)算配用長焰煤替代一部分低揮發(fā)份煙煤后，高爐煤粉在爐內(nèi)的燃燒率有所提高，置換比提高，高爐順行。高爐煤比逐年增加，如表：表102005年2006年2007年2008年2009年2010年1月噴煤比kg/t116131130.24141.866145.21155.42同比kg/t+15-0.76+11.626+10.21高爐煤比由05年年均116kg/t提高到09年年均145.21kg/t，特別在2009年7月份煤比達(dá)到157.4kg/t，2010年煤比均保持在155kg/t左右。用長焰煤替代小煙煤實(shí)現(xiàn)混合噴吹，不僅提高了噴煤比，而且降低了噸鐵生產(chǎn)成本，利用資源優(yōu)勢(shì)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益最大化，目前根據(jù)臨鋼采購價(jià)格小煙煤和長焰煤的差價(jià)在250元左右，僅2009年就可實(shí)現(xiàn)增效約798萬元。5.結(jié)束語